CN113348815A - 一种基于逆向回转的成孔装置及其成孔方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于逆向回转的成孔装置及其成孔方法，成孔装置包括机架、传动机构和成孔机构，机架受牵引设备牵引行走；机架中与行走方向平行的竖直平面上设置有回转闭合式的轨道，机构滑设于轨道上，传动机构通过机架的行走运动驱动成孔机构绕轨道滑动；轨道中设有与地面平行的第一轨段，成孔机构在该第一轨段上的滑动方向与机架的行走方向相反并对地面成孔；成孔机构包括取土件和升降组件，取土件连接在升降组件的端部，升降组件驱动取土件于第一轨段内下降探入地面和上升抽出地面完成取土成孔。本发明的成孔装置具有结构简单、使用方便、机械运作合理和成孔质量高等优点，使用上述成孔装置的成孔方法具有运行效率高、行程配置合理等优点。

Description

一种基于逆向回转的成孔装置及其成孔方法

技术领域

本发明涉及农业机械设备技术领域，尤其涉及一种基于逆向回转的成孔装置及其成孔方法。

背景技术

油菜是一种重要的油料作物，其产生的菜籽油占中国居民食用植物油的40％左右。我国油菜种植面积达700万公顷，总产量达1200万吨，均居世界第一。目前，油菜种植主要有植播和移栽两种模式，长江流域油菜种植仍沿袭着油菜移栽种植模式；现有油菜移栽大多采用纯劳动力手工作业完成，整体经济效益低。油菜机械化钵苗移栽不仅可以缓解作物茬口矛盾，还可同时兼备机械化作业与移栽种植的优势，有效提高作业效率与栽植质量，因此，发展油菜移栽机械已是当务之急，相关研究表明，打穴式移栽机具有较好的科研前景，而成孔装置是移栽机械中的关键部件。

目前，大部分成孔装置均存在机具前进速度的影响，机具前进速度不良会造成孔穴成型过程对土壤扰动大以及成型孔穴尺寸变化较大，该问题将导致钵苗移栽的直立度及栽植深度难以满足农艺要求、孔穴周边土壤颗粒之间的透气性下降，从而影响孔穴内油菜钵苗的生长质量，对成孔作业效果及钵苗移栽质量均产生了不良影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、使用方便、机械运作合理和成孔质量高的基于逆向回转的成孔装置，以及一种运行效率高、行程配置合理的基于该装置完成的成孔方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种基于逆向回转的成孔装置，包括机架、传动机构和成孔机构，所述机架受牵引设备牵引托载传动机构和成孔机构行走；机架中与行走方向平行的竖直平面上设置有回转闭合式的轨道，成孔机构滑设于轨道上，所述传动机构通过机架的行走运动驱动成孔机构绕轨道滑动；所述轨道中设有与地面平行的第一轨段，所述成孔机构在该第一轨段上的滑动方向与机架的行走方向相反并对地面成孔；所述成孔机构包括取土件和升降组件，取土件连接在升降组件的端部，升降组件驱动取土件于第一轨段内下降探入地面和上升抽出地面完成取土成孔。

作为上述成孔装置的进一步改进：

所述升降组件包括推杆和凸轮，所述凸轮的设置平面与轨道的设置平面平行，凸轮中与第一轨段对应的廓线外凸，所述推杆的一端连接所述取土件，另一端与凸轮接触。

所述升降组件的推杆和凸轮为形锁合结构，凸轮的边沿上设有导轨，所述推杆的端部设有滑设于导轨内并受导轨限位的滚轮。

升降组件还包括支架，所述推杆的端部和取土件之间连接有支架；所述成孔机构还包括能沿轨道滑动的安装架，安装架设有和轨道的设置平面平行的侧板，侧板的外侧设有与轨道滑动配合的滑块，另一侧和支架上设置的导向杆通过滑动轴承连接。

所述取土件为一中空且两端开口的筒状结构，且其与升降组件连接端的直径大于另一端的直径。

所述传动机构包括第一传动链和至少两个第一链轮，所述第一传动链和第一链轮绕接配合形成与轨道平行，且廓线一致的回转闭合式结构，所述成孔机构连接在第一传动链上。

所述机架包括行走轮，所述传动机构还包括第二传动链和两个第二链轮，一个第二链轮设置在行走轮的回转轴上，另一个第二链轮设置在第一链轮的回转轴上，所述第二传动链与第二链轮绕接配合。

所述轨道包括两段半圆形轨段以及连接二者并与二者相切的两段直线轨段，其中靠近地面的直线轨段作为所述第一轨段。

所述成孔机构设有多组，多组成孔机构间隔均匀的设置在轨道上。

一种成孔方法，通过上述基于逆向回转的成孔装置完成，包括以下步骤：

S1：机架与牵引设备连接，牵引设备牵引机架行走；

S2：传动机构通过机架的行走运动驱动成孔机构沿轨道滑动至第一轨段；

S3：成孔机构进入轨道的第一轨段的前半部分，升降组件驱使取土件下降并探入地面中；

S4：成孔机构进入轨道的第一轨段的后半部分，升降组件驱使取土件上升并抽出地面，完成取土成孔，成孔机构离开第一轨段；

S5：重复步骤S2～S4，直至完成所有取土成孔操作。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的基于逆向回转的成孔装置，机架上设置有回转闭合式的轨道，成孔机构滑设于轨道上，传动机构通过机架的行走运动驱动成孔机构绕轨道滑动，用以使成孔机构回转从而不断经过成孔位置。轨道中设有与地面平行的第一轨段，成孔机构在该第一轨段上的滑动方向与机架的行走方向相反并对地面成孔。在成孔过程中，成孔机构在轨道上的运行方向与机架的行走方向相反，又由于成孔机构的运行是由机架的行走驱动的，因此虽然机架在不断行走，然而成孔机构在轨道上的反向运动与机架的行走位移相抵，致使成孔过程中成孔机构与地面相对静止，成孔的力道更加稳定可靠，从而避免对土壤产生不必要的扰动，造成孔穴内大量回土等问题；其成孔的尺寸也能够始终保持在需求大小，孔穴的土壤颗粒间隙没有受到不良力度的挤压，因此不会影响钵苗的栽植和生长，大大提高了移栽植物质量。

并且正是由于这种设置结构，成孔机构绕轨道不断回转并周期性成孔，成孔装置也不需要为了保证成孔质量使机架不断暂停等待，机架始终在牵引设备的牵引下移动，机架的前进和成孔作业方式匹配合理，能够提高栽植效率的同时保证栽植质量。

成孔机构包括取土件和升降组件，取土件连接在升降组件的端部，升降组件驱动取土件于第一轨段内下降探入地面和上升抽出地面完成取土成孔。由于第一轨段内成孔机构与机架的运动反向，升降组件在此阶段驱动取土件上下移动时可以实现在同一位置的垂直入土和垂直出土，对土壤产生设定方向的成孔操作。垂直度良好的孔穴进一步积极影响移栽过程钵苗的立苗率、覆苗率等栽植质量指标。

本发明成孔方法是通过上述基于逆向回转的成孔装置完成的，因此同样具备上述优点，并且该方法步骤简单、运行效率高、行程配置合理且自动化程度高，有利于机械化新农业的推进。

附图说明

图1和图2是基于逆向回转的成孔装置的结构示意图；

图3是基于逆向回转的成孔装置中成孔机构的结构示意图；

图4是基于逆向回转的成孔装置中传动机构的结构示意图；

图5是基于逆向回转的成孔装置中机架的结构示意图。

图例说明：1、机架；11、轨道；12、行走轮；2、传动机构；21、第一传动链；22、第一链轮；23、第二传动链；24、第二链轮；3、成孔机构；31、取土件；32、升降组件；321、推杆；322、凸轮；323、支架；33、安装架；331、滑块。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。

实施例：

如图1和图2所示，本实施例的基于逆向回转的成孔装置，包括机架1、传动机构2和成孔机构3，机架1受牵引设备牵引托载传动机构2和成孔机构3行走；机架1中与行走方向平行的竖直平面上设置有回转闭合式的轨道11，成孔机构3滑设于轨道11上，传动机构2通过机架1的行走运动驱动成孔机构3绕轨道11滑动；轨道11中设有与地面平行的第一轨段，成孔机构3在该第一轨段上的滑动方向与机架1的行走方向相反并对地面成孔。在成孔过程中，成孔机构3在轨道11上的运行方向与机架1的行走方向相反，又由于成孔机构3的运行是由机架1的行走驱动的，因此虽然机架1在不断行走，然而成孔机构3在轨道11上的反向运动与机架1的行走位移相抵，致使成孔过程中成孔机构3与地面相对静止，成孔的力道更加稳定可靠，从而避免对土壤产生不必要的扰动，造成孔穴内大量回土等问题；其成孔的尺寸也能够始终保持在需求大小，孔穴的土壤颗粒间隙没有受到不良力度的挤压，因此不会影响钵苗的栽植和生长，大大提高了移栽植物质量。

并且正是由于这种设置结构，成孔机构3绕轨道11不断回转并周期性成孔，成孔装置也不需要为了保证成孔质量使机架1不断暂停等待，机架1始终在牵引设备的牵引下移动，机架1的前进和成孔作业方式匹配合理，能够提高栽植效率的同时保证栽植质量。

成孔机构3包括取土件31和升降组件32，取土件31连接在升降组件32的端部，升降组件32驱动取土件31于第一轨段内下降探入地面和上升抽出地面完成取土成孔。由于第一轨段内成孔机构3与机架1的运动反向，升降组件32在此阶段驱动取土件31上下移动时可以实现在同一位置的垂直入土和垂直出土，对土壤产生设定方向的成孔操作。垂直度良好的孔穴进一步积极影响移栽过程钵苗的立苗率、覆苗率等栽植质量指标。

本实施例中，如图3所示，升降组件32包括推杆321和凸轮322，凸轮322的设置平面与轨道11的设置平面平行，凸轮322中与第一轨段对应的廓线外凸，推杆321的一端连接取土件31，另一端与凸轮322接触。在成孔机构3滑动过程中，凸轮322外凸的廓线使推杆321会在运动状态下发生上下移位，从而实现取土件31的升降动作，且由于外凸廓线和第一轨段位置对应，因此使取土件31完成竖直探入地面和抽出地面的取土操作。

本实施例中，外凸的廓线呈一向地面凸出的V形结构，推杆321沿外凸起点移动至外凸最高点处带动取土件31下降并探入地面取土；沿外凸最高点移动至外凸终点处带动取土件31上升并抽出地面。

本实施例中，升降组件32的推杆321和凸轮322为形锁合结构，凸轮322的边沿上设有导轨，推杆321的端部设有滑设于导轨内并受导轨限位的滚轮，这种形锁合限位结构使推杆321始终与凸轮322保持接触，并且形锁合结构相比力锁合来说接触更加稳定，不会出现跳动情况。

本实施例中，升降组件32还包括支架323，推杆321的端部和取土件31之间连接有支架323；成孔机构3还包括能沿轨道11滑动的安装架33，安装架33设有和轨道11的设置平面平行的侧板，侧板的外侧设有与轨道11滑动配合的滑块331，另一侧和支架323上设置的导向杆通过滑动轴承连接。在推杆321沿凸轮322滚动过程中，到达外凸廓线时，推杆321驱动支架323相对凸轮322形心升降，支架323由于存在导向杆和滑动轴承限位，因此只能沿设定的竖直方向相对侧板滑动，带动取土件31升降。安装架33既能够沿轨道11滑动并带动推杆321沿着凸轮322滚动，又不会影响推杆321的升降运动。

本实施例中，取土件31为一中空且两端开口的筒状结构，且其与升降组件32连接端的直径大于另一端的直径。与取土件31连接的支架323的底部设有通孔，两侧设有开口。取土件31整体呈一带有锥度的圆筒，且小端朝外。当运行到第一轨段时，取土件31在升降组件32的驱动下下降，小端朝向地面并***地面中，土壤会进入到取土件31的内部，在取土件31抽出地面时，土壤在自重下有向下移动的趋势，而取土件31倾斜的内壁使土壤的重力增加了土壤与取土件31之间的摩擦力，因此土壤不会落回到成形的孔穴内，而是随着取土件31抽出，避免回土。当运行出第一轨段后，取土件31逐渐转动到轨道11上方，小端开口朝上，此时土壤便会从大端的开口落出，并从支架323的开口和通孔排出，实现排土功能，以方便取土件31下一次取土成孔。

本实施例中，如图4所示，传动机构2包括第一传动链21和至少两个第一链轮22，第一传动链21和第一链轮22绕接配合形成与轨道11平行，且廓线一致的回转闭合式结构，成孔机构3连接在第一传动链21上。机架1包括行走轮12，传动机构2还包括第二传动链23和两个第二链轮24，一个第二链轮24设置在行走轮12的回转轴上，另一个第二链轮24设置在第一链轮22的回转轴上，第二传动链23与第二链轮24绕接配合。

链轮与传动链相配合的链式传动方式不打滑、传动可靠且效率高，因此适用于本实施例的传动方式。第一传动链21和第一链轮22形成的传动轨迹与轨道11一致，因此能够驱动成孔机构3沿着轨道11稳定运行。第二传动链23和第二链轮24接通了成孔机构3和机架1的行走轮12，实现二者的运动传递，保证成孔机构3在第一轨段内的运行与机架1的行走相抵。本实施例中，第一传动链21和第一链轮22均设有两组，两组布置在两个相互平行的平面上，成孔机构3连接在两个第一传动链21之间，进一步确保传动过程中的平衡和稳定。

本实施例中，如图5所示，机架1整体呈小车结构，轨道11设置在机架1的两片侧板上，机架1一端通过轴承连接行走轮12的回转轴，另一端连接牵引设备。本实施例中，轨道11包括两段半圆形轨段以及连接二者并与二者相切的两段直线轨段，其中靠近地面的直线轨段作为第一轨段。这种轨道11结构规整平滑，避免成孔机构3运行卡顿，同时还能够与传动链适配，两个第一链轮22的分度圆与轨道11的半圆形轨段适配，且安装位置相对应，其回转轴通过轴承连接在机架1的侧板上。

本实施例中，凸轮322的结构与轨道11的结构大体适配，同样包括两段半圆形廓线以及连接二者并与二者相切的一段直线廓线，但与第一轨段位置对应的、另一段连接两半圆形廓线的为外凸的廓线。凸轮322设置在机架1的两个侧板之间，凸轮322上设有允许两个第一链轮22的回转轴穿过的通孔，这种设置方式使装置整体结构紧凑，凸轮322能够受到机架1侧板的保护。

本实施例中，成孔机构3设有多组，多组成孔机构3间隔均匀的设置在轨道11上，可以根据需要的成孔距离调整成孔机构3的数目，适用于不同的地形和植株。

本实施例的成孔方法，通过上述基于逆向回转的成孔装置完成，包括以下步骤：

S1：机架1与牵引设备连接，牵引设备牵引机架1行走；

S2：传动机构2通过机架1的行走运动驱动成孔机构3沿轨道11滑动至第一轨段；

S3：成孔机构3进入轨道11的第一轨段的前半部分，即外凸廓线起点至外凸最高点这一阶段，升降组件32驱使取土件31下降并探入地面中；

S4：成孔机构3进入轨道11的第一轨段的后半部分，即外凸最高点至外凸终点这一阶段，升降组件32驱使取土件31上升并抽出地面，完成取土成孔，成孔机构3离开第一轨段；

S5：重复步骤S2～S4，直至完成所有取土成孔操作。

本实施例的成孔方法是通过上述基于逆向回转的成孔装置完成的，因此同样具备上述优点，并且该方法步骤简单、运行效率高、行程配置合理且自动化程度高，有利于机械化新农业的推进。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明的技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于逆向回转的成孔装置，其特征在于：包括机架(1)、传动机构(2)和成孔机构(3)，所述机架(1)受牵引设备牵引托载传动机构(2)和成孔机构(3)行走；机架(1)中与行走方向平行的竖直平面上设置有回转闭合式的轨道(11)，成孔机构(3)滑设于轨道(11)上，所述传动机构(2)通过机架(1)的行走运动驱动成孔机构(3)绕轨道(11)滑动；所述轨道(11)中设有与地面平行的第一轨段，所述成孔机构(3)在该第一轨段上的滑动方向与机架(1)的行走方向相反并对地面成孔；所述成孔机构(3)包括取土件(31)和升降组件(32)，取土件(31)连接在升降组件(32)的端部，升降组件(32)驱动取土件(31)于第一轨段内下降探入地面和上升抽出地面完成取土成孔。

2.根据权利要求1所述的基于逆向回转的成孔装置，其特征在于：所述升降组件(32)包括推杆(321)和凸轮(322)，所述凸轮(322)的设置平面与轨道(11)的设置平面平行，凸轮(322)中与第一轨段对应的廓线外凸，所述推杆(321)的一端连接所述取土件(31)，另一端与凸轮(322)接触。

3.根据权利要求2所述的基于逆向回转的成孔装置，其特征在于：所述升降组件(32)的推杆(321)和凸轮(322)为形锁合结构，凸轮(322)的边沿上设有导轨，所述推杆(321)的端部设有滑设于导轨内并受导轨限位的滚轮。

4.根据权利要求2或3所述的基于逆向回转的成孔装置，其特征在于：升降组件(32)还包括支架(323)，所述推杆(321)的端部和取土件(31)之间连接有支架(323)；所述成孔机构(3)还包括能沿轨道(11)滑动的安装架(33)，安装架(33)设有和轨道(11)的设置平面平行的侧板，侧板的外侧设有与轨道(11)滑动配合的滑块(331)，另一侧和支架(323)上设置的导向杆通过滑动轴承连接。

5.根据权利要求1所述的基于逆向回转的成孔装置，其特征在于：所述取土件(31)为一中空且两端开口的筒状结构，且其与升降组件(32)连接端的直径大于另一端的直径。

6.根据权利要求1所述的基于逆向回转的成孔装置，其特征在于：所述传动机构(2)包括第一传动链(21)和至少两个第一链轮(22)，所述第一传动链(21)和第一链轮(22)绕接配合形成与轨道(11)平行，且廓线一致的回转闭合式结构，所述成孔机构(3)连接在第一传动链(21)上。

7.根据权利要求6所述的基于逆向回转的成孔装置，其特征在于：所述机架(1)包括行走轮(12)，所述传动机构(2)还包括第二传动链(23)和两个第二链轮(24)，一个第二链轮(24)设置在行走轮(12)的回转轴上，另一个第二链轮(24)设置在第一链轮(22)的回转轴上，所述第二传动链(23)与第二链轮(24)绕接配合。

8.根据权利要求1所述的基于逆向回转的成孔装置，其特征在于：所述轨道(11)包括两段半圆形轨段以及连接二者并与二者相切的两段直线轨段，其中靠近地面的直线轨段作为所述第一轨段。

9.根据权利要求1所述的基于逆向回转的成孔装置，其特征在于：所述成孔机构(3)设有多组，多组成孔机构(3)间隔均匀的设置在轨道(11)上。

10.一种成孔方法，通过权利要求1至9中任一项所述的基于逆向回转的成孔装置完成，其特征在于，包括以下步骤：

S1：机架(1)与牵引设备连接，牵引设备牵引机架(1)行走；

S2：传动机构(2)通过机架(1)的行走运动驱动成孔机构(3)沿轨道(11)滑动至第一轨段；

S3：成孔机构(3)进入轨道(11)的第一轨段的前半部分，升降组件(32)驱使取土件(31)下降并探入地面中；

S4：成孔机构(3)进入轨道(11)的第一轨段的后半部分，升降组件(32)驱使取土件(31)上升并抽出地面，完成取土成孔，成孔机构(3)离开第一轨段；

S5：重复步骤S2～S4，直至完成所有取土成孔操作。

Images