CN113207340A - 一种水田作业动力平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水田作业动力平台,包括:两个机架,其沿动力平台的纵向间隔设置;两组螺旋浮筒轮,其分别安装在两个机架上;每组螺旋浮筒轮包括两个螺旋浮筒轮,并且两个螺旋浮筒轮对称安装在同一机架的两侧;螺旋浮筒轮包括:筒体和多个叶片;筒体为密封的中空结构,筒体的轴线沿动力平台的纵向设置,并且筒体可转动的连接在机架上;多个叶片呈螺旋状同向缠绕设置在筒体的外侧;同组的两个螺旋浮筒轮的叶片旋向相反,并且在两组螺旋浮筒轮中,位于动力平台同侧的螺旋浮筒轮的叶片旋向相反;四个驱动装置,其与螺旋浮筒轮一一对应设置,分别用于驱动螺旋浮筒轮转动;两个连杆,其平行设置在两个机架之间;连杆的两端分别与两个机架转动连接。
Description
技术领域
本发明属于水田作业的机械装置技术领域,特别涉及一种水田作业动力平台。
背景技术
目前,水田的播种和收获的机械化水平有了很大的提高,但是人们对水田耕作机械的认识还远不够深入,水田机械化的瓶颈在于耕作。目前,水田地区使用的耕作动力机械中,手扶拖拉机所占比例最大,少量采用中功率水田轮式拖拉机。使用拖拉机进行水田作业时,驾驶人员需要入田操作,劳动强度大、作业环境恶劣;而且存在田间转向困难、无法长时间连续作业等问题。此外,轮式拖拉机的连年耕作,导致了水田泥脚逐年加深,造成后续的插秧、田间管理和收割困难。
结合水田环境分析,水田作业的动力行走机构有:轮式、船式、履带式,专利CN201120480096.8公布的改进的手扶拖拉机水田轮、专利CN201910015387.0公布的一种农田专用除草机器人及其控制方法,采用轮式行走机构,鉴于水田环境有一定水深,泥脚深度大,水田土壤承压能力弱,采用轮式行走机构会引起打滑,沉陷等问题。专利CN202010763674.2公布的一种无人机耕船及旋耕***,专利CN201921262638.7公布的一种用于机耕船的组装式水田轮,均采用船式行走机构,驱动时所需的动力较多,作业时遇到较大阻力时故障较多。专利CN201610731288.9公布的一种水田履带拖拉机,专利CN201921000607.4公布的一种用于水田除草机器人的履带行走装置,专利CN202010263275.X公布的一种智能识别自走式水田除草机器人,都采用履带式行走机构,存在结构复杂,易倾覆,易碾压稻苗,转向不便等问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有水田作业行走机构的缺陷,提供了一种水田作业动力平台,其具有较好的抗沉陷能力、机动性和越障能力,并且能够实现灵活转向。
本发明提供的技术方案为:
一种水田作业动力平台,包括:
两个机架,其沿所述动力平台的纵向间隔设置;
两组螺旋浮筒轮,其分别安装在所述两个机架上;
其中,每组所述螺旋浮筒轮包括两个螺旋浮筒轮,并且两个所述螺旋浮筒轮对称安装在同一机架的两侧;
所述螺旋浮筒轮包括:筒体和多个叶片;
所述筒体为密封的中空结构,所述筒体的轴线沿所述动力平台的纵向设置,并且所述筒体可转动的连接在所述机架上;
所述多个叶片呈螺旋状同向缠绕设置在所述筒体的外侧;
其中,同组的两个所述螺旋浮筒轮的叶片旋向相反,并且在两组所述螺旋浮筒轮中,位于所述动力平台同侧的所述螺旋浮筒轮的叶片旋向相反;
四个驱动装置,其与所述螺旋浮筒轮一一对应设置,分别用于驱动所述螺旋浮筒轮转动;
两个连杆,其沿所述动力平台的纵向平行设置在两个所述机架之间;所述连杆的两端分别与两个所述机架转动连接。
优选的是,所述筒体内填充有泡沫。
优选的是,所述机架的一端固定设置有连接板,并且所述两个机架上的所述连接板相对设置;
其中,所述连杆的两端分别通过万向节与两个所述连接板连接。
优选的是,所述驱动装置包括:
驱动电机,其固定安装在所述机架的一端,所述驱动电机设有动力输出轴;
筒体转轴,其同轴贯穿所述筒体,所述筒体转轴的一端与所述动力输出轴固定连接,另一端可旋转的支撑在所述机架上;
其中,所述筒体转轴与所述筒体固定连接。
优选的是,四个所述驱动电机两两对称设置在所述动力平台的两端。
优选的是,所述筒体的两端分别具有锥面封闭端盖,所述端盖与所述筒体转轴之间密封连接。
优选的是,所述叶片采用不锈钢材质,所述叶片的外缘设置有刃口。
优选的是,在所述机架上远离所述驱动电机的一端上固定连接有筒体支架,所述筒体转轴可旋转的支撑在所述筒体支架上。
优选的是,所述的水田作业动力平台,还包括:
两个电源及控制单元,其分别固定设置在两个所述机架的上。
优选的是,所述机架为铝合金材质。
本发明的有益效果是:
(1)本发明采用四个螺旋浮筒轮,代替履带式和轮式行走结构,解决了水田行走的打滑、沉陷问题,提高水田作业的效率。
(2)本发明在螺旋浮筒轮的筒体内部填充泡沫等轻质材料,确保螺旋浮筒轮具有足够的浮力。
(3)本发明采用四螺旋四驱动结构,整个动力平台为两端结构,用万向节和连杆机构联接两个机架,动力足,机动性和越障能力强。
(4)本发明的四个驱动装置两两对称设置在动力平台的两端,使整个动力平台呈对称结构,动力平台整体重心在中心位置,解决前后重心不平衡,造成前倾或后缀、沉陷、倾覆等问题。
附图说明
图1为本发明所述的水田作业动力平台的整体结构示意图。
图2为本发明所述的水田作业动力平台的俯视图。
图3为本发明所述的螺旋浮筒轮的外部结构示意图。
图4为本发明所述的螺旋浮筒轮与驱动装置连接方式的示意图。
图5为本发明所述的螺旋浮筒轮的内部结构示意图。。
图6为本发明所述的连杆机构与连接板连接方式的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1~6所示,本发明提供了一种水田作业动力平台,其主要包括:两个机架,两组螺旋浮筒轮、四个驱动装置和两个连杆机构。
两个机架100和200沿所述动力平台的纵向间隔设置。两组螺旋浮筒轮,其分别安装在两个机架100和200上;其中,每组所述螺旋浮筒轮包括两个螺旋浮筒轮。机架100的下方两侧分别安装有螺旋浮筒轮110和螺旋浮筒轮120,并且螺旋浮筒轮110和螺旋浮筒轮120对称设置。机架200的下方两侧分别安装有螺旋浮筒轮210和螺旋浮筒轮220,并且螺旋浮筒轮210和螺旋浮筒轮220对称设置。
其中,螺旋浮筒轮110、螺旋浮筒轮120、螺旋浮筒轮210和螺旋浮筒轮220的结构和安装方式相同。下面仅以螺旋浮筒轮110为例,对螺旋浮筒轮的结构作进一步说明。
如图3-4所示,螺旋浮筒轮110包括:筒体111和多个叶片112。筒体111的主体为中空的圆筒结构,筒体111的两端分别设置有端盖111a和111b,端盖111a和端盖111b与筒体111同轴,并且端盖111a和端盖111b对称设置。筒体111的轴线沿所述动力平台的纵向设置,并且筒体111可转动的连接在机架100上。多个叶片112呈螺旋状同向固定缠绕设置在筒体111的外侧。作为优选,将多个叶片112等间隔均匀设置,以保证所述螺旋浮筒轮在行走过程中受力平衡,进一步提高螺旋浮筒轮行走过程中的稳定性。
其中,同组的(安装在机架100上的)螺旋浮筒轮110和螺旋浮筒轮120上的叶片旋向相反,并且在两组(安装在不同机架上的)所述螺旋浮筒轮中,位于所述动力平台同侧的螺旋浮筒轮110和螺旋浮筒轮210上的叶片旋向相反。同理,同组的(安装在机架200上的)螺旋浮筒轮210和螺旋浮筒轮220上的叶片旋向相反,并且在两组所述螺旋浮筒轮中,位于所述动力平台同侧的螺旋浮筒轮120和螺旋浮筒轮220上的叶片旋向相反。
四个驱动装置与所述螺旋浮筒轮一一对应设置,分别用于驱动所述螺旋浮筒轮转动。四个驱动装置包括:驱动装置130、驱动装置140、驱动装置230和驱动装置240;其中,驱动装置130用于驱动螺旋浮筒轮110、驱动装置140用于驱动螺旋浮筒轮120、驱动装置230用于驱动螺旋浮筒轮210、驱动装置140用于驱动螺旋浮筒轮220。
四个驱动装置的结构和安装方式相同,下面仅以驱动装置130为例作进一步说明。如图3-4所示,驱动装置130包括:驱动电机131,其通过电机支架131a固定安装在机架100的一端,驱动电机131设有动力输出轴;筒体转轴132,其同轴贯穿筒体111,筒体转轴132的一端与所述动力输出轴通过花键固定连接,另一端可旋转的支撑在机架100上;其中,筒体转轴132与筒体111固定连接;当驱动电机131转动时,带动筒体转轴132和筒体111同步转动。其中,驱动电机131配有减速器。
如图4所示,在本实施例中,筒体111的内部两端分别设置有连接架113,连接架113由圆环状的外框113a和多个支撑杆113b组成;多个支撑杆113b呈由中心向外辐射的放射线状,多个支撑杆113b的一端汇形成聚成一个圆环结构113c,另一端分别与外框113a固定连接,外框113a的外缘部与筒体111的内壁固定连接。筒体转轴132的两端分别与圆环结构124c的中心处固定连接。设置连接架113能够便于筒体111与筒体转轴132的连接,并且将连接架113设置为圆盘架结构对筒体转轴132进一步起到支撑作用。
作为优选,筒体111的两端分别设置有圆锥面状的端盖111a和111b,所述端盖111a与筒体111同轴设置,筒体转轴132的两端分别从端盖111a和111b的中心穿过,并且筒体转轴132与端盖111a和111b之间分别密封连接,以防止作业时水进入筒体111内,使螺旋浮筒轮受到的浮力降低。端盖111a和111b作为筒体111两端的挡板,设计为圆锥面形状,能够减少动力平台作业时的前进阻力。
如图2和5所示,在本实施例中,在机架100上远离驱动电机131和141的一端(后端)上固定连接有两个筒体支架101,并且在两个筒体支架101上分别设置有轴承,筒体转轴132可旋转的支撑在筒体支架101上的轴承内;同时机架200上远离驱动电机231和241的一端(前端)上固定连接有两个筒体支架201,并且在两个筒体支架201上设置有轴承,驱动装置230和驱动装置240的筒体转轴分别可转动的支撑在两个筒体支架201上的轴承内。
作为进一步的优选,在筒体111内填充有泡沫111c;通过填充泡沫111c可以在筒体111受损,密封不好的情况下,防止水进入筒体111内,保持螺旋浮筒轮具有足够的浮力。
在另一种实施例中,叶片112采用不锈钢材质,叶片112的外缘设置有刃口。在动力平台前进的过程中叶片112能够将杂草从根部绞断,从而达到除草的目的。同时,在两个机架100和200上设置前后悬挂架(图中未示出),可挂接相关装置完成施肥、插播等后续作业,实现一机多用。
两个连杆机构沿所述动力平台的纵向平行设置在机架100和机架200之间。如图6所示,所述连杆机构包括:连杆310和两个万向节320、330;万向节320和万向节330分别连接在连杆310的两端。连杆310的两端通过万向节320和330分别与机架100和机架200连接,使连杆310的两端分别与机架100和机架200形成转动连接。
在本实施例中,机架100的后端固定设置有连接板150,机架200的前端固定设置有连接板250,并且连接板150和连接板250相对设置。其中,连杆310的两端分别通过万向节320、330与两个连接板150、250连接。
采用万向节和连杆机构联接两个机架,动力足;能够使两个机架100和200之间产生多自由度的位移,从而提升动力平台的机动性和越障能力。
作为优选,四个所述驱动电机两两对称设置在所述动力平台的两端。即驱动电机131与驱动电机231对称设置,驱动电机141与驱动电机241对称设置;驱动电机131和驱动电机141固定安装在机架100的前端,驱动电机231和驱动电机241固定安装在机架200的后端。使整个动力平台呈对称结构,动力平台整体重心在中心位置,解决前后重心不平衡,造成前倾或后缀、沉陷、倾覆等问题。
如图1所示,所述的水田作业动力平台,还包括:两个电源及控制单元102和202,其分别固定设置在两个机架100和200上部;并且密封防水处理。电源和控制单元102和202用于为驱动电机供电,并且控制驱动电机的转向和转速。
优选的是,机架100采用铝合金型材构成,并采用双层框架结构,加强车身强度,装置在作业过程中,避免因驱动力与路面阻力的之间的作用力造成车身扭曲;并且能够有效降低动力平台的重量。
通过四个浮筒驱动轮的转向和转速控制来实现平台的行走和转向,假设螺旋浮筒轮正转转速为V,反转转速为-V,四个螺旋浮筒轮的转速与动力平台的行驶关系为:
前进:左一螺旋浮筒轮(螺旋浮筒轮110)转速为V,右一螺旋浮筒轮(螺旋浮筒轮120)转速为-V,左二螺旋浮筒轮(螺旋浮筒轮210)转速为-V,右二螺旋浮筒轮(螺旋浮筒轮220)转速为V。
后退:后退时,四个螺旋浮筒轮的转速均与前进时相反。
在不考虑后悬挂装置的情况下,由于平台结构对称,平台行驶可不分前端和后端。
顺时针旋转转向:左一螺旋浮筒轮(螺旋浮筒轮110)转速为V,右一螺旋浮筒轮(螺旋浮筒轮120)转速为V,左二螺旋浮筒轮(螺旋浮筒轮210)转速为-V,右二螺旋浮筒轮(螺旋浮筒轮220)转速为-V;
逆时针旋转转向:左一螺旋浮筒轮(螺旋浮筒轮110)转速为-V,右一螺旋浮筒轮(螺旋浮筒轮120)转速为-V,左二螺旋浮筒轮(螺旋浮筒轮210)转速为V,右二螺旋浮筒轮(螺旋浮筒轮220)转速为V;
除此之外,所述动力平台还可以横向行驶,横向行驶时,四个螺旋浮筒轮同速同向转动;也可根据差速转向原理,使平台转向。
本发明提供的水田作业动力平台能够在具有松软特性的水田上行走作业,两个机架之间由万向节、连杆、连接板连接,使平台前后端的自由度增加,增强平台的爬坡、越障能力;采用四个螺旋浮筒驱动结构,可解决作业时打滑、沉陷等问题;在水田行走的同时能够通过螺旋叶片去除杂草,设计独特新颖,并且可通过挂接不同的作业机构实现水田的插播、施肥、施药等作业,而且结构简单,拆装方便,各机构部分均可实现模块化,便于后期的维修保养。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (10)
1.一种水田作业动力平台,其特征在于,包括:
两个机架,其沿所述动力平台的纵向间隔设置;
两组螺旋浮筒轮,其分别安装在所述两个机架上;
其中,每组所述螺旋浮筒轮包括两个螺旋浮筒轮,并且两个所述螺旋浮筒轮对称安装在同一机架的两侧;
所述螺旋浮筒轮包括:筒体和多个叶片;
所述筒体为密封的中空结构,所述筒体的轴线沿所述动力平台的纵向设置,并且所述筒体可转动的连接在所述机架上;
所述多个叶片呈螺旋状同向缠绕设置在所述筒体的外侧;
其中,同组的两个所述螺旋浮筒轮的叶片旋向相反,并且在两组所述螺旋浮筒轮中,位于所述动力平台同侧的所述螺旋浮筒轮的叶片旋向相反;
四个驱动装置,其与所述螺旋浮筒轮一一对应设置,分别用于驱动所述螺旋浮筒轮转动;
两个连杆,其沿所述动力平台的纵向平行设置在两个所述机架之间;所述连杆的两端分别与两个所述机架转动连接。
2.根据权利要求1所述的水田作业动力平台,其特征在于,所述筒体内填充有泡沫。
3.根据权利要求2所述的水田作业动力平台,其特征在于,所述机架的一端固定设置有连接板,并且所述两个机架上的所述连接板相对设置;
其中,所述连杆的两端分别通过万向节与两个所述连接板连接。
4.根据权利要求3所述的水田作业动力平台,其特征在于,所述驱动装置包括:
驱动电机,其固定安装在所述机架的一端,所述驱动电机设有动力输出轴;
筒体转轴,其同轴贯穿所述筒体,所述筒体转轴的一端与所述动力输出轴固定连接,另一端可旋转的支撑在所述机架上;
其中,所述筒体转轴与所述筒体固定连接。
5.根据权利要求4所述的水田作业动力平台,其特征在于,四个所述驱动电机两两对称设置在所述动力平台的两端。
6.根据权利要求4或5所述的水田作业动力平台,其特征在于,所述筒体的两端分别具有锥面封闭端盖,所述端盖与所述筒体转轴之间密封连接。
7.根据权利要求6所述的水田作业动力平台,其特征在于,所述叶片采用不锈钢材质,所述叶片的外缘设置有刃口。
8.根据权利要求7所述的水田作业动力平台,其特征在于,在所述机架上远离所述驱动电机的一端上固定连接有筒体支架,所述筒体转轴可旋转的支撑在所述筒体支架上。
9.根据权利要求8所述的水田作业动力平台,其特征在于,还包括:
两个电源及控制单元,其分别固定设置在两个所述机架的上。
10.根据权利要求9所述的水田作业动力平台,其特征在于,所述机架为铝合金材质。
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