CN108076752A - 双行星轮式丹参种苗膜上交叉移栽装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了双行星轮式丹参种苗膜上交叉移栽装置及方法，它解决了现有技术中丹参种植效率低的问题，具有结构紧凑、工作效率高的有益效果，其方案如下：非圆齿轮行星轮系丹参种苗膜上移栽机构，包括非圆齿轮行星轮系机构，包括机架和行星架，行星架由旋转动力源驱动转动，非圆太阳轮，非圆太阳轮与机架固连连，同时通过中间轮与非圆行星轮啮合；丹参种植器，与非圆行星轮固连，丹参种植器侧部设置滚子，滚子与同行星架固连的空间凸轮配合，滚子与丹参种植器的一侧固连，当丹参种植器由非圆行星轮带动，转动到空间凸轮的最大行程，滚子受到空间凸轮的推动作用打开丹参种植器实现对丹参种苗的投放。

Description

双行星轮式丹参种苗膜上交叉移栽装置及方法

技术领域

本发明涉及农业机械技术领域，特别是涉及双行星轮式丹参种苗膜上交叉移栽装置及方法。

背景技术

丹参是我国常用大宗药材之一，年需求量5.2万吨，随着我国老龄化社会的到来和心脑血管疾病患者的年轻化，丹参用量逐年增加，野生丹参已无法满足市场需求，栽培品逐步成为丹参药材的主要来源。

在丹参种植过程中，移栽是其重要环节，作为一项劳动密集型产业，丹参种植的劳动力成本占丹参种植总成本的50％以上。目前，山东省丹参种植方式以山东省农业主推技术“丹参大垄双行覆膜高效生产技术”为基础，采用垄上双行交叉移栽的种植模式。然而，由于丹参种植规模大小不一、种植区域有别，移栽机械化配套工作起步较晚，针对上述种植模式的丹参移栽几乎全部由人工完成，不仅劳动强度大、生产效率低，而且栽植质量差、生产成本高严重制约丹参种植行业的发展。

丹参种苗移栽属于根茎类作物的裸苗移栽，总长约20cm，根茎长约15cm，质量较轻，成穴移栽易倒伏。现在市面上移栽机所搭配的移栽机构主要以多杆式的零速移栽机构为主，零速移栽主要适用于钵体苗，钵体苗下部带有营养钵，重心较低，零速移栽能保证其立苗率，而丹参种苗较长，质量较轻，零速移栽难以实现，移栽机构参数也无法与丹参移栽的农艺要求匹配，同时多杆式机构由于自身结构的限制，作业效率很难再提高。

移栽机构是移栽机关键部件，决定了移栽机的性能的作业性能和作业效率。目前，针对移栽机构的创新设计和性能研究主要以水稻、蔬菜、油菜等经济作物为主，而针对提高丹参移栽效率的专用移栽机构的设计和研究还未开展。

为保证丹参移栽的立苗率，提出的新措施，其思路是：针对鸭嘴形栽植器实现膜上移栽的移栽机构，使得穴口沿移栽机前进方向的壁面与垄面呈一定角度，此时丹参种苗靠在穴口后侧倾斜的壁面上，由于丹参种苗质量较轻，在后续的覆土和镇压作用下，丹参种苗就会向前运动到与垄面几乎垂直的位置，同时覆土镇压以保证立苗率。

因此，为兼顾立苗率和移栽效率问题，需要对非圆齿轮行星轮系丹参种苗膜上移栽机构进行创新设计。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了非圆齿轮行星轮系丹参种苗膜上移栽机构，该机构符合丹参移栽农艺要求，移栽作业效率高。

非圆齿轮行星轮系丹参种苗膜上移栽机构的具体方案如下：

非圆齿轮行星轮系机构，包括机架和行星架，行星架由旋转动力源驱动转动，非圆太阳轮，非圆太阳轮与机架固连，同时通过非圆中间轮与非圆行星轮啮合；

丹参种植器，与非圆行星轮固连，丹参种植器侧部设置滚子，滚子与设于行星架固连的空间凸轮配合，滚子与丹参种植器的一侧固连，当丹参种植器由非圆行星轮带动，转动到空间凸轮的最大行程，滚子受到空间凸轮的推动作用打开丹参种植器实现对丹参种苗的投放。

该移栽机构通过非圆行星轮带动丹参种植器实现非匀速转动，使丹参种植器获得丹参移栽所需的复杂轨迹和姿态，又因滚子与空间凸轮的设置，使丹参种植器开闭鸭嘴在指定位置实现开闭，以满足丹参种植的农艺要求。

进一步地，为了提高移栽效率，所述非圆太阳轮的两侧均设置一中间轮，两侧的非圆中间轮分别与一同所述丹参种植器连接的非圆行星轮啮合，这样在一个行星架上设置两个非圆行星轮，由非圆行星轮带动相应丹参种植器工作，这样机构转动一圈，移栽两颗丹参种苗。

进一步地，所述丹参种植器包括开闭鸭嘴、开闭鸭嘴连接板、固定架和接苗杯，开闭鸭嘴包括第一半鸭嘴和第二半鸭嘴，第一半鸭嘴与开闭鸭嘴连接板的第一连接板固连，第二半鸭嘴与开闭鸭嘴连接板的第二连接板固连，第一连接板与第二连接板均设于固定架的侧部，且所述滚子与第二连接板连接，固定架安装接苗杯，开闭鸭嘴设于接苗杯的下方，开闭鸭嘴呈锥形。

进一步地，所述第一半鸭嘴和第二半鸭嘴分别通过空心轴与固定架铰接，所述第一连接板与第二连接板中部通过销轴铰接，且第二连接板铰接处设有延长槽，避免鸭嘴开闭卡死。当空间凸轮推动滚子时，第二连接板绕空心轴转动，第二半鸭嘴被拉动，在销轴作用下第一半鸭嘴相对于第二半鸭嘴反方向运动，使得两半鸭嘴同时张开，第二连接板与销轴为轴孔配合，带动销轴向下运动，而第一连接板与销轴配合处开有延长孔，使销轴带动第一连接板绕空心轴转动而不会卡死。

进一步地，第一连接板与第二连接板之间两侧设置弹性件，弹性件为拉伸弹簧，拉伸弹簧的作用为使两半鸭嘴回位，达到闭合状态。

进一步地，为了保证丹参种植器的种植轨迹，所述非圆太阳轮与非圆中间轮的齿轮传动比为变速，非圆中间轮与非圆行星轮的传动比为变速，通过非圆齿轮行星轮系将行星架的匀速圆周运动变为变速运动。

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种双行星轮式丹参种苗膜上交叉移栽装置，包括：

装置机架，在装置机架两侧分别设置所述的非圆齿轮行星轮系丹参种苗膜上移栽机构，装置机架可由行驶设备牵引前进。

进一步地，所述机架两侧非圆齿轮行星轮系丹参种苗膜上移栽机构相互垂直设置，这样在一侧进行丹参种苗移栽时，另一侧未进行移栽，形成了膜上交叉移栽的作业农艺要求。

为了克服现有技术的不足，本发明还提供了丹参种苗交叉移栽方法，采用所述的双行星轮式丹参种苗膜上交叉移栽装置，使用步骤如下：

1)机架两侧非圆齿轮行星轮系丹参种苗膜上移栽机构的行星架，行星架沿整个装置前进方向作逆时针匀速圆周运动；

2)非圆太阳轮与机架固连，非圆中间轮设置在非圆太阳轮两侧并与其啮合，两非圆中间轮外侧分别啮合一非圆行星轮啮合，使非圆行星轮带动丹参种植器相对行星架作非匀速圆周转动；

3)整个非圆齿轮行星轮系丹参种苗膜上移栽机构行星架作匀速圆周运动，而鸭嘴种植器在非圆齿轮行星轮系机构的传动下自身做非匀速转动，以满足丹参种苗膜上移栽的农艺要求；

4)当一侧的丹参种植器突破地膜和土壤达到指定移栽位置时，丹参种植器的滚子与空间凸轮的最大行程段发生作用，推动丹参种植器(两半鸭嘴)打开，丹参种苗落入丹参种植器形成的穴中，完成移栽；

5)机架两侧的非圆齿轮行星轮系丹参种苗膜上移栽机构由于相互垂直安装，一侧进行丹参种苗移栽时，另一侧未进行移栽，形成了膜上交叉移栽的作业要求。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明通过非圆行星轮系带动丹参种植器的非匀速转动，实现丹参种植器移栽特殊轨迹和姿态的实现。

2)本发明通过滚子与空间凸轮的配合，实现丹参种植器鸭嘴的开闭，满足丹参种苗的移栽。

3)本发明装置机架两侧可交叉种植，满足丹参种苗膜上双行交叉移栽的农艺要求。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本发明非圆齿轮行星轮系丹参种苗膜上移栽机构结构轴侧视图；

图2是本发明非圆齿轮行星轮系丹参种苗膜上移栽机构结构的后视图；

图3是本发明双行星轮式丹参种苗膜上交叉移栽装置整体结构示意图；

图4是本发明丹参种植器的主视图；

图5(a)为本发明中非圆齿轮行星轮系丹参膜上移栽机构在MATLAB R2014a中的相对模拟图；

图5(b)本发明中非圆齿轮行星轮系丹参膜上移栽机构在MATLAB R2014a中的绝对运动模拟图。

其中：1.行星架右壳体 2.行星架左壳体 3.机架 4.空间凸轮 5.丹参种植器 6.拉伸弹簧 7.滚子 8.非圆太阳轮 9.非圆中间轮 10.非圆行星轮，11.左侧非圆齿轮行星轮系丹参种苗膜上移栽机构，12.右侧非圆齿轮行星轮系丹参种苗膜上移栽机构，13.装置机架，14.接苗杯，15.固定架，16.第二空心轴，17.销轴，18.第一空心轴，19.第一连接板，20.第二连接板，21.第一半鸭嘴，22.第二半鸭嘴。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例1

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了非圆齿轮双行星轮式丹参种苗膜移栽机构。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，非圆齿轮行星轮系丹参种苗膜上移栽机构，包括非圆齿轮行星轮系机构，该机构包括机架3、行星架(由行星架左壳体2与行星架右壳体1构成)，行星架由匀速的旋转动力源驱动转动，非圆太阳轮10，非圆太阳轮10与机架3固连，同时通过非圆中间轮9与非圆行星8轮啮合。

丹参种植器5，与非圆行星轮8固连，丹参种植器5侧部设置滚子7，滚子7与设于行星架8固连的空间凸轮4配合，滚子7与丹参种植器5的一侧固连，当鸭嘴种植器5由非圆行星轮8带动，转动到空间凸轮4的最大行程，滚子7受到空间凸轮4的推动作用打开丹参种植器5实现对丹参的移栽。

该移栽机构通过非圆行星轮8带动丹参种植器5实现非匀速转动，使丹参种植器5获得丹参移栽所需的复杂轨迹和姿态，又因滚子7与空间凸轮4的设置，使丹参种植器5的开闭鸭嘴在指定位置实现开闭，以满足丹参种植的农艺要求。

为了提高移栽效率，非圆太阳轮10的两侧均设置一非圆中间轮9，两侧的非圆中间轮9分别与一同所述丹参种植器5连接的非圆行星轮8啮合，这样在一个行星架上设置两个非圆行星轮8，由非圆行星轮8带动相应丹参种植器5种植丹参。每组行星轮系机构带动两个丹参种植器5运动，机构转动一圈，实现两次移栽，每次栽两颗丹参种苗，工作效率高，结构紧凑，体积和振动小，制造成本低。

丹参种植器5包括开闭鸭嘴及其连接板、接苗杯14和固定架15，开闭鸭嘴分为第一半鸭嘴和第二半鸭嘴，第一半鸭嘴21与第一连接板19固连，第二半鸭嘴22与第二连接板20固连，且滚子7与第二连接板20连接，固定架15上方安装接苗杯14，开闭鸭嘴呈锥形，设于接苗杯14的下方。

如图4所示，第一半鸭嘴21和第二半鸭嘴22分别通过第一空心轴18、第二空心轴16分别与固定架15铰接，第一连接板19与第二连接板20上方中间位置通过销轴17铰接，且第一连接板19铰接处为延长槽，避免鸭嘴开闭卡死。当空间凸轮推动滚子时，第二连接板20绕空心轴18转动，第二连接板20与销轴17为轴孔配合，带动销轴向下运动，而第一连接板19与销轴17配合处开有延长孔，使销轴17带动第一连接板19绕空心轴16转动而不会卡死，使得鸭嘴同时张开。

第一连接板19与第二连接板20之间两侧设置弹性件，弹性件为拉伸弹簧6，拉伸弹簧6的作用为使左、右鸭嘴21、22回位，达到闭合状态。

为了保证丹参种植器的种植轨迹，非圆太阳轮10与非圆中间轮9的齿轮传动比为变速，非圆中间轮9与非圆行星轮8的传动比为变速，通过非圆齿轮行星轮系将行星架1、2的匀速圆周运动变为变速运动。

为保证丹参移栽所需要的相对和绝对运动轨迹，如图5(a)和图5(b)所示，非圆行星轮长半轴：42mm、非圆齿轮偏心率：0.086、开闭鸭嘴长度：268mm、行星架初始安装角度：115°。

实施例2

本发明还提供了一种双行星轮式丹参种苗膜上交叉移栽装置，如图3所示，包括：

装置机架13，在其两侧分别设置所述的非圆齿轮行星轮系丹参种苗膜上移栽机构11、12，装置机架13可由行驶设备牵引前进。

装置机架13两侧非圆齿轮双行星轮式丹参种苗膜移栽机构11、12相互垂直设置，这样在一侧进行丹参种苗移栽时，另一侧未进行移栽，形成了膜上交叉移栽作业的农艺要求。

实施例3

为了克服现有技术的不足，本发明还提供了采用一种双行星轮式丹参种苗膜上交叉移栽装置的移栽方法，使用步骤如下：

1)机架两侧非圆齿轮行星轮系丹参种苗膜上移栽机构的行星架，行星架沿整个装置前进方向作逆时针匀速圆周运动；

2)非圆太阳轮与机架固连，非圆中间轮设置在非圆太阳轮两侧并与其啮合，两非圆中间轮外侧分别啮合一非圆行星轮啮合，使非圆行星轮带动丹参种植器相对行星架作非匀速圆周转动；

3)整个非圆齿轮行星轮系丹参种苗膜上移栽机构行星架作匀速圆周运动，而鸭嘴种植器在非圆齿轮行星轮系机构的传动下自身做非匀速转动，以满足丹参种苗膜上移栽的农艺要求；

4)当一侧的丹参种植器突破地膜和土壤达到指定移栽位置时，丹参种植器的滚子与空间凸轮的最大行程段发生作用，推动丹参种植器的两半鸭嘴打开，丹参种苗落入丹参种植器形成的穴中，完成移栽；

5)机架两侧的非圆齿轮行星轮系丹参种苗膜上移栽机构由于相互垂直安装，一侧进行丹参种苗移栽时，另一侧未进行移栽，形成了膜上交叉移栽的作业要求。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.非圆齿轮行星轮系丹参种苗膜上移栽机构，其特征在于，包括：

非圆齿轮行星轮系机构，包括机架和行星架，行星架由旋转动力源驱动转动，非圆太阳轮，非圆太阳轮与机架固连，同时通过中间轮与非圆行星轮啮合；

丹参种植器，与非圆行星轮固连，丹参种植器侧部设置滚子，滚子与同行星架固连的空间凸轮配合，滚子与丹参种植器的一侧固连，当丹参种植器由非圆行星轮带动，转动到空间凸轮的最大行程，滚子受到空间凸轮的推动作用打开丹参种植器实现对丹参种苗的投放。

2.根据权利要求1所述的非圆齿轮行星轮系丹参种苗膜上移栽机构，其特征在于，所述非圆太阳轮的两侧均设置一所述的中间轮，两侧的中间轮分别与一同所述丹参种植器连接的非圆行星轮啮合。

3.根据权利要求1所述的非圆齿轮行星轮系丹参种苗膜上移栽机构，其特征在于，所述丹参种植器包括开闭鸭嘴、开闭鸭嘴连接板、固定架和接苗杯，开闭鸭嘴包括第一半鸭嘴和第二半鸭嘴，第一半鸭嘴与开闭鸭嘴连接板的第一连接板固连，第二半鸭嘴与开闭鸭嘴连接板的第二连接板固连，第一连接板与第二连接板均设于固定架的侧部，且所述滚子与第二连接板连接，固定架安装接苗杯，开闭鸭嘴设于接苗杯的下方。

4.根据权利要求3所述的非圆齿轮行星轮式丹参种苗膜上移栽机构，其特征在于，所述鸭嘴第一连接板与第二连接板之间设置弹性件。

5.根据权利要求3所述的非圆齿轮行星轮系丹参种苗膜上移栽机构，其特征在于，所述第一半鸭嘴和第二半鸭嘴分别通过空心轴与所述固定架铰接。

6.根据权利要求3所述的非圆齿轮行星轮系丹参种苗膜上移栽机构，其特征在于，所述第一连接板与第二连接板中部通过销轴铰接，且第二连接板铰接处设有延长槽。

7.根据权利要求1所述的非圆齿轮行星轮系丹参种苗膜移栽机构，其特征在于，所述非圆太阳轮与非圆中间轮的齿轮传动比为变速，非圆中间轮与非圆行星轮的传动比为变速，通过非圆齿轮行星轮系将行星架的匀速圆周运动变为变速运动。

8.一种双行星轮式丹参种苗膜上交叉移栽装置，其特征在于，包括：

装置机架，在机架两侧分别设置根据权利要求1-7中任一项所述的非圆齿轮行星轮系丹参种苗膜上交叉移栽机构。

9.根据权利要求8所述的一种双行星轮式丹参种苗膜上交叉移栽装置，其特征在于，所述机架两侧非圆齿轮行星轮系丹参种苗膜上移栽机构相互垂直设置。

10.丹参种苗膜上交叉移栽方法，其特征在于，采用权利要求9所述的一种双行星轮系丹参种苗膜上交叉移栽装置，使用步骤如下：

1)机架两侧非圆齿轮行星轮系丹参种苗膜上移栽机构的行星架，行星架沿整个装置前进方向作逆时针匀速圆周运动；

2)非圆太阳轮与机架固连，非圆中间轮设置在非圆太阳轮两侧并与其啮合，两非圆中间轮外侧分别啮合一非圆行星轮啮合，使非圆行星轮带动丹参种植器相对行星架作非匀速圆周转动；

3)整个非圆齿轮行星轮系丹参种苗膜上移栽机构行星架作匀速圆周运动，而鸭嘴种植器在非圆齿轮行星轮系机构的传动下自身做非匀速转动，以满足丹参种苗膜上移栽的农艺要求；

4)当一侧的丹参种植器突破地膜和土壤达到指定移栽位置时，丹参种植器的滚子与空间凸轮的最大行程段发生作用，推动丹参种植器打开，丹参种苗落入丹参种植器形成的穴中，完成移栽；

5)机架两侧的非圆齿轮行星轮系丹参种苗膜上移栽机构由于相互垂直安装，一侧进行丹参种苗移栽时，另一侧未进行移栽，形成了膜上交叉移栽的作业要求。