CN110393045A - 移栽联合作业机 - Google Patents

Abstract

一种移栽联合作业机，包括牵引设备、电控***、地轮***、旋耕开沟***、开沟整形***、栽植***和覆土镇压***，其特征在于：所述栽植***设有多个独立的栽植单元，栽植单元设有栽插臂、秧苗箱、横向移箱装置和仿形滑撬装置，各栽植单元通过单独的四边形仿形机构与机架活动连接，联合作业机通过液压缸独立控制每个栽植单元的抬升与降落。本发明提供了一种作业效率高，且栽植效果好的移栽联合作业机，通过信号反馈***，可对作业机的栽植速度进行精确的闭环控制，工作稳定，故障率低，并针对所述闭环控制，对作业机的结构提出了新的设计构思，且规划合理，结构紧凑，具有良好的地面仿形效果，适用地形范围广。

Description

移栽联合作业机

技术领域

本发明属于农业机械技术领域，具体涉及一种移栽联合作业机。

背景技术

插秧机是将稻苗植入稻田中的一种农业机械，由秧苗箱、分插秧机构、送秧机构（包括纵向送秧机构和横向送秧机构，其作用是按时、定量地把秧苗送到秧门处，使秧爪每次获得需要的秧苗），机架和浮体等部件组成，进行种植时，以机械爪从秧苗箱中取出数株稻苗植入田中的泥土中。

移栽机主要由喂入器、导苗管、扶苗器、开沟器和覆土镇压轮等工作部件组成。工作时，由人工分苗后，将秧苗投入到喂入器的喂入筒内，当喂入筒转到导苗管的上方时，喂入筒下面的活门打开，秧苗靠重力下落到导苗管内，通过倾斜的导苗管将秧苗引入到开沟器开出的苗沟内，在栅条式扶苗器的扶持下，秧苗呈直立状态，然后在开沟器和覆土镇压轮之间所形成的覆土流的作用下，进行覆土、镇压，完成栽植过程。

发明内容

本发明的技术目的是在现有技术的基础上，利用插秧机的栽植原理，对现有移栽机进行改进，提供一种可用于旱地的移栽联合作业机。

本发明的技术方案为：

一种移栽联合作业机，包括机架、牵引设备、电控***和依次设置在牵引设备后方的旋耕开沟***、开沟整形***、栽植***、覆土镇压***，所述旋耕开沟***、开沟整形***、栽植***和覆土镇压***安装在所述机架上，机架通过三点悬挂***与牵引设备连接，其特征在于：

所述移栽联合作业机还设有地轮***，所述地轮***包括调节杆、固定板、悬浮臂与地轮：

所述悬浮臂的前后两端分别设有一横向的轴套，前部轴套内安装有固定轴，固定轴的内侧一端与机架固定连接，悬浮臂通过固定轴与机架铰接，使悬浮臂可以固定轴为中心上下摆动；后端轴套内限位安装地轮轴，地轮通过所述地轮轴安装在悬浮臂的外侧，地轮转动带动地轮轴同步旋转，所述后端轴套的内侧一端安装有检测地轮轴转速的第一转速传感器，第一转速传感器的信号输出端与所述电控***连接；所述悬浮臂的中部设有左右贯通的横向轴孔，在横向轴孔的上方，悬浮臂设有与横向轴孔连通的开口；

所述固定板的内侧一端固定安装在机架上，悬浮臂通过调节杆与固定板连接；所述调节杆呈倒T型，由竖轴和底部横轴构成，底部横轴安装在所述横向轴孔内；固定板上设有限位孔，竖轴上部从限位孔内穿过，竖轴底端通过悬浮臂上的所述开口***悬浮臂，与底部横轴连接；所述开口为前后方向延伸的长孔，使悬浮臂在上下摆动过程中，底部横轴可在悬浮臂内转动，防止机构卡死；

调节杆竖轴位于固定板与悬浮臂之间的部位套有弹簧，所述弹簧的上、下两端分别抵触在固定板和悬浮臂上，通过悬浮臂将地轮压紧在地面上；

所述栽植***设有多个独立的栽植单元，所述栽植单元设有栽插臂、秧苗箱、横向移箱装置和仿形滑撬装置，各栽植单元分别通过单独的四边形仿形机构与安装在机架上的固定底座活动连接，联合作业机通过液压独立控制每个栽植单元的抬升与降落；所述栽种单元的栽种机构由液压马达带动，所述液压马达通过液压***驱动旋转，液压马达的输入液路上设有控制流量的电磁比例调节阀，所述电磁比例调节阀的控制信号输入端与所述电控***连接；液压马达连接栽种单元的传动轴上安装有第二转速传感器，所述第二转速传感器与电控***连接，所述电控***根据第一、第二转速传感器反馈的采集信号，控制调节电磁比例调节阀的开度，完成对栽植速度的调节。

在上述方案的基础上，进一步改进或优选的方案还包括：

所述栽植***设有前后两排栽植单元，且前后两排栽植单元交错布置，使各个栽植单元对应的栽植区相互错开，且以牵引设备行进方向上的纵向中线为中心，各排栽植单元排左右对称。例如，呈三角形排列的三个栽植单元。

所述地轮的外表面均匀分布有防止打滑的凸起。

所述凸起呈圆柱形，方向与地轮径向方向一致。

所述凸起的数量不小于8个。

所述覆土镇压***设有覆土镇压轮和一框型支架；所述框型支架包括左右两个侧杆和后方的横杆，所述旋耕开沟***布置在框型支架的前部，所述开沟整形***位于所述框型支架内，设置在旋耕开沟***的后方，覆土镇压轮安装在所述横杆上，所述栽植***设置在开沟整形***与覆土镇压轮之间。所述侧杆由位于前段的固定梁和位于后段的主梁构成，固定梁的前端与机架固定连接，固定梁的后端通过横向的转动铰接轴与主梁连接；主梁前端的上方设有垂直支杆，固定梁通过油缸与所述支杆连接，油缸的一端通过带有压力传感器的铰接支点与固定梁连接上，另一端通过油缸铰接轴与支杆的顶端连接，压力传感器的信号输出端与所述电控***连接，电控***根据压力传感器的反馈控制油缸的运行，通过油缸调节覆土镇压轮对地面的镇压力。

所述开沟整形***设有中心轴以及多个整形辊和波纹盘，整形辊与波纹盘交替间隔设置，整形辊通过左右两个轴承安装在中心轴上，可在中心轴上自由转动；波纹盘则固定安装在中心轴上，卡在相邻整形辊之间，由中心轴带动旋转。

所述移栽联合作业机设有中间传动箱，所述中间传动箱的动力输入端与牵引机构的发动机连接，中间传动箱设有左右两个输出轴，其一侧的输出轴通过第一变速箱与旋耕开沟***传动连接，所述第一变速箱为齿轮变速箱；另一侧的输出轴通过第二变速箱和链条传动箱与开沟整形***的中心轴传动连接，所述第二变速箱的输出端设有正转连接轴和反转连接轴，所述正转连接轴或反转连接轴通过万向节与链条传动箱的输入端传动连接。

有益效果：

本发明联合作业机通过信号反馈***，可对作业机的栽植速度进行精确的闭环控制，作业效率高，且栽植效果好，工作稳定，故障率低。同时本发明联合作业机针对所述闭环控制，在现有技术的基础上，对作业机的结构做出了改进，提出一种新的设计构思，且规划合理，结构紧凑，使作业机具有良好的地面仿形效果，适用地形范围广，适合推广使用。

附图说明

图1为移栽联合作业机的整体结构示意图；

图2为移栽联合作业机的局部放大示意图；

图3为移栽单元的结构示意图；

图4为移栽单元的局部结构示意图；

图5为移栽单元的局部结构示意图；

图6为移栽单元横向移箱机构的局部结构示意图；

图7为地轮***的结构示意图；

图8为地轮***悬浮臂的剖面结构示意图；

图9为电控***的控制流程图；

图10为旋耕开沟***、开沟整形***与覆土镇压***的结构示意图；

图11为图10的局部放大示意图；

图12为开沟整形***的结构示意图；

图13为开沟整形***的局部放大示意图。

具体实施方式

为了进一步阐明本发明的技术方案和工作原理，下面结合附图与具体实施例对本发明做具体的介绍。

如图1所示的一种移栽联合作业机，由覆土镇压***1、栽植***2、开沟整形***3、旋耕开沟***4、地轮***5、电控***6、液压***7、三点悬挂***8、牵引机构9以及机架等部分组成，本实施中，所述牵引机构9采用拖拉机，机架的前端通过三点悬挂***8与拖拉机连接,。

如图2、图10、图11所示，所述覆土镇压***设1有多组镇压轮和一框型支架，所述框型支架由左右两个侧杆和后方的横杆构成，所述旋耕开沟***6布置在框型支架的前端，所述开沟整形***3位于所述框型支架内，设置在旋耕开沟***6的后方，所述覆土镇压轮安装在所述横杆上，栽植***2设置在开沟整形***3与覆土镇压轮之间。所述侧杆由位于前段的固定梁10和位于后段的主梁12构成，固定梁10前端与机架固定连接，后端通过横向的转动铰接轴11与主梁12的前端铰接。主梁12前端的上方设有垂直支杆，固定梁通过油缸13与所述支杆连接，油缸13的底端通过带有压力传感器的铰接支点（支座）与主梁12连接，顶端通过油缸铰接轴与支杆的顶端连接。

所述压力传感器的信号输出端与电控***6连接。油缸13与所述液压***7连接，液压***7的控制信号输入端与所述电控***连接，由电控***6控制运行。电控***6通过控制液压***7来调节油缸13的伸缩运动，再通过主梁12等构成的杠杆结构，利用油缸13对覆土镇压轮施加压力，从而间接实现对镇压轮地面镇压力的调节。所述压力传感器用于检测铰接支点承受的压力，或者说油缸13对支杆施加压力时受到的反作用力，可反应覆土镇压轮的镇压力。

拖拉机将发动机动力传递给中间传动箱23，所述中间传动箱23设有左右两个输出轴，其中，左侧输出轴20与通过第一变速箱19与旋耕开沟***4的中心轴传动连接，通过中心轴带动开沟刀，所述第一变速箱优选采用齿轮变速箱；右侧输出轴与第二变速箱19传动连接，所述第二变速箱19的输出端设有正转连接轴16和反转连接轴18，所述正转连接轴16或反转连接轴18通过万向节15与第一链条传动箱14的输入轴传动连接，所述第一链条传动箱通过第二链条传动箱17与开沟整形***3的中心轴传动连接。

所述栽植***2设有三个独立的栽植单元，呈三角形排列，前后错开，以牵引设备行进方向上的中线为中心左右对称，每个栽植单元设有两个秧苗箱滑道，构成六行移栽。

所述栽植单元由安装支架、栽插臂201、传动箱202、纵向取苗量调节装置203、仿形滑撬装置204、秧苗箱205、横向移箱装置等组件构成。

栽植单元通过四边形仿形机构207与安装在机架上的固定底座208活动连接，所述四边形仿行机构207通过四个铰接点组成平行四边形结构，可实现栽植单元的上下浮动，在栽植作业到了田间地头或中途需要提升栽植***时，可通过四边形仿行机构207上连接的液压缸209实现栽植***的提升，联合作业机通过分别设置的液压缸209独立控制每个栽植单元的抬升与降落，各栽植单元间的上下浮动或者说地面仿形互不干扰。

所述栽植单元的栽种机构通过液压马达驱动。所述液压马达通过传动箱202控制栽插臂201转动，从秧苗箱205下方的秧门处取苗。所述栽植单元的安装支架包括主梁206和横向滑轨，仿形滑撬装置204安装在主梁206的下方，栽植单元通过仿形滑撬装置204与地面接触，实现地面仿形。秧苗箱205倾斜设置，秧苗箱的箱体框架结构安装在所述横向滑轨上，并通过带动块214与往复螺杆212上的往复套213连接。所述往复螺杆212通过两端的轴座安装在主梁206上，往复螺杆212通过链轮210与液压马达传动连接，在液压马达驱动下，往复套213在往复螺杆212上做横向往复移动，实现横向移箱。所述秧苗箱205设有两个并列的秧苗滑道，两个滑道之间通过挡板隔离，滑道下部设有纵向的镂空，循环式传送带218嵌在所述镂空中，其外表面与滑道表面顺滑过渡，用于控制秧苗的下降。

所述传送带218通过棘轮机构带动，所述棘轮机构包括棘轮轴219和驱动棘轮轴219的棘爪217，棘轮轴219和棘爪217安装在秧苗箱205的箱体框架结构上，传送带218从棘轮轴219上绕过，其与棘轮轴219的接触面上设有与棘轮轴219齿牙啮合的凸起阵列。

液压马达输出的动力通过传动箱215使转动轴216转动，所述转动轴216通过轴座安装在主梁206上。转动轴216上安装有左右两个拨齿220，如图6所示，在秧苗箱205横向移箱到左端或右端时，其一旋转的拨齿220会拨到棘轮机构上的棘爪217，在棘爪217的推动下使棘轮轴219转动一定的角度，从而带动传送带218转动，使放置在传送带218上的秧苗，跟随传送带218向下移动一定距离。棘爪复位后，结合秧苗箱205的横向往复运动，秧苗持续下移，配合栽插臂201实现连续的纵向取苗和栽植，秧门处设有扶苗器。

所述开沟整形***3设有中心轴301以及七个整形辊302和六个波纹盘304，整形辊302与波纹盘304交替间隔设置，如图12所示，整形辊302通过左右两个轴承303安装在中心轴301上，可在中心轴301自由转动；波纹盘304则固定安装在中心轴301上，卡在相邻整形辊302之间，与中心轴301一起旋转。因为波纹盘304需要通过调节与万向节15连接的为正转连接轴16还是反转连接轴18从而产生不同的运动方向，而整形辊302需要被动的镇压土壤自由转动，在波纹盘304开窄沟的同时滚压土壤达到整形土壤的作用。中间传动箱23将动力变速变向后，通过右侧输出轴24和齿轮变速箱传递给旋耕开沟***4，中间开畦沟，两边旋耕，达到旋耕土壤同时中间开沟的功能。

如图7所示，所述地轮***5包括调节杆501、固定板502、悬浮臂505与地轮509。所述悬浮臂505的前后两端分别设有一横向的轴套，前部轴套内限位安装固定轴502，固定轴502的一端与机架连接，悬浮臂505通过固定轴504与机架铰接，使悬浮臂505可以固定轴504为中心上下摆动。后端轴套内限位安装地轮轴507，地轮509通过所述地轮轴507伸出悬浮臂505的部分，安装在悬浮臂505的外侧，地轮509转动带动地轮轴507同步旋转，所述后端轴套的内侧安装有第一转速传感器508，所述第一转速传感器508的输入端与地轮轴507传动连接，第一转速传感器508的信号输出端与联合作业机的电控***6连接；所述悬浮臂505的中部设有左右贯通的横向轴孔，在横向轴孔的上方，悬浮臂505设有与横向轴孔连通的开口。

悬浮臂505设置固定板502的下方，固定板502的一端固定安装在机架上，所述调节杆501呈倒T型，由竖轴和底部横轴506构成，所述底部横轴506安装在所述横向轴孔内。所述固定板502上设有限位孔，竖轴上部穿过所述限位孔，竖轴底端通过悬浮臂开口***悬浮臂505内，与底部横轴506连接。所述悬浮臂开口为沿前后方向延伸的长孔，随着地形的变化，当悬浮臂505以固定轴504为中心做上下方向的弧形摆动时，使底部横轴506可在悬浮臂505内转动，防止机构卡死。

调节杆501的竖轴在所述固定板502与悬浮臂505之间的部位套有弹簧503，所述弹簧503的上、下两端抵触在固定板502和悬浮臂505上，通过悬浮臂505将地轮509压紧在地面上。所述地轮509的外表面均匀设置有8个防止打滑的圆柱形凸起。

本实施例中，所述第一转速传感器508采用旋转编码器，如图8所示，地轮轴507通过轴承515、卡簧固定在浮动臂套筒内，转速传感器508与传感器固定板512通过螺钉511固定，传感器固定板512与浮动臂套筒通过焊合513连接，旋转编码器输入端的轴头与地轮轴507通过紧定螺钉514固定，防止轴头与地轮轴507之间的相对转动。

所述电控***6设有PLC控制单元，所述液压马达的输入液路上设有控制流量的电磁比例调节阀，所述电磁比例调节阀的控制信号输入端与所述电控***6的PLC控制器连接，PLC控制单元将控制信号经过D/A转换后发送给电磁比例调节阀。液压马达连接栽种单元的传动轴上安装有第二转速传感器，所述第二转速传感器也与电控***6的PLC控制单元连接。电控***6根据第一转速传感器反馈的行进速度信号和第二转速传感器反馈的栽植速度信号，调节栽植机构的工作速度，当第一转速传感器508反馈的作业机行进速度与第二转速传感器反馈的栽植速度不匹配时，根据预设规则，如均值算法、差分算法等进行数据处理，根据处理结果对电磁比例调节阀进行反馈控制，控制调节电磁比例调节阀的开度，完成对栽植速度的调节。

所述覆土镇压***1设有六个覆土镇压轮，采用300mm、300mm、450mm、300mm、300mm间距分布，由于中间需要开畦沟，故中间间距为450mm，相比于其它间距较大。此间距与栽植***5的六个栽插臂201和开沟整形***3中的六个波纹盘为一一对应关系。

本实施例中，三点悬挂***、四边形仿形机构、四边仿形机构与液压缸构成的抬升机构为现有技术，此处不再详述。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种移栽联合作业机，包括机架、牵引设备（9）、电控***（6）和依次设置在牵引设备后方的旋耕开沟***（4）、开沟整形***（3）、栽植***（2）、覆土镇压***（1），所述旋耕开沟***（4）、开沟整形***（3）、栽植***（2）和覆土镇压***（1）安装在所述机架上，机架通过三点悬挂***（8）与牵引设备（9）连接，其特征在于：

所述移栽联合作业机还设有地轮***（5），所述地轮***（5）包括调节杆（501）、固定板（502）、悬浮臂（505）与地轮（509）：

所述悬浮臂（505）的前后两端分别设有一横向的轴套，前部轴套内安装有固定轴（504），固定轴（504）的内侧一端与机架固定连接，悬浮臂（505）通过固定轴（504）与机架铰接，使悬浮臂（505）可以固定轴（504）为中心上下摆动；后端轴套内限位安装地轮轴（507），地轮（509）通过所述地轮轴（507）安装在悬浮臂（505）的外侧，地轮（509）转动带动地轮轴（507）同步旋转，所述后端轴套的内侧一端安装有检测地轮轴（507）转速的第一转速传感器（508），第一转速传感器（508）的信号输出端与所述电控***（6）连接；所述悬浮臂（505）的中部设有左右贯通的横向轴孔，在所述横向轴孔的上方，悬浮臂（505）设有与横向轴孔连通的开口；

固定板（502）的内侧一端固定安装在机架上，悬浮臂（505）通过调节杆（501）与固定板（502）连接；所述调节杆（501）呈倒T型，由竖轴和底部横轴（506）构成，底部横轴（506）安装在所述横向轴孔内；固定板（502）上设有限位孔，竖轴上部从限位孔内穿过，竖轴底端通过悬浮臂上的所述开口***悬浮臂（505）内，与底部横轴（506）连接；所述开口为前后方向延伸的长孔，使悬浮臂（505）在上下摆动过程中，底部横轴（506）可在悬浮臂（505）内转动；

调节杆（501）竖轴位于固定板（502）与悬浮臂（505）之间的部位套有弹簧（503），所述弹簧（503）的上、下两端分别抵触在固定板（502）和悬浮臂（505）上，通过悬浮臂（505）将地轮（509）压紧在地面上；

所述栽植***（2）设有多个独立的栽植单元，所述栽植单元设有栽插臂（201）、秧苗箱（205）、横向移箱装置和仿形滑撬装置（204），各栽植单元分别通过单独的四边形仿形机构与机架上的固定底座（208）活动连接，联合作业机通过液压缸（209）独立控制每个栽植单元的抬升与降落；所述栽种单元的栽种机构由液压马达带动，所述液压马达通过液压***驱动旋转，液压马达的输入液路上设有控制流量的电磁比例调节阀，所述电磁比例调节阀的控制信号输入端与所述电控***（6）连接；液压马达连接栽种单元的传动轴上安装有第二转速传感器，所述第二转速传感器与电控***（6）连接，所述电控***（6）根据第一、第二转速传感器反馈的采集信号，控制调节电磁比例调节阀的开度，完成对栽植速度的调节。

2.根据权利要求1所述的一种移栽联合作业机，其特征在于，所述栽植***（2）设有前后两排栽植单元，且前后两排栽植单元交错布置，使每个栽植单元对应的栽植区相互错开，且以牵引设备行进方向上的中线为中心，各排栽植单元排左右对称。

3.根据权利要求2所述的一种移栽联合作业机，其特征在于，所述栽植***（2）设有呈三角形排列的三个栽植单元。

4.根据权利要求1所述的一种移栽联合作业机，其特征在于，所述地轮（509）的外表面均匀分布有防止打滑的凸起。

5.根据权利要求4所述的一种移栽联合作业机，其特征在于，所述凸起呈圆柱形，方向与地轮（509）径向方向一致。

6.根据权利要求4或5所述的一种移栽联合作业机，其特征在于，所述凸起的数量不小于8个。

7.根据权利要求1所述的一种移栽联合作业机，其特征在于，所述覆土镇压***（1）设有覆土镇压轮和一框型支架；

所述框型支架包括左右两个侧杆和后方的横杆，所述旋耕开沟***（6）布置在框型支架的前部，所述开沟整形***（3）位于所述框型支架内，设置在旋耕开沟***（6）的后方，覆土镇压轮安装在所述横杆上，所述栽植***设置在开沟整形***（3）与覆土镇压轮之间；

所述侧杆由位于前段的固定梁（10）和位于后段的主梁（12）构成，固定梁（10）的前端与机架固定连接，固定梁（10）的后端通过横向的转动铰接轴（11）与主梁连接；主梁（12）前端的上方设有垂直支杆，固定梁通过油缸（13）与所述支杆连接，油缸（13）的一端通过带有压力传感器的铰接支点与固定梁（10）连接，另一端通过油缸铰接轴与支杆的顶端连接，压力传感器的信号输出端与所述电控***（6）连接，电控***（6）根据压力传感器的反馈控制油缸（13）的运行，通过油缸（13）调节覆土镇压轮对地面的镇压力。

8.根据权利要求1所述的一种移栽联合作业机，其特征在于:

所述开沟整形***（3）设有中心轴（301）以及多个整形辊（302）和波纹盘（304），整形辊（302）与波纹盘（304）交替间隔设置，整形辊（302）通过左右两个轴承（303）安装在中心轴（301）上，可在中心轴（301）上自由转动；波纹盘（304）则固定安装在中心轴（301）上，卡在相邻整形辊（302）之间，由中心轴（301）带动旋转。

9.根据权利要求8所述的一种移栽联合作业机，其特征在于，设有中间传动箱（23），所述中间传动箱（23）的动力输入端与牵引机构的发动机连接，中间传动箱（23）设有左右两个输出轴，其一侧的输出轴通过第一变速箱与旋耕开沟***（4）传动连接，所述第一变速箱为齿轮变速箱；另一侧的输出轴通过第二变速箱（19）和链条传动箱与开沟整形***（3）的中心轴传动连接，所述第二变速箱（19）的输出端设有正转连接轴（16）和反转连接轴（18），所述正转连接轴（16）或反转连接轴（18）通过万向节（15）与链条传动箱的输入端传动连接。