CN106613899B - 击打式杂交水稻制种授粉机及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种击打式杂交水稻制种授粉机，包括击穗机构、升降机构、动力底盘，击穗机构固定在升降机构上，升降机构安装在动力底盘上。击穗机构由支架、电动机、支撑板、滑块、丝杆、左右连杆、导杆、左右击穗杆等组成，电动机、丝杆同轴固定在支撑板上并固定于支架，两支导杆固定在支撑板上并与丝杆平行，导杆穿过滑块构成滑动配合，丝杆穿过滑块中部构成双向螺旋配合，左、右击穗杆前端与支架铰链连接，中部分别与左、右连杆的一端铰链连接，左、右连杆的另一端分别与滑块两端构成铰链连接。通过电动机驱动滑块往复运动带动左、右击穗杆摆动完成对杂交水稻父本的推压、击打，振落花粉并向两侧输送，实现授粉，击打的高度、频率、幅度可调，授粉均匀，满足不同品种杂交水稻授粉要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种杂交水稻种子生产的机械化授粉机，尤其涉及一种击打式杂交水稻制种授粉机及其方法。
背景技术
杂交水稻的生产过程包括制种、育种、育秧、插秧、田间管理及收割，其中最重要的过程是制种，制种是所有环节的基础，而成功的授粉则是保证制种成功的重要步骤。在制种过程中，充分、均匀的授粉是水稻母本结实率的保证，也是提高制种质量和产量的关键。现在主要以人工辅助授粉为主，人工辅助授粉的主要方法有绳索拉粉、单长杆赶粉、双短杆推粉，其中双短杆推粉授粉效果最好。但是单长杆赶粉、双短杆推粉需操作人员不停地推压击打父本，劳动强度大、效率低，绳索拉粉花粉传播距离短、授粉效果不佳，现有纯人工辅助授粉方法已不能满足现代杂交水稻规模化制种技术发展要求。因此，特别需要研制一种模拟人工授粉、劳动强度低、授粉效率高、效果好的杂交水稻授粉机。
发明内容
本发明的目的是为了克服人工辅助授粉效率低、气力授粉效果差等缺点，提供一种击穗频率、击打位置、幅度与冲击力均可调，能够适应不同品种杂交水稻种子生产中授粉作业的击打式杂交水稻授粉机。通过击穗杆以一定频率摆动击打、推压父交水稻父本的穗部及下方，将花粉振落并在惯性和气流作用下飘移至杂交水稻母本穗部，实现授粉，且可根据不同品种进行击打部位、频率的调节，克服了人工授粉时操作人员行走一步停下并弯腰击打穗部，同时整机由汽油机动力底盘驱动，有效地降低操作人员的劳力强度并提高作业效率。
本发明解决技术问题所采取的技术方案是：
击打式杂交水稻制种授粉机，包括击穗机构、升降机构、动力底盘，击穗机构固定在升降机构上，升降机构安装在动力底盘上；
击穗机构由支架、电动机、驱动器、支撑板、滑块、左连杆、左固定块、导杆、左击穗杆、右击穗杆、丝杆、右连杆、右固定块、锂电池；电动机、驱动器固定在支撑板前部，丝杆通过轴承固定在支撑板上，电动机输出轴穿过支撑板并通过联轴器与丝杆同轴连接，两支导杆设于丝杆两侧并固定在支撑板上，导杆与丝杆的轴线平行，丝杆穿过滑块中部并与滑块构成螺旋配合，两支导杆穿过滑块两端并与滑块构成滑动配合，支撑板固定在支架上部；
左击穗杆、右击穗杆的一端通过轴承分别安装在支架前部的左右两侧，左固定块、右固定块分别固定在左击穗杆、右击穗杆的中部，左连杆、右连杆的一端分别与左固定块、右固定块铰链连接，左连杆、右连杆的另一端分别与滑块两端铰链连接；通过调节左固定块、右固定块分别在左击穗杆、右击穗杆上的固定位置调节击穗的幅度；锂电池固定在支架的后部；
升降机构包括导向套、导向管、第一固定撑杆、第二固定撑杆、第一滑动撑杆、第二滑动撑杆、正向螺旋杆、螺旋套、反向螺旋杆，第一固定撑杆一端与机架铰链连接，第一固定撑杆另一端与第二固定撑杆的一端铰链连接，第二固定撑杆的另一端与支架铰链连接；
第一滑动撑杆一端的滑轮置于机架上滑槽中，第一滑动撑杆的滑轮与机架的滑槽构成移动副，第一滑动撑杆另一端与第二滑动撑杆的一端铰链连接，第二滑动撑杆另一端滑轮置于支架滑槽中，第二滑动撑杆的滑轮与支架滑槽构成移动副；第一滑动撑杆中部与第一固定撑杆中部铰链连接，第二滑动撑杆中部与第二固定撑杆中部铰链连接，第一固定撑杆、第二固定撑杆、第一滑动撑杆、第二滑动撑杆构成平行四杆缩放机构；
反向螺旋杆一端铰链连接于第一固定撑杆与第二固定撑杆的连接铰链处，正向螺旋杆一端铰链连接于第一滑动撑杆与第二滑动撑杆铰链处，螺旋套两端分别与正向螺旋杆另一端、反向螺旋杆另一端构成螺旋传动；
两支导向管分别固定在支架前下部和后下部，两支导向套固定在机架上部，导向管嵌套在导向套内并形成移动副；
动力底盘包括微型汽油机、传动机构、扶手、机架、驱动轮、支重轮、分禾器、驱动轮轴，微型汽油机固定在机架后部，扶手固定在机架后上部，支重轮安装在机架后下部，驱动轮轴通过轴承安装在机架前部，驱动轮轴一端装有锥齿轮，驱动轮安装在驱动轮轴的另一端；传动机构安装在机架内，传动机构的动力输入轴一端与微型汽油机的动力输出轴通过离合器连接，传动机构的动力输出轴另一端的锥齿轮与驱动轮轴上的锥齿轮构成齿轮传动；分禾器固定在机架的前部。
所述滑块在前部极限位置时，左连杆、左击穗杆的前部的夹角为锐角，滑块在后部极限位置时，左连杆、左击穗杆前部的夹角为钝角；左连杆、左击穗杆分别与右连杆、右击穗杆为轴对称结构。
所述滑块上在径向设有可转动的月牙销,所述丝杆上设有正向和反向的螺旋槽,滑块套在丝杆上,月牙销伸入丝杆上的螺旋槽中构成螺旋配合。
使用所述击打式杂交水稻制种授粉机的授粉方法是：在杂交水稻制种授粉期内的晴朗天9:00至14:00，启动微型汽油机使击打式杂交水稻制种授粉机置于两行杂交水稻父本行间，然后旋转螺旋套，使用由第一固定撑杆、第二固定撑杆、第一滑动撑杆、第二滑动撑杆构成的平行四杆缩放机构收缩或伸展，带动支架上升或下降，使左击穗杆、右击穗杆高度到达杂交水稻父本穗下部，通过驱动器调节左击穗杆、右击穗杆的摆动频率至2-3次/s，然后调节油门使击打式杂交水稻制种授粉机在两垄杂交水稻父本行间行进，左击穗杆和右击穗杆碰撞杂交水稻父本的穗部，花粉被振落，并在惯性和自然气流作用下飘散至两侧的杂交水稻母本上方，花粉逐渐沉降至母本穗部，实现授粉。
本发明带来的有益效果是，通过击打杆击打杂交水稻父本植株使花粉脱离花蕊，通过调节击打的高度、频率和击打的时间减小对父本的损伤；花粉由于惯性飘散至两侧母本的花蕊中，实现授粉。授粉稳定、均匀，整机采用自走式结构，工作舒适，工作效率高，特别适用于规模化杂交水稻制种授粉。
附图说明
图1是击打式杂交水稻制种授粉机的轴测图；
图2是击打式杂交水稻制种授粉机击穗机构的俯视图；
图3是击打式杂交水稻制种授粉机升降机构的主视局部放大图；
图4是击打式杂交水稻制种授粉机动力底盘的动力传动系统图；
图5是击打式杂交水稻制种授粉机的滑块与丝杆的配合原理图；
图6是击打式杂交水稻制种授粉机的电气系统图；
图中：微型汽油机1、传动机构2、扶手3、机架4、导向套5、导向管6、锂电池7、左击穗杆8、导杆9、左固定块10、左连杆11、滑块12、支撑板13、驱动器14、电动机15、支架16、右击穗杆17、丝杆18、右连杆19、右固定块20、驱动轮21、分禾器22、第二固定撑杆23、第二滑动撑杆24、正向螺旋杆25、螺旋套26、反向螺旋杆27、第一固定撑杆28、第一滑动撑杆29、支重轮30、油门31、动力输出轴32、离合器33、动力输入轴34、驱动轮轴35、月牙销36。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明进一步说明。下述实例中的技术特征在没有冲突的情况下，均可进行相互组合。
如图1、图2、图3、图4、图5所示，一种击打式杂交水稻制种授粉机，包括击穗机构、升降机构、动力底盘，击穗机构固定在升降机构上，升降机构安装在动力底盘上。
击穗机构由支架16、电动机15、驱动器14、支撑板13、滑块12、左连杆11、左固定块10、导杆9、左击穗杆8、右击穗杆17、丝杆18、右连杆19、右固定块20、锂电池7；电动机15和控制电动机的驱动器14固定在支撑板13前部，丝杆18通过轴承固定在支撑板13上，电动机15输出轴穿过支撑板13并通过联轴器与丝杆18同轴连接，两支导杆9设于丝杆18两侧并固定在支撑板13上，导杆9与丝杆18的轴线平行，丝杆18穿过滑块12中部并与滑块12构成螺旋配合，两支导杆9穿过滑块12两端并与滑块12构成滑动配合，支撑板13固定在支架16上部。
左击穗杆8、右击穗杆17的一端通过轴承分别安装在支架16前部的左右两侧，左固定块10、右固定块20分别固定在左击穗杆8、右击穗杆17的中部，左连杆11、右连杆19的一端分别与左固定块10、右固定块20铰链连接，左连杆11、右连杆19的另一端分别与滑块12两端铰链连接。
锂电池7固定在支架16的后部，用于为耗电设备供电。
升降机构包括导向套5、导向管6、第一固定撑杆28、第二固定撑杆23、第一滑动撑杆29、第二滑动撑杆24、正向螺旋杆25、螺旋套26、反向螺旋杆27，第一固定撑杆28一端与机架4铰链连接，第一固定撑杆28另一端与第二固定撑杆23的一端铰链连接，第二固定撑杆23的另一端与支架16铰链连接。
第一滑动撑杆29一端的滑轮置于机架4上滑槽中，第一滑动撑杆29的滑轮与机架4的滑槽构成移动副，第一滑动撑杆29另一端与第二滑动撑杆24的一端铰链连接，第二滑动撑杆24另一端滑轮置于支架16滑槽中，第二滑动撑杆24的滑轮与支架16滑槽构成移动副；第一滑动撑杆29中部与第一固定撑杆28中部铰链连接，第二滑动撑杆24中部与第二固定撑杆23中部铰链连接，第一固定撑杆28、第二固定撑杆23、第一滑动撑杆29、第二滑动撑杆24构成平行四杆缩放机构。
反向螺旋杆27一端铰链连接于第一固定撑杆28与第二固定撑杆23的连接铰链处，正向螺旋杆25一端铰链连接于第一滑动撑杆29与第二滑动撑杆24铰链处，螺旋套26两端分别与正向螺旋杆25另一端、反向螺旋杆27另一端构成螺旋传动。
两支导向管6分别固定在支架16前下部和后下部，两支导向套5固定在机架上部，导向管6嵌套在导向套5内并形成移动副。
动力底盘包括微型汽油机1、传动机构2、扶手3、机架4、驱动轮21、支重轮30、分禾器22、驱动轮轴35，微型汽油机1固定在机架4后部，扶手3固定在机架4后上部，支重轮30安装在机架4后下部，驱动轮轴35通过轴承安装在机架4前部，驱动轮轴35一端装有锥齿轮，驱动轮21安装在驱动轮轴35的另一端；传动机构2安装在机架4内，传动机构2的动力输入轴34一端与微型汽油机1的动力输出轴32通过离合器33连接，传动机构2的动力输出轴另一端的锥齿轮与驱动轮轴35上的锥齿轮构成齿轮传动；分禾器22固定在机架的前部。
滑块12在前部极限位置时，左连杆11、左击穗杆8的前部的夹角为锐角，滑块12在后部极限位置时，左连杆11、左击穗杆8前部的夹角为钝角；左连杆11、左击穗杆8分别与右连杆11、右击穗杆8为轴对称结构。
滑块12上在径向设有可转动的月牙销36,所述丝杆18上设有正向和反向的螺旋槽,滑块12套在丝杆18上,月牙销36伸入丝杆18上的螺旋槽中构成螺旋配合。
使用权利要求击打式杂交水稻制种授粉机的授粉方法是：在杂交水稻制种授粉期内的晴朗天9:00至14:00，启动微型汽油机1将击打式杂交水稻制种授粉机驾驶至两行杂交水稻父本行间暂停，然后旋转螺旋套，使用由第一固定撑杆28、第二固定撑杆23、第一滑动撑杆29、第二滑动撑杆24构成的平行四杆缩放机构收缩或伸展，带动支架16上升或下降，使左击穗杆8、右击穗杆17高度到达杂交水稻父本穗下部，通过驱动器调节左击穗杆8、右击穗杆17的摆动频率至2-3次/s，然后抓紧扶手，调节油门31使击打式杂交水稻制种授粉机在两垄杂交水稻父本行间行进，左击穗杆8和右击穗杆17碰撞杂交水稻父本的穗部，花粉被振落，并在惯性和自然气流作用下飘散至两侧的杂交水稻母本上方，花粉逐渐沉降至母本穗部，实现授粉。
上述实例仅用于解释说明本发明要求保护的内容，但并不是用于限制本发明的要求保护的范围。本领域技术人员在本发明精神内所做的改进和替换，均属于保护范围内。
Claims (4)
1.一种击打式杂交水稻制种授粉机，包括击穗机构、升降机构、动力底盘，击穗机构固定在升降机构上，升降机构安装在动力底盘上，其特征在于：
击穗机构由支架（16）、电动机（15）、驱动器（14）、支撑板（13）、滑块（12）、左连杆（11）、左固定块（10）、导杆（9）、左击穗杆（8）、右击穗杆（17）、丝杆（18）、右连杆（19）、右固定块（20）、锂电池（7）；电动机（15）、驱动器（14）固定在支撑板（13）前部，丝杆(18)通过轴承固定在支撑板（13）上，电动机(15)输出轴穿过支撑板(13)并通过联轴器与丝杆(18)同轴连接，两支导杆(9)设于丝杆(18)两侧并固定在支撑板（13）上，导杆(9)与丝杆(18)的轴线平行，丝杆(18)穿过滑块（12）中部并与滑块（12）构成螺旋配合，两支导杆(9)穿过滑块（12）两端并与滑块（12）构成滑动配合，支撑板(13)固定在支架(16)上部；
左击穗杆(8)、右击穗杆(17)的一端通过轴承分别安装在支架(16)前部的左右两侧，左固定块(10)、右固定块(20)分别固定在左击穗杆(8)、右击穗杆(17)的中部，左连杆（11）、右连杆（19）的一端分别与左固定块(10)、右固定块(20)铰链连接，左连杆（11）、右连杆（19）的另一端分别与滑块（12）两端铰链连接；
锂电池（7）固定在支架（16）的后部；
升降机构包括导向套（5）、导向管（6）、第一固定撑杆(28)、第二固定撑杆(23)、第一滑动撑杆(29)、第二滑动撑杆(24)、正向螺旋杆（25）、螺旋套（26）、反向螺旋杆（27），第一固定撑杆（28）一端与机架（4）铰链连接，第一固定撑杆（28）另一端与第二固定撑杆（23）的一端铰链连接，第二固定撑杆（23）的另一端与支架（16）铰链连接；
第一滑动撑杆（29）一端的滑轮置于机架（4）上滑槽中，第一滑动撑杆（29）的滑轮与机架（4）的滑槽构成移动副，第一滑动撑杆（29）另一端与第二滑动撑杆（24）的一端铰链连接，第二滑动撑杆（24）另一端滑轮置于支架（16）滑槽中，第二滑动撑杆（24）的滑轮与支架（16）滑槽构成移动副；第一滑动撑杆（29）中部与第一固定撑杆（28）中部铰链连接，第二滑动撑杆（24）中部与第二固定撑杆（23）中部铰链连接，第一固定撑杆(28)、第二固定撑杆(23)、第一滑动撑杆(29)、第二滑动撑杆(24)构成平行四杆缩放机构；
反向螺旋杆（27）一端铰链连接于第一固定撑杆（28）与第二固定撑杆（23）的连接铰链处，正向螺旋杆（25）一端铰链连接于第一滑动撑杆（29）与第二滑动撑杆（24）铰链处，螺旋套（26）两端分别与正向螺旋杆（25）另一端、反向螺旋杆（27）另一端构成螺旋传动；
两支导向管（6）分别固定在支架（16）前下部和后下部，两支导向套（5）固定在机架上部，导向管（6）嵌套在导向套（5）内并形成移动副；
动力底盘包括微型汽油机（1）、传动机构（2）、扶手（3）、机架（4）、驱动轮（21）、支重轮（30）、分禾器（22）、驱动轮轴（35），微型汽油机（1）固定在机架（4）后部，扶手（3）固定在机架（4）后上部，支重轮（30）安装在机架（4）后下部，驱动轮轴（35）通过轴承安装在机架（4）前部，驱动轮轴（35）一端装有锥齿轮，驱动轮（21）安装在驱动轮轴（35）的另一端；传动机构（2）安装在机架（4）内，传动机构（2）的动力输入轴（34）一端与微型汽油机（1）的动力输出轴（32）通过离合器（33）连接，传动机构（2）的动力输出轴另一端的锥齿轮与驱动轮轴（35）上的锥齿轮构成齿轮传动；分禾器（22）固定在机架的前部。
2.根据权利要求1所述的一种击打式杂交水稻制种授粉机，其特征在于所述滑块（12）在前部极限位置时，左连杆（11）、左击穗杆（8）的前部的夹角为锐角，滑块（12）在后部极限位置时，左连杆（11）、左击穗杆（8）前部的夹角为钝角；左连杆（11）、左击穗杆（8）分别与右连杆（19）、右击穗杆（8）为轴对称结构。
3.根据权利要求1所述的一种击打式杂交水稻制种授粉机，其特征在于所述滑块（12）上在径向设有可转动的月牙销(36),所述丝杆（18）上设有正向和反向的螺旋槽, 滑块（12）套在丝杆（18）上,月牙销(36)伸入丝杆（18）上的螺旋槽中构成螺旋配合。
4.一种使用权利要求1所述击打式杂交水稻制种授粉机的授粉方法，其特征在于：在杂交水稻制种授粉期内的晴朗天9:00至14:00，启动微型汽油机（1）使击打式杂交水稻制种授粉机置于两行杂交水稻父本行间，然后旋转螺旋套，使用由第一固定撑杆（28）、第二固定撑杆（23）、第一滑动撑杆（29）、第二滑动撑杆（24）构成的平行四杆缩放机构收缩或伸展，带动支架(16)上升或下降，使左击穗杆（8）、右击穗杆（17）高度到达杂交水稻父本穗下部，通过驱动器调节左击穗杆（8）、右击穗杆（17）的摆动频率至2-3次/s，然后调节油门（31）使击打式杂交水稻制种授粉机在两垄杂交水稻父本行间行进，左击穗杆（8）和右击穗杆（17）碰撞杂交水稻父本的穗部，花粉被振落，并在惯性和自然气流作用下飘散至两侧的杂交水稻母本上方，花粉逐渐沉降至母本穗部，实现授粉。
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