CN104838810A - 基于仿生原理的打结机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于仿生原理的打结机构，主要由固定架、打结固定架、绕线装置、打结装置、打结驱动装置、绕线驱动装置和动力传输装置组成。绕线装置和打结装置平行设置，保证动力传输稳定性，通过两者与送绳机构的协调配合，提高打结成功率；动力传输装置采用多路线动力传输机构，通过锥齿轮圆盘与锥齿轮传动、锥齿轮与直齿轮传动、齿条与绕线器直齿轮和打结指直齿轮传动，传动实现动力传输的多路线动力的间歇性、同步传动；打结装置的打结舌与打结指铰接，打结压板控制打结指与打结舌张开与闭合的大小，进而实现捆绳的打结与脱扣作业。该打结机构基于仿生原理，实现对秸秆的整秆打捆作业，大大提高秸秆打捆打结效率，降低农业用工成本。

Description

基于仿生原理的打结机构

技术领域

本发明涉及农业机械设备领域，具体的说，涉及一种基于仿生原理的打结机构。

背景技术

我国是农业大国，稻谷、谷子、高粱等秆类作物的种类多、分布广、产量大。在我国很多农村，作物秸秆是农村生活燃料与牲畜粗饲料的主要来源，在秸秆回收时，大部分农民都采用传统的手工打捆，劳动强度大，效率低，而且现有割捆机存在线绳环绕秸秆难以精准传至打结机构、空间下打结时序难以控制、线绳打结紧实度低、份量集捆不均导致推送困难以及多组件相互配合不一致等瓶颈问题，不能满足农民与企业对秸秆集束打捆装备的需求。

中国专利号CN200910248496公开一种割捆机打捆装置，其夹绳器锥齿轮与打结嘴锥齿轮互相啮合，且夹绳器与打结嘴为不平行设置，导致夹绳作业与打结作业时序难以控制，打结效率不高。再者该打捆装置的打结动力机构采用放出臂机构，放出臂机构的锥齿圈固定于传动轴的下部，通过传动轴驱动打结压绳机构运转，即采用单一结构的锥齿圈与传动轴传动方式，难以精准控制和传送打结驱动力，无法满足现有农业领域对快速、高效打捆打结的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于仿生原理的打结机构，实现对秸秆快速、精确打捆打结作业，大大提高秸秆打捆打结效率，降低农业用工成本。

本发明的技术方案是：基于仿生原理的打结机构，基于仿生原理，实现对秸秆的整秆打捆作业。基于仿生原理的打结机构主要由固定架、打结固定架、绕线装置、打结装置、打结驱动装置、绕线驱动装置和动力传输装置组成。动力传输装置设置于固定架且与打结驱动装置和绕线驱动装置连接，打结驱动装置与打结装置连接，绕线驱动装置与绕线装置连接，绕线装置与打结装置平行设置。

动力传输装置是该打结机构的动力来源，所述动力传输装置包括动力传输轴、锥齿轮圆盘、锥齿轮、锥直齿轮轴、直齿轮、齿条、齿条固定板和齿条压缩弹簧，所述动力传输轴和锥齿轮圆盘与固定架固定连接，且动力传输轴设置于锥齿轮圆盘的中间，通过动力传输轴将动力传输至锥齿轮圆盘；锥齿轮与锥齿轮圆盘啮合，并设置于固定架与打结固定架的结合部，且锥齿轮与锥齿轮圆盘的齿数相同；锥直齿轮轴一端与锥齿轮连接，锥直齿轮轴背离锥齿轮一端与直齿轮相连；直齿轮与设置于齿条固定板上的齿条啮合，且直齿轮与绕线驱动装置、打结驱动装置共用一条齿条，由直齿轮通过齿条驱动绕线驱动装置和打结驱动装置进行绕线和打结作业；齿条固定板的一端设有用于对齿条进行复位的齿条压缩弹簧。

进一步，所述绕线驱动装置主要由绕线器直齿轮和绕线器动力轴组成；绕线器直齿轮与齿条啮合，且绕线器动力轴与绕线装置连接，通过绕线器直齿轮将齿条上的绕线动力传输至绕线装置进行绕线作业。

更进一步，所述绕线装置主要由绕线器、割刀和控制弹簧组成；绕线器与绕线器动力轴连接，由绕线器动力轴驱动绕线器旋转作业，绕线器上设置有绕线针，绕线针辅助绕线器将捆绳钩住并缠绕至绕线器中；割刀设置于绕线器背离绕线针一侧，用于将打结或脱扣作业完成后的捆绳割断；控制弹簧设置于绕线器的末端，调节控制弹簧的张紧度控制绕线器上捆绳缠绕的紧实度。

进一步，所述打结驱动装置主要由打结指直齿轮和打结指动力轴组成；打结指直齿轮与齿条啮合，且打结指动力轴与打结装置连接，通过打结指直齿轮将齿条上的打结动力传输至打结装置进行打结作业。

更进一步，所述打结装置主要由打结舌、打结指和打结压板组成；打结舌与打结指通过铰接方式连接，打结指与打结指动力轴相连，由打结指动力轴驱动打结指旋转作业，缠绕捆绳；打结压板固定于打结固定架，打结压板的下端与打结舌背离打结指的一端浮动连接，打结压板通过控制打结舌上下浮动实现打结指与打结舌张开与闭合的大小。

优选的是，所述绕线器直齿轮与打结指直齿轮存在一定的相位差，分别驱动绕线器与打结指进行旋转作业，相位差决定绕线器与打结指缠绕捆绳动作的时序关系。

本发明与现有技术相比的有益效果为：

基于仿生原理的打结机构主要由固定架、打结固定架、绕线装置、打结装置、打结驱动装置、绕线驱动装置和动力传输装置组成。其中，绕线装置和打结装置平行设置，保证动力传输稳定性，通过两者与送绳机构的协调配合，提高打结成功率；动力传输装置采用多路线动力传输机构，即通过锥齿轮圆盘与锥齿轮传动、锥齿轮与直齿轮传动、齿条与绕线器直齿轮和打结指直齿轮传动，传动实现动力传输的多路线动力的间歇性、同步传动；打结装置通过铰接的打结舌与打结指，且打结舌浮动连接于打结压板，控制打结指与打结舌张开与闭合的大小，进而实现捆绳的打结与脱扣作业。该打结机构基于仿生原理，实现对秸秆的整秆打捆作业，大大提高秸秆打捆打结效率，降低农业用工成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中，1-动力传输轴；2-固定架；3-锥齿轮圆盘；4-锥齿轮；5-锥直齿轮轴；6-直齿轮；7-齿条固定板；8-齿条；9-齿条压缩弹簧；10-绕线器直齿轮；11-绕线器动力轴；12-打结固定架；13-绕线器；14-割刀；15-控制弹簧；16-打结指；17-打结舌；18-打结压板；19-打结指直齿轮；20-打结指动力轴。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范围。

实施例1

参见图1，基于仿生原理的打结机构主要由固定架2、打结固定架12、绕线装置、打结装置、打结驱动装置、绕线驱动装置和动力传输装置组成。动力传输装置设置于固定架2且与打结驱动装置和绕线驱动装置连接，打结驱动装置与打结装置连接，用于驱动打结装置进行打结作业；绕线驱动装置与绕线装置连接，用于驱动绕线装置进行捆绳绕制作业。

动力传输装置包括动力传输轴1、锥齿轮圆盘3、锥齿轮4、锥直齿轮轴5、直齿轮6、齿条8、齿条固定板7和齿条压缩弹簧9。动力传输轴1和锥齿轮圆盘3与固定架2固定连接，且动力传输轴1设置于锥齿轮圆盘3的中间，通过动力传输轴1将动力传输至锥齿轮圆盘3；锥齿轮4与锥齿轮圆盘3啮合，并设置于固定架2与打结固定架12的结合部，且锥齿轮4与锥齿轮圆盘3的齿数相同；锥直齿轮轴5一端与锥齿轮4连接，锥直齿轮轴5背离锥齿轮4一端与直齿轮6相连；直齿轮6与设置于齿条固定板7上的齿条8啮合，且直齿轮6与绕线驱动装置、打结驱动装置共用一条齿条，由直齿轮6通过齿条驱动绕线驱动装置和打结驱动装置进行绕线和打结作业。齿条固定板7的一端设有用于对齿条8进行复位的齿条压缩弹簧9。

绕线驱动装置主要由绕线器直齿轮10和绕线器动力轴11组成。绕线器直齿轮10与齿条8啮合，且绕线器动力轴11与绕线装置连接，通过绕线器直齿轮10将齿条8上的绕线动力传输至绕线装置进行绕线作业。

打结驱动装置主要由打结指直齿轮19和打结指动力轴20组成。打结指直齿轮19与齿条8啮合，且打结指动力轴20与打结装置连接，通过打结指直齿轮19将齿条8上的打结动力传输至打结装置进行打结作业。

绕线装置主要由绕线器13、割刀14和控制弹簧15组成。绕线器13与绕线器动力轴11连接，由绕线器动力轴11驱动绕线器13旋转作业，绕线器13上设置有绕线针，绕线针辅助绕线器13将捆绳钩住并缠绕至绕线器13中。割刀14设置于绕线器13背离绕线针一侧，用于将打结或脱扣作业完成后的捆绳割断。控制弹簧15设置于绕线器13的末端，通过调节压控制弹簧15的张紧度控制绕线器上捆绳缠绕的紧实度。

打结装置主要由打结舌17、打结指16和打结压板18组成。打结指16与绕线器13平行布置，且打结舌17与打结指16通过铰接方式连接，打结指16与打结指动力轴20相连，由打结指动力轴20驱动打结指16旋转作业，缠绕捆绳。打结压板18固定于打结固定架12，打结压板18的下端与打结舌17背离打结指16的一端浮动连接，打结压板18通过控制打结舌17上下浮动实现打结指16与打结舌17张开与闭合的大小，进而实现捆绳的打结与脱扣作业。

基于仿生原理的打结机构的工作过程为：

工作时，在送绳机构的作用下，捆绳经打结指16和打结舌17的上表面送至绕线器13的运动轨迹上，并通过绕线器13上的绕线针钩住捆绳。此时，动力传输轴1将动力传递给锥齿轮圆盘3，动力传输轴1每转动一周，带动锥齿轮圆盘3转动一周；与此同时，锥齿轮圆盘3通过锥直齿轮轴5带动与之啮合的直齿轮6同步转动。由于直齿轮6、打结指直齿轮19和绕线器直齿轮10共用一条齿轮，直齿轮6通过带动齿条8转动一周，带动打结指直齿轮19和绕线器直齿轮10同步旋转一周。此时，绕线器13和打结舌17与打结指16上的捆绳在绕线驱动装置和打结驱动装置的驱动作用下将捆绳绕各自各缠绕一周。在旋转过程中，打结舌17相对于打结指16为闭合状态，由于打结压板18的下端与打结舌17背离打结指16的一端浮动连接，当捆绳绕打结指16缠绕一周时，在打结压板18的作用下，打结舌17相对于打结指16程张开状态，打结指16与打结舌17配合作用将位于打结装置和绕线装置之间的捆绳咬住。此时，捆绳将在打捆后秸秆的拉动作用下被拉出并脱离打结指16，打结装置即将完成打结时，通过割刀14配合将绕制与绕制装置上的捆绳割断。齿条8在齿条压缩弹簧9的弹力推动作用下恢复至初始位置，打结驱动装置和绕线驱动装置驱动打结装置和绕线装置复位，至此，秸秆打捆打结作业完成，打捆后的秸秆离开打结机构，打结机构准备进行下一次的秸秆打捆打结作业。

在秸秆打捆打结作业中，打结装置的运动可分解为两个运动的合成，一是由打结指动力轴20驱动打结指16的旋转作业，将送绳机构送至于打结指16表面的捆绳缠绕至打结指16和打结舌17，完成捆绳的缠绕作业；二是打结舌17通过与打结压板18的下端浮动连接，打结压板18通过控制打结舌17上下浮动实现打结指16与打结舌17张开与闭合的大小，实现捆绳的打结与脱扣作业。

本领域技术人员可理解附图只为一个优选的实施例的示意图，附图中的结构与组成并不一定是实施本发明所必须的。

最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其进行限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.基于仿生原理的打结机构，主要由固定架、打结固定架、绕线装置、打结装置、打结驱动装置、绕线驱动装置和动力传输装置组成，动力传输装置设置于固定架且与打结驱动装置和绕线驱动装置连接，打结驱动装置与打结装置连接，绕线驱动装置与绕线装置连接，绕线装置与打结装置平行设置，其特征在于：所述动力传输装置包括动力传输轴、锥齿轮圆盘、锥齿轮、锥直齿轮轴、直齿轮、齿条、齿条固定板和齿条压缩弹簧，所述动力传输轴和锥齿轮圆盘与固定架固定连接，且动力传输轴设置于锥齿轮圆盘的中间，通过动力传输轴将动力传输至锥齿轮圆盘；锥齿轮与锥齿轮圆盘啮合，并设置于固定架与打结固定架的结合部，且锥齿轮与锥齿轮圆盘的齿数相同；锥直齿轮轴一端与锥齿轮连接，锥直齿轮轴背离锥齿轮一端与直齿轮相连；直齿轮与设置于齿条固定板上的齿条啮合，且直齿轮与绕线驱动装置、打结驱动装置共用一条齿条，由直齿轮通过齿条驱动绕线驱动装置和打结驱动装置进行绕线和打结作业；齿条固定板的一端设有用于对齿条进行复位的齿条压缩弹簧。

2.根据权利要求1所述的基于仿生原理的打结机构，其特征在于：所述绕线驱动装置主要由绕线器直齿轮和绕线器动力轴组成；绕线器直齿轮与齿条啮合，且绕线器动力轴与绕线装置连接，通过绕线器直齿轮将齿条上的绕线动力传输至绕线装置进行绕线作业。

3.根据权利要求2所述的基于仿生原理的打结机构，其特征在于：所述绕线装置主要由绕线器、割刀和控制弹簧组成；绕线器与绕线器动力轴连接，由绕线器动力轴驱动绕线器旋转作业，绕线器上设置有绕线针，绕线针辅助绕线器将捆绳钩住并缠绕至绕线器中；割刀设置于绕线器背离绕线针一侧，用于将打结或脱扣作业完成后的捆绳割断；控制弹簧设置于绕线器的末端，调节控制弹簧的张紧度控制绕线器上捆绳缠绕的紧实度。

4.根据权利要求2所述的基于仿生原理的打结机构，其特征在于：所述打结驱动装置主要由打结指直齿轮和打结指动力轴组成；打结指直齿轮与齿条啮合，且打结指动力轴与打结装置连接，通过打结指直齿轮将齿条上的打结动力传输至打结装置进行打结作业。

5.根据权利要求4所述的基于仿生原理的打结机构，其特征在于：所述打结装置主要由打结舌、打结指和打结压板组成；打结舌与打结指通过铰接方式连接，打结指与打结指动力轴相连，由打结指动力轴驱动打结指旋转作业，缠绕捆绳；打结压板固定于打结固定架，打结压板的下端与打结舌背离打结指的一端浮动连接，打结压板通过控制打结舌上下浮动实现打结指与打结舌张开与闭合的大小。