CN104546215A - 大规模桑蚕养殖用撒粉设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种农业机械撒粉工具，具体涉及大规模桑蚕养殖用撒粉设备。主要解决大规模桑蚕养殖蚕室内机械化撒粉问题。其包括6个子系统：行走子系统包括万向轮；升降子系统主要包括剪式机构；水平移动子系统主要包括多级气缸；执行子系统采用现有技术；反射镜子系统主要包括普通反射镜和双面反射镜；气压动力子系统主要包括气缸、方向阀、管路。气压动力子系统为升降子系统和水平移动子系统提供动力，可以在不外接电源的情况下实现设备的上下和水平进给，节约能源并且使设备在蚕室内移动方便；反射镜子系统能够方便观察撒粉和蚕生长情况。本发明的有益效果：提高大规模桑蚕养殖蚕室内撒粉的自动化水平和撒粉效率、质量。

Description

大规模桑蚕养殖用撒粉设备

技术领域

本发明属于农业机械撒粉工具领域，具体地说涉及一种大规模桑蚕养殖用撒粉设备。

背景技术

养蚕业自动化程度不高，自动撒布蚕药工具的研究较少，能用于生产实际的自动化撒药工具则更少。蚕病防治中撒药粉作业主要依靠手工完成。中北大学于大国获得过一些自动撒粉的专利，但只是用于小规模小型的撒粉器。目前并无用于大规模桑蚕养殖的撒粉设备。

发明内容

本发明旨在提供一种大规模桑蚕养殖用撒粉设备，减轻农民撒粉作业的负担，提高撒粉效率和质量。本发明通过以下方案来实现。

1、大规模桑蚕养殖用撒粉设备包括行走子系统1、升降子系统2、水平移动子系统3、执行子系统4、反射镜子系统5、气压动力子系统6；水平移动子系统采用多级气缸；气压动力子系统6位于撒粉设备下部，气压动力子系统6中压缩后的气体流入驱动升降子系统和水平移动子系统。

气压动力子系统包括脚踏板8、供气气缸7、执行气缸14、第一单向阀18、第二单向阀20、第一方向阀9、第二方向阀12和管道；供气气缸7内的空气通过第五管道17、第一管道10、第一进出气口21等流向水平移动子系统3；供气气缸7内的空气通过第五管道17、第三管道13等流入执行气缸4，执行气缸14内的活塞与升降子系统2相连。

第一方向阀9位于左位，供气气缸7内的空气只通向升降机构，脚踏板8与供气气缸的活塞相连，脚踏板下移时第二单向阀20关闭，供气气缸中空气推开第一单向阀18经第五管道17、第三管道13进入执行气缸14，执行气缸的活塞与升降子系统中的一个零件滑动杆38相连；当脚踏板8停止运动时，第一单向阀18关闭，执行气缸14活塞就自锁不动；当操作人员脚离开脚踏板8后，第一单向阀18关闭，第二单向阀20打开，空气由第六管道19进入供气气缸。

第一方向阀9位于右位时，供气气缸7内的空气只通向水平移动子系统，同时升降子系统机构锁闭；同时第二方向阀12位于左位，执行子系统向左移动，脚踏板向下运动时，第二单向阀20关闭，空气经第一单向阀18，第五管道17、第一管道10、第二进出气口23进入水平移动子系统，第一级气缸缸套22内的空气由第一进出气口21、第二管道11排到大气中；将第二方向阀置于右位，执行子系统向右移动，脚踏板向下运动时，第二单向阀关闭，空气经第一单向阀、第五管道、第二管道、第一进出气口进入水平移动子系统，第二级气缸缸套24内的空气由第一管道排到大气中。

第一方向阀9位于右位，同时第二方向阀12位于中位，空气经第一单向阀18，第五管道17直接排入大气，升降子系统和水平移动子系统都锁闭不动。

所述的反射镜子系统包括4块反射镜，双面反射镜一27固定在执行子系统上方，反射镜二28固定在水平移动子系统后方，反射镜三29和反射镜四30固定于撒粉设备底部；双面镜反射镜一一面为普通平面镜37，另一面为凹平面镜36；双面镜1采集的信息由反射镜二28、反射镜三29、反射镜四30依次传递。操作者从反射镜四30中间接观察。所有的反射镜都由第一圆柱副34、第二圆柱副35和一个旋转副32连接在撒粉设备上。

2、在大规模桑蚕养殖用撒粉设备中，来自气压动力子系统的空气流入第二进出气口23、空气通道25时，第二级气缸活塞与活塞杆组件26向左移动，当活塞的左端与第一级气缸活塞24即第二级气缸缸套的内端面接触后，第二级气缸缸套24即第一级气缸活塞向左运动，同时第一级气缸缸套22内的空气经第一进出气口21排出；当来自气压动力子系统的空气由第一进出气口21进入第一级气缸缸套22内，第一级气缸活塞24向右运动，到达终点后，空气流向第二级气缸活塞与活塞杆组件26的左端，同时第二级气缸活塞与活塞杆组件26活塞右端的空气经空气通道25、第二进出气口23排出。

3、大规模桑蚕养殖用撒粉设备下部有万向轮4个。

4、大规模桑蚕养殖用撒粉设备，第一圆柱副34、第二圆柱副35轴线可平行或不平行。

5、大规模桑蚕养殖用撒粉设备，工作时截止阀15关闭。

6、大规模桑蚕养殖用撒粉设备，升降子系统采用剪式结构。

7、大规模桑蚕养殖用撒粉设备，左下剪臂末端位于滑槽内。

8、大规模桑蚕养殖用撒粉设备，剪式机构的杆件在中点铰接。

本发明的有益效果有：可以方便的向高处撒布药粉，撒布位置调整容易，节省人力，撒粉效率高，质量好。

附图说明

图1为撒粉系统示意图

图2为气压动力子系统原理图

图3为升降子系统简图

图4为水平移动子系统简图

图5为观察子系统示意图

图6为双面反射镜示意图

图中：1-行走子系统；2-升降子系统；3-水平移动子系统；4-执行子系统；5-反射镜子系统；6-气压动力子系统；7-供气气缸；8-脚踏板；9第一方向阀；10-第一管道；11-第二管道；12-第二方向阀；13-第三管道；14-执行气缸；15-截止阀；16-第四管道；17-第五管道；18-第一单向阀；19-第六管道；20-第二单向阀；21第一进出气口；22-第一级气缸缸套；23-第二进出气口；24-第一级气缸活塞(即第二级气缸缸套)；25-空气通道；26-第二级气缸活塞与活塞杆组件；27-双面反射镜一；28-反射镜二；29-反射镜三；30-反射镜四；31-镜面；32-旋转副；33-镜面支架；34-第一圆柱副；35-第二圆柱副；36-凹平面镜；37-普通平面镜；38-滑动杆。

具体实施方式

以下具体实施方式是用来说明本发明的，并不构成对本发明的限制。

大规模桑蚕养殖用撒粉设备包括行走子系统1、升降子系统2、水平移动子系统3、执行子系统4、反射镜子系统5、气压动力子系统6。

所述的行走子系统1的功能是：移动撒粉设备在蚕室内位置，通过撒粉设备在蚕室内纵向、横向或其它多个方向的移动，使其处于所需的正确位置。行走子系统1位于撒粉设备下部，有万向轮4个，采用万向轮使撒粉设备位置和方向的调整非常灵活方便。撒粉设备重量不大，与地面滚动接触，运动阻力很小，其在室内的整体行走运动由人工操作即可完成，无需其它动力驱动。

所述的执行子系统4功能是：执行具体的连续的撒粉操作，并根据蚕体大小、病情轻重等信息调节撒粉速度。执行子系统的空间位置由行走子系统、升降子系统、水平移动子系统的运动情况共同决定。简言之，行走子系统可确定其纵向位置，水平移动子系统可确定其横向位置，升降子系统确定其高度坐标。撒粉时，执行子系统位于蚕体蚕具的上方，处于蚕架的两层之间。对于生产规模较小的蚕户，执行子系统可以作为一个独立工具使用。该部分设计参见专利于大国设计的相关专利。

所述的气压动力子系统6的功能是：驱动升降子系统2和水平移动子系统3的运动。气压动力子系统6位于撒粉设备的底部，包括脚踏板8、供气气缸7、执行气缸14、第一单向阀18、第二单向阀20、第一方向阀9、第二方向阀12和管道。气缸中的压缩气体即供气气缸7内的空气通过第五管道17、第一管道10、第一进出气口21等流向水平移动子系统3；压缩气体供气气缸7内的空气通过第五管道17、第三管道13等流入执行气缸4，通过活塞作用推动升降子系统2，因为气缸内的活塞与升降子系统2相连。

详细过程如下文所述。

如图2所示，气压动力子系统采用脚踏式自行车打气筒的原理，包括脚踏板、供气气缸7等元件。气压动力子系统由脚踏板产生压缩气体，具有两个功能：

1)、驱动升降子系统进行竖直运动。

2)、驱动水平移动子系统水平运动。

气压动力子系统具有三种工作状态：

1)控制升降

当第一方向阀9位于左位时，由脚踏板8压缩产生的空气只通向升降机构，使升降子系统在竖直方向运动。水平移动子系统采用多级气缸，这时多级气缸不可伸长或收缩。

2)控制水平移动

当第一方向阀9位于右位时，由脚踏板8压缩产生的空气即供气气缸7内的空气只通向水平移动子系统，推动多级气缸在水平方向内伸长或收缩，第二方向阀12位于右位时气缸伸长，执行子系统向右移动；第二方向阀12位于左位时气缸收缩，执行子系统向左移动；第二方向阀12位于中位时，多级气缸被锁死，切断水平移动的动力来源。

3)不提供动力

第一方向阀9位于右位，同时第二方向阀12位于中位，供气气缸7内的空气不流入水平移动子系统或升降子系统，水平移动子系统和升降子系统可处于停止状态。

气压动力子系统工作原理如下：

1)、对升降子系统供气

脚踏板8与供气气缸7的活塞相连。第一方向阀9位于左位，操作人员用脚踩下脚踏板8，与脚踏板8相连的供气气缸7的活塞向下移动，第二单向阀20在空气压力下关闭，供气气缸7中空气推开第一单向阀18经第五管道17、第三管道13进入执行气缸14，执行气缸14的活塞与滑动杆38相连(滑动杆38是升降子系统中的一个零件)，因此可使执行气缸14的活塞克服升降子系统中滑动杆38的水平阻力，滑动杆38向右运动，升降机构上升。

当脚踏板8停止运动时，执行气缸14的空气压力使第一单向阀18关闭，执行气缸14活塞就自锁不动。

当操作人员脚离开脚踏板8后，供气气缸7上方弹簧推动与弹簧相连的脚踏板，带动供气气缸7活塞向上运动，直至终点位置，在运动过程中，供气气缸7下方容积扩大形成真空，第一单向阀18关闭，第二单向阀20在大气压力作用下打开，空气由第六管道19进入供气气缸7，为下一次供气做准备。

工作时截止阀15关闭，当升降子系统需要下降时，打开此阀，因升降子系统所承受重力作用于滑动杆38，所以执行气缸14的活塞向左运动，空气经第四管道16排出。

2)、对水平移动子系统供气

第一方向阀9位于右位时，空气只通向水平移动子系统，同时升降子系统机构锁闭。

第二方向阀12位于左位时，操作人员踩下脚踏板，脚踏板向下运动时，第二单向阀20关闭。空气经第一单向阀18，第五管道17、第一管道10、第二进出气口23进入水平移动子系统，使气缸收缩，第一级气缸缸套22内的空气由第一进出气口21、第二管道11排到大气中。

将第二方向阀12置于右位时，操作人员踩下脚踏板，脚踏板向下运动时，第二单向阀20关闭。空气经第一单向阀18、第五管道17、第二管道11、第一进出气口21进入水平移动子系统多级气缸，推动气缸伸长，第二级气缸缸套24内的空气由第一管道10排到大气中。

3)不输出压缩气体

第二方向阀12位于中位时，由脚踏板提供的空气经第一单向阀18，第五管道17直接排入大气。升降子系统和水平移动子系统都锁闭不动。

4)受力分析

设供气气缸7和执行气缸14的活塞面积分别为A₁和A₂，人作用在脚踏板上的力为F₁，升降子系统滑动杆作用在执行气缸14活塞上力为F₂，忽略压力损失，供气气缸7和执行气缸14以及管路形成的密闭空间内气体具有相等的压强，设压强为P，有

$P=\frac{F_1}{A_1}=\frac{F_2}{A_2}$

则有

$F_2=\frac{A_2}{A_1}{F}_1$

选择合适的A₁和A₂，使操作人员用很小的力F₁就可以使阻力较大的执行气缸14活塞运动，推动升降子系统上升。上述分析同样适用于水平移动子系统。

所述的升降子系统的功能是：使蚕农根据需要调节撒粉设备的高度，使其在竖直方向内处于所需的正确坐标。蚕室内蚕具往往有多层。只有极少数规模很小的农户安排1层蚕具。一般蚕户均安排2～3层蚕具。较大规模的蚕户蚕室内蚕具在3层以上。为了向不同高度蚕具的桑蚕撒布药粉，需要使撒粉设备具有升降功能。然而，目前很多农户没有专用撒粉工具系统，在向高层蚕具撒药粉时，需要将高层蚕具搬到地面，撒布药粉后，再将其放回蚕架。配备具有升降功能的撒粉设备后农民不需要进行上述操作即可向高处撒布蚕药，可节省大量人力和时间。另一方面，由于撒粉设备具有升降功能，农民可以增加蚕具的层次和高度，能更为充分地利用蚕室空间，为扩大生产批量提供条件。

升降子系统采用剪式机构，如图3所示。气压动力子系统中执行气缸14的活塞杆(见图2)与升降子系统左下剪臂末端相连，由于左下剪臂末端位于滑槽内，所以活塞运动时活塞杆可带动左下剪臂末端在滑槽内水平移动，使升降机构上升或下降。

剪式升降平台是一种高处作业设备。由机构学原理可知，当剪式机构两根等长的杆件在中点铰接时，无论两杆件的夹角如何变化，对应杆端的连线始终保持平行，并与相邻杆端的连线垂直。根据这一原理制作的剪叉式升降装置，由于其结构简单、承载力强、制造容易、无需另外的导向装置等优点，在平台升降设备中获得了应用。

与其他升降机构相比，剪式机构运动速度快，采用此机构可缩短撒布蚕药的时间。剪式机构不工作时高度低、占用空间小，考虑部分蚕具较高，蚕室空间狭窄，故选用多级剪式机构作为升降子系统。

所述的水平移动子系统的功能是：将蚕药撒到蚕具的任意部位，为所有蚕体消毒，防病治病。升降子系统上升到合适高度后，执行子系统移至需撒布药粉的蚕体、蚕具上方，用于装载蚕药的容器一一盛药桶的尺寸小于蚕具的宽度，因此撒粉设备设计水平移动子系统是必要的。水平移动范围与蚕具尺寸有关，水平移动子系统位于升降子系统之上，与其固定连接，在水平移动子系统末端设置撒粉设备执行子系统。

水平移动子系统主要由多级气缸组成。多级缸又称伸缩缸，前一级的气缸活塞同时是后一级的气缸套。多级缸收缩后气缸总长度较短，占用空间小，适合蚕室狭窄空间内移动。如图4所示，多级缸有第一进出气口21、第二进出气口23，它们与气压动力子系统气源相连。

1)气缸的收缩

来自气压动力部分的空气由第二进出气口23、空气通道25进入气缸右腔体内后，空气推动第二级气缸活塞与活塞杆组件26向左运动，第二级气缸收缩；第二级气缸完全收回后，第二级气缸活塞与活塞杆组件26中活塞的左端与第一级气缸活塞24(也就是第二级气缸缸套)内端面接触，并推动第二级气缸缸套24(也就是第一级气缸活塞)向左运动，第一级气缸收缩。同时缸体内空气经第一进出气口21排出。

2)气缸的伸长

当来自气压动力部分的空气由第一进出气口21进入第一级气缸左腔体后，空气推动第一级气缸活塞24向右运动，第一级气缸伸出；第一级气缸活塞24完全伸出后，空气继续推动第二级气缸活塞与活塞杆组件26向右运动，第二级气缸伸出，同时缸体内空气经空气通道25、第二进出气口23排出。

上述伸长与收缩的过程还可从结构的角度简化为以下描述：

气缸的收缩：来自气压动力子系统的空气流入第二进出气口23、空气通道25时，第二级气缸活塞与活塞杆组件26向左移动，当活塞的左端与第一级气缸活塞24即第二级气缸缸套的内端面接触后，第二级气缸缸套24即第一级气缸活塞向左运动，同时第一级气缸缸套22内的空气经第一进出气口21排出。

气缸的伸长：当来自气压动力子系统的空气由第一进出气口21进入第一级气缸缸套22内，第一级气缸活塞24向右运动，到达终点后，空气流向第二级气缸活塞与活塞杆组件26的左端，同时第二级气缸活塞与活塞杆组件26活塞右端的空气经空气通道25、第二进出气口23排出。

通过多级缸的伸长和收缩实现执行子系统在水平方向的移动，达到在任意位置撒粉的目的。

所述的反射镜子系统的功能是：用于采集并传递药粉、桑蚕、桑叶信息，该子系统包括4块反射镜，双面反射镜一27固定在执行子系统上方，反射镜二28固定在水平移动子系统后方，反射镜三29和反射镜四30固定于撒粉设备底部。其中双面反射镜一27用于采集撒粉情况、蚕的生长信息和桑叶的供给量及分布。如图6所示，双面反射镜一27其中一面为普通平面镜37，像和物体本身大小一样，另一面为凹平面镜36，所成的像大于物体本身。要观察撒粉局部放大部分时用凹面镜，要观察撒粉整体状况时用普通平面镜。

双面镜1采集的信息由反射镜二28、反射镜三29、反射镜四30依次传递。操作者可从反射镜四30中间接观察到药粉、桑蚕、桑叶情况。所有的反射镜和双面镜都由第一圆柱副34、第二圆柱副35和一个旋转副32连接在撒粉设备上，通过转动圆柱副或旋转副可方便地调节光线传播方向，使光线通过多个反射镜顺利到达观察者视野内。目前，蚕户一般没有撒粉设备，也没有反射镜，难于观察蚕架高层的情况。撒粉设备设置反射镜子系统，是桑蚕养护的一项技术革新。

依据光的反射原理操作人员通过反射镜4便可观察蚕体、蚕具及撒粉情况，如图5所示。

Claims (9)

1.大规模桑蚕养殖用撒粉设备，其特征在于包括行走子系统(1)、升降子系统(2)、水平移动子系统(3)、执行子系统(4)、反射镜子系统(5)、气压动力子系统(6)；水平移动子系统采用多级气缸；气压动力子系统位于撒粉设备下部，气压动力子系统中的气体流入升降子系统和水平移动子系统；

气压动力子系统包括脚踏板(8)、供气气缸(7)、执行气缸(14)、第一单向阀(18)、第二单向阀(20)、第一方向阀(9)、第二方向阀(12)；供气气缸(7)内的空气通过第五管道(17)、第一管道(10)、第一进出气口(21)流向水平移动子系统(3)；供气气缸(7)内的空气通过第五管道(17)、第三管道(13)流入执行气缸(4)，执行气缸(14)内的活塞与升降子系统(2)相连；

第一方向阀(9)位于左位，供气气缸(7)内的空气只通向升降机构，脚踏板(8)与供气气缸的活塞相连，脚踏板下移时第二单向阀(20)关闭，供气气缸中空气推开第一单向阀(18)经第五管道(17)、第三管道(13)进入执行气缸(14)，执行气缸的活塞与升降子系统中的一个零件滑动杆(38)相连；当脚踏板(8)停止运动时，第一单向阀(18)关闭，执行气缸(14)活塞自锁不动；当操作人员脚离开脚踏板(8)后，第一单向阀(18)关闭，第二单向阀(20)打开，空气由第六管道(19)进入供气气缸；

第一方向阀(9)位于右位时，供气气缸(7)内的空气只通向水平移动子系统，同时升降子系统机构锁闭；当第二方向阀(12)位于左位时，执行子系统向左移动，脚踏板向下运动时，第二单向阀(20)关闭，空气经第一单向阀(18)，第五管道(17)、第一管道(10)、第二进出气口(23)进入水平移动子系统，第一级气缸缸套(22)内的空气由第一进出气口(21)、第二管道(11)排到大气中；将第二方向阀置于右位，执行子系统向右移动，脚踏板向下运动时，第二单向阀关闭，空气经第一单向阀、第五管道、第二管道、第一进出气口进入水平移动子系统，第二级气缸缸套(24)内的空气由第一管道排到大气中；

第一方向阀(9)位于右位，同时第二方向阀(12)位于中位，空气经第一单向阀(18)，第五管道(17)直接排入大气，升降子系统和水平移动子系统都锁闭不动；

所述的反射镜子系统包括4块反射镜，双面反射镜一(27)固定在执行子系统上方，反射镜二(28)固定在水平移动子系统后方，反射镜三(29)和反射镜四(30)固定于撒粉设备底部；双面镜反射镜一一面为普通平面镜(37)，另一面为凹平面镜(36)；双面镜1采集的信息由反射镜二(28)、反射镜三(29)、反射镜四(30)依次传递；所有的反射镜都由第一圆柱副(34)、第二圆柱副(35)和一个旋转副(32)连接在撒粉设备上。

2.根据权利要求1所述的大规模桑蚕养殖用撒粉设备，其特征在于来自气压动力子系统的空气流入第二进出气口(23)、空气通道(25)时，第二级气缸活塞与活塞杆组件(26)向左移动，当活塞的左端与第一级气缸活塞(24)即第二级气缸缸套的内端面接触后，第二级气缸缸套(24)即第一级气缸活塞向左运动，同时第一级气缸缸套(22)内的空气经第一进出气口(21)排出；当来自气压动力子系统的空气由第一进出气口(21)进入第一级气缸缸套(22)内，第一级气缸活塞(24)向右运动，到达终点后，空气流向第二级气缸活塞与活塞杆组件(26)的左端，同时第二级气缸活塞与活塞杆组件(26)活塞右端的空气经空气通道(25)、第二进出气口(23)排出。

3.根据权利要求1所述的大规模桑蚕养殖用撒粉设备，其特征在于：设备下部有万向轮4个。

4.根据权利要求1所述的大规模桑蚕养殖用撒粉设备，其特征在于：第一圆柱副(34)、第二圆柱副(35)轴线可平行或不平行。

5.根据权利要求1所述的大规模桑蚕养殖用撒粉设备，其特征在于：从反射镜四(30)中间接观察。

6.根据权利要求1所述的大规模桑蚕养殖用撒粉设备，其特征在于：工作时截止阀(15)关闭。

7.根据权利要求1所述的大规模桑蚕养殖用撒粉设备，其特征在于：升降子系统采用剪式结构。

8.根据权利要求7所述的大规模桑蚕养殖用撒粉设备，其特征在于：左下剪臂末端位于滑槽内。

9.根据权利要求7所述的大规模桑蚕养殖用撒粉设备，其特征在于：剪式机构的杆件在中点铰接。