CN103460857A

CN103460857A - 一种移位式葡萄清土开沟机

Info

Publication number: CN103460857A
Application number: CN2013103934954A
Authority: CN
Inventors: 徐丽明; 王文斌; 李超; 李泳豪
Original assignee: China Agricultural University
Current assignee: China Agricultural University
Priority date: 2013-09-03
Filing date: 2013-09-03
Publication date: 2013-12-25

Abstract

本发明设计了一种移位式葡萄清土开沟机，涉及农业领域，其主要特征在于：包括悬挂架单元、侧向移位单元、工作机机架单元、动力传入单元、螺旋碎土送土单元、控制单元六部分。采用三点悬挂挂接在拖拉机的后侧；采用螺旋输送的原理，同时进行土壤破碎和侧向输送完成葡萄的清土开沟工作。为了避开葡萄架的石柱，采用传感器检测石柱，单片机控制系统控制液压缸实现作业机构的整体侧向移位，避免作业机构与石柱的碰撞，实现清土开沟的自动化作业，提高作业效率。同时该装置还可以用于其他作物的开沟作业，提高了机器的适用性和利用效率。

Description

一种移位式葡萄清土开沟机

技术领域

本发明涉及农业机械技术领域，特别设计一种移位式葡萄清土开沟机。

背景技术

我国在世界葡萄主产国中越来越引人注目，1995年起中国的葡萄产量快速增长，2010种植面积达到552千公顷，产量8548千吨，成为世界第二大葡萄主产国，产量仅次于意大利。我国的葡萄主要集中于新疆、山东、河北、辽宁、山西、吉林和河南等地，主要有鲜食和酿酒。随着人们生活质量的提高，健康意识的加强，葡萄酒对身体的保健作用，使葡萄酒的需求量越来越大，极大地促进了优质葡萄的快速发展。

由于气候等原因，目前我国葡萄种植采用冬季埋藤，春季清土的种植模式。针对冬季埋藤目前已有很多相关设计，但是针对清土的设计还很少。葡萄的清土开沟工作量很大，劳动强度高，人工作业的效率比较低。随着我国农村劳动力的快速转移，用于葡萄生产的劳动力日益紧缺，已经严重影响了葡萄生产的规模化和产业化发展，同时，设计机械进行作业，有利于提高葡萄产业的机械化与自动化水平，加快葡萄产业的发展。

本发明依据葡萄清土开沟作业的要求，设计了一种机械，采用螺旋输送的原理，同时进行土壤破碎和侧向输送完成葡萄的清土开沟工作。采用传感器检测石柱，单片机控制系统控制液压缸实现作业机构的整体侧向移位，避免作业机构与石柱的碰撞，实现清土开沟的自动化作业，提高作业效率。同时该装置还可以用于其他作物的开沟作业，提高了机器的适用性和利用效率。

通过对国内外专利文献、期刊杂志及其他公开发表的文献（如互联网）进行检索，本发明在国内外未见报道，我们也未公开发表涉及本发明内容的文章，本发明在国内外公众未知。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何设计一种移位式清土开沟机，采用螺旋输送的原理，同时进行土壤破碎和侧向输送完成葡萄的清土开沟工作。为了避开葡萄架的石柱，采用传感器检测石柱，单片机控制系统控制液压缸实现作业机构的整体侧向移位，避免作业机构与石柱的碰撞，实现清土开沟的自动化作业，提高作业效率。同时该装置还可以用于其他作物的开沟作业，提高了机器的适用性和利用效率。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种移位式清土开沟机，其包括：悬挂架单元、侧向移位单元、工作机机架单元、动力传入单元、螺旋碎土送土单元、控制单元六部分。

所述悬挂架单元包括：方钢悬挂架（11）、上悬挂点（10）、下左悬挂点（17）、下右悬挂点（12）、四个轴承支座（26）；悬挂点（10）（17）与方钢悬挂架（11）通过焊接的方式连接，采用标准的三点悬挂尺寸便于架构在拖拉机上的挂接；四个轴承支座（26）采用焊接的方式与方钢悬挂架（11）连接，四个轴承支座（26）通过轴承与侧向移位机构连接。

所述侧向移位单元包括：两个“工”字形方钢架（8）、四个轴承支座（26）、四个旋转竖轴（6）、八个固定卡（25）（7）、液压油缸（9）、油缸支座（24）等组成；轴承支座（26）与方钢架（8）通过焊接的方式连接在方钢架（8）的一端，另一端固定卡（25）与方钢架（8）通过焊接的方式连接，两个连接都用于安装旋转竖轴（6）；旋转竖轴通过轴承、油封、保护盖等与焊接了轴承支座（26）与固定卡（25）的方钢架连接在一起；两个“工”字形方钢架（8）与悬挂架（11）和工作机机架单元分别通过连接卡（25）（7）和轴承支座（26）与旋转竖轴（6）连接在一起，形成一个平行四边形；液压油缸（9）通过油缸支座（24）与两个“工”字形方钢架（8）分别连接；通过液压油缸（9）的伸缩控制平行四杆机构，完成侧移动作。

所述工作机机架单元包括：方钢机架（4）、右侧挡土板（16）、

左侧挡板（3）、上挡板（22）、和后挡板（21）、后挡板筋（23）、连接板（5）；各部件根据空间位置通过焊接的方式连接在一起，由此形成一个半封闭的作业空间，螺旋碎土送土单元在此半封闭空间中工作，完成土壤的碎土和土壤的输送；连接板（5）与方钢机架连（4）焊接在一起，便于本单元与侧向移位单元的连接。

所述动力传入单元包括：改装的花键换向齿轮箱（13）、拖拉机万向节等。拖拉机的动力通过万向节传入花键齿轮箱（13），在齿轮箱上完成动力的换向，然后通过花键驱动螺旋碎土送土单元的刀轴（18）。

所述螺旋碎土送土单元包括：旋耕碎土送土刀（20）、刀座（19）、刀轴（18）、左轴承支撑座（2）、右轴承支撑座（15）、左轴承盖（1）、右轴承盖（14）等。刀座（19）与刀轴（18）通过焊接的方式进行连接，刀座（19）的排布呈螺旋线状；旋耕碎土送土刀（20）与刀座（19）通过螺栓连接的方式进行连接；刀轴（18）右端通过花键的方式将动力传入刀轴（18）；刀轴（18）两端与轴承支座（2）（15）通过轴承等连接，刀轴（18）带动旋耕碎土送土刀（20）转动实现碎土松土。

所述控制单元包括：距离传感器（27）、液压控制阀和液压回路（29）、单片机（28）等；通过距离传感器（27）感知工作机构与石柱的位置关系，通过单片机（28）进行信号的处理并发出相关的控制信号，使得液压回路（29）有一定的动作，液压回路的动作又可以通过距离传感器（27）来感知，形成一个闭环的控制。

（三）有益效果

本发明的移位式葡萄清土开沟机，具有以下有益效果：采用拖拉机为动力，将拖拉机的PTO动力通过换向齿轮箱输出驱动刀轴；在工作机机架单元形成的半封闭空间中，螺旋碎土送土单元通过旋转和与土壤的碰撞完成土壤的破碎的同时将土壤向机构的一侧输送；平行四杆结构的侧向移位机构在液压缸的作用下完成工作机构的侧向移位，在工作中避开葡萄园中的石柱；采用距离传感器感知石柱的位置，并通过单片机接受返回的信号，进行分析后通过驱动电路控制液压缸，完成侧向移位机构的闭环自动控制。该装置还可以在果园、林场等使用，提高通用性和利用率。

附图说明

图1是整体机构的主视图；

图2是整体机构的俯视图；

图3是整体机构的左视图；

图4是控制结构的关系图；

图中：1—左轴承盖、2—左轴承支座、3—左挡土板、4—工作机方钢机架、5—连接板、6—旋转竖轴、7—连接卡前半、8—“工”字形连接方钢架、9—液压缸、10—上悬挂点、11—方钢悬挂架、12—右下悬挂点、13—改造齿轮箱、14—右轴承盖、15—右轴承支座、16—右挡土板、17—左下悬挂点、18—刀轴、19—刀座、20—螺旋碎土送土刀、21—后挡土板、22—上挡土板、23—后挡土板筋、24—液压铰支座、25—连接卡后半、26—轴承支座、27—传感器单元、28—单片机、29—液压阀与液压控制回路；

具体实施方式

下面结合附图和实例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明基于如下一种构思：（1）采用螺旋排布的螺旋碎土送土刀，利用绞笼输送的原理，完成土壤破碎的同时完成土壤的侧向输送；（2）采用双层平行四连杆的方式建立侧移机架，既能增加机构的刚度又能完成工作机构的平行侧移；（3）采用液压驱动控制平行四连杆的运动，可以完成液控工作机构的工作位置；（4）采用换向齿轮箱直接输入动力可以减小机械传动复杂度，完成动力的直接送入；（5）采用传感器感知目标障碍物，利用单片机对信号进行处理并发出控制指令可以完成侧移机构的闭环自动控制；（6）该装置还可以在其他需要清土开沟的场合使用，提高通用性和利用率。

如图1、图2、图3所示，所述葡萄移位式清土开沟机主要应用于葡萄春季的清土开沟工作，其包括：悬挂架单元、侧向移位单元、工作机机架单元、动力传入单元、螺旋碎土送土单元、控制单元六部分。

（1）悬挂架单元包括：方钢悬挂架11、上悬挂点10、下左悬挂点17、下右悬挂点12、四个轴承支座26；悬挂点10、17、12与方钢悬挂架11通过焊接的方式连接，采用标准的三点悬挂尺寸便于架构在拖拉机上的挂接；四个轴承支座26采用焊接的方式与方钢悬挂架11连接，四个轴承支座26通过轴承与侧向移位机构连接。

（2）侧向移位单元包括：两个“工”字形方钢架8、四个轴承支座26、四个旋转竖轴6、八个固定卡25、7、液压油缸9、油缸支座24等组成；轴承支座26与方钢架8通过焊机的方式连接在方钢架8的一端，另一端固定卡25与方钢架8通过焊接的方式连接，两个连接都用于安装旋转竖轴6；旋转竖轴通过轴承、油封、保护盖等与焊接了轴承支座26与固定卡25的方钢架连接在一起；两个“工”字形方钢架8与悬挂架11和工作机机架单元分别通过连接卡257和轴承支座26与旋转竖轴6连接在一起，形成一个平行四边形；利用平行四杆机构的原理，工作机机架单元可以完成侧移动作；液压油缸9通过油缸支座24与两个“工”字形方钢架8分别连接；通过液压油缸9的伸缩控制平行四杆机构的位置。

（3）工作机机架单元包括：方钢机架4、右侧挡土板16、左侧挡板3、上挡板22、和后挡板21、后挡板筋23、连接板5；各部件根据空间位置通过焊接的方式连接在一起，由此形成一个半封闭的作业空间，螺旋碎土送土单元在此半封闭空间中工作，完成土壤的碎土和土壤的输送；连接板5通过焊接的方式与方钢机架连4接在一起，便于本单元与侧向移位单元的连接。

（4）动力传入单元包括：改装的花键换向齿轮箱13、拖拉机万向节等。拖拉机的动力通过万向节传入花键齿轮箱13，在齿轮箱上完成动力的换向，然后通过花键传入螺旋碎土送土单元的刀轴18。

（5）螺旋碎土送土单元包括：旋耕碎土送土刀20、刀座19、刀轴18、左轴承支撑座2、右轴承支撑座15、左轴承盖1、右轴承盖14等。刀座19与刀轴18通过焊接的方式进行连接，刀座19的排布程螺旋线状；旋耕碎土送土刀20与刀座19通过螺栓连接的方式进行连接，与刀座19的排布保持统一旋线；刀轴18与轴头通过焊接的方式进行连接，右轴头通过花键的方式将动力传入刀轴18；轴与轴承支2、15座通过轴承盖1、4等连接，使得固定支座2、14以后刀轴18能够带动旋耕碎土送土刀20自由转动。

（6）控制单元包括：距离传感器27、液压控制阀和液压回路29、单片机28等；通过距离传感器27感知工作机构与石柱的位置关系，通过单片机28进行信号的处理并发出相关的控制信号，使得液压回路29有一定的动作，液压回路的动作又可以通过距离传感器27来感知，形成一个闭环的控制。

本发明的实施所述的移位式葡萄清土开沟机主要针对葡萄春季的清土开沟作业。

本发明整体的工作过程如下：选用合适的拖拉机，将三点悬挂与移位式葡萄清土开沟机进行挂接，用万向节连接拖拉机的PTO与换向齿轮箱的轴进行连接，调整挂接单元的液压确定工作机的高度。启动拖拉机的PTO，运转螺旋碎土送土单元，检查运转情况，测试个传感器是否正常工作。拖拉机在葡萄行间行走，进行清土作业。也可以将传感器控制改为手动液压控制，进行自定义作业。

本发明也可以在其他需要清土开沟的场合作业，提高机器的通用性和利用率。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims

1.一种移位式葡萄清土开沟机，其特征在于，包括：悬挂架单元、侧向移位单元、工作机机架单元、动力传入单元、螺旋碎土送土单元、控制单元六部分。

2.所述悬挂架单元包括：方钢悬挂架（11）、上悬挂点（10）、下左悬挂点（17）、下右悬挂点（12）、四个轴承支座（26）；悬挂点（10）（17）与方钢悬挂架（11）通过焊接的方式连接，采用标准的三点悬挂尺寸便于架构在拖拉机上的挂接；四个轴承支座（26）采用焊接的方式与方钢悬挂架（11）连接，四个轴承支座（26）通过轴承与侧向移位机构连接。

3.所述侧向移位单元包括：两个“工”字形方钢架（8）、四个轴承支座（26）、四个旋转竖轴（6）、八个固定卡（25）（7）、液压油缸（9）、油缸支座（24）等组成；轴承支座（26）与方钢架（8）通过焊接的方式连接在方钢架（8）的一端，另一端固定卡（25）与方钢架（8）通过焊接的方式连接，两个连接都用于安装旋转竖轴（6）；旋转竖轴通过轴承、油封、保护盖等与焊接了轴承支座（26）与固定卡（25）的方钢架连接在一起；两个“工”字形方钢架（8）与悬挂架（11）和工作机机架单元分别通过连接卡（25）（7）和轴承支座（26）与旋转竖轴（6）连接在一起，形成一个平行四边形；液压油缸（9）通过油缸支座（24）与两个“工”字形方钢架（8）分别连接；通过液压油缸（9）的伸缩控制平行四杆机构，完成侧移动作。

4.所述工作机机架单元包括：方钢机架（4）、右侧挡土板（16）、左侧挡板（3）、上挡板（22）、和后挡板（21）、后挡板筋（23）、连接板（5）；各部件根据空间位置通过焊接的方式连接在一起，由此形成一个半封闭的作业空间，螺旋碎土送土单元在此半封闭空间中工作，完成土壤的碎土和土壤的输送；连接板（5）与方钢机架连（4）焊接在一起，便于本单元与侧向移位单元的连接。

5.所述动力传入单元包括：改装的花键换向齿轮箱（13）、拖拉机万向节等。拖拉机的动力通过万向节传入花键齿轮箱（13），在齿轮箱上完成动力的换向，然后通过花键驱动螺旋碎土送土单元的刀轴（18）。

6.所述螺旋碎土送土单元包括：旋耕碎土送土刀（20）、刀座（19）、刀轴（18）、左轴承支撑座（2）、右轴承支撑座（15）、左轴承盖（1）、右轴承盖（14）等。刀座（19）与刀轴（18）通过焊接的方式进行连接，刀座（19）的排布呈螺旋线状；旋耕碎土送土刀（20）与刀座（19）通过螺栓连接的方式进行连接；刀轴（18）右端通过花键的方式将动力传入刀轴（18）；刀轴（18）两端与轴承支座（2）（15）通过轴承等连接，刀轴（18）带动旋耕碎土送土刀（20）转动实现碎土松土。

7.所述控制单元包括：距离传感器（27）、液压控制阀和液压回路（29）、单片机（28）等；通过距离传感器（27）感知工作机构与石柱的位置关系，通过单片机（28）进行信号的处理并发出相关的控制信号，使得液压回路（29）有一定的动作，液压回路的动作又可以通过距离传感器（27）来感知，形成一个闭环的控制。

8.如权利要求3、6和7所述的移位式葡萄清土开沟机，其特征在于，机器可以根据葡萄田间环境，避让石柱等障碍物完成作业。

9.如权利要求7所述的移位式葡萄清土开沟机，其特征在于，机器采用传感器感知障碍石柱，自动控制机器进行避让。

10.如权利要求4和6所述的移位式葡萄清土开沟机，其特征在于，机器采用螺旋排布的碎土送土到，一次性完成土壤的破碎和侧向传送。