CN108450103B - 一种移栽机分苗栽植机构实时仿形装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移栽机分苗栽植机构实时仿形装置，包括地面仿形机构、分苗随动机构以及液压执行机构。通过地面仿形机构感知前后左右垄沟的高低起伏状况，带动栽植机构实时仿形的同时又反馈给液压执行系统，控制液压缸伸缩使分苗机构升降，既保证了栽植深度的一致，又保证了分苗与栽植机构的相对高度。本发明结构简单、原理清晰，可实现前后左右仿形，保证了栽植深度的均匀性，仿形轮轴与鸭嘴处于同一平面，保证了仿形的实时性。分苗随动机构由液压执行系统控制，实时仿形保证了钵苗落入鸭嘴的相对高度，且最大限度避免了移栽机过垄时栽植机构的提升与分苗机构相碰撞的情况，大大提高了分苗的质量，更好的满足了田间旱地移栽的要求。

Description

一种移栽机分苗栽植机构实时仿形装置

技术领域

本发明属于移栽机研究领域，具体涉及一种移栽机分苗栽植机构实时仿形装置。

背景技术

育苗移栽是作物种植的一个重要生产方式。近年来，随着旱地育苗移栽方式的研究和推广，我国的移栽机械得到了快速的发展，出现了各种新型移栽机械。分苗-栽植机构作为移栽机的核心部件，由取苗机构或者人工提供钵苗，分苗机构将钵苗投入栽植机构而后进行栽植，具有效率高、钵苗存活率高的优势。

栽植机构栽植质量的好坏直接反映出一台移栽机的移栽效果，所以需要对栽植机构进行仿形以保证钵苗入土的深度，同时为保证钵苗投入栽植机构的相对高度，也需使分苗机构与栽植机构进行仿形，两者随动。专利CN104115600A公开了一种移栽机地面仿形机构，其利用仿形轮感应地面变化，带动连杆机构反馈给液压系统最终达到底盘仿形的目的。但对底盘直接进行仿形需选用承载能力较大的液压缸，成本高的同时也容易损坏液压系统，并且仅是对钵苗的前后栽植深度进行仿形并未考虑左右栽植深度的仿形。专利ZL201510237997.7公开了一种液压仿形栽植机构，其是通过地面感知机构感知地面高度变化反馈给液压执行系统控制液压缸伸缩来保证鸭嘴栽植器与地面之间的相对距离。其对栽植机构进行仿形虽减轻了液压系统的负载，但也未能保证左右栽植的相对深度，且无法保证分苗机构投苗入栽植机构的相对高度，增加了分苗的不稳定性；

目前，大部分移栽机的仿形只是为了保证前后栽植深度的一致，并未考虑对左右栽植深度的仿形，这样就无法保证左右钵苗入土深度的一致；由于现有仿形机理都是通过保证底盘或栽植机构与地面相对高度来达到前后仿形的目的，这样往往无法保证分苗机构与栽植机构之间的相对高度，增加了钵苗投入鸭嘴的不确定性，最终影响整体栽植质量。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题提供一种移栽机分苗栽植机构实时仿形装置，以实现通过地面仿形机构感知前后左右垄沟的高低起伏状况，带动栽植机构实时仿形的同时又反馈给液压升降执行机构，控制液压缸的伸缩带动分苗机构的升降，既保证了仿形过程中前后左右栽植深度的一致，又保证了栽植过程中分苗机构与栽植机构之间的相对高度，结构简单、原理清晰。

为了解决以上技术问题，本发明通过仿形轮架在对栽植机构进行前后仿形的同时也保证了左右栽植深度的一致，相比其他大部分仿形机理而言，本发明增加了分苗随动机构由液压执行系统控制，保证了钵苗投入鸭嘴的相对高度。这样在保证仿形过程中前后左右栽植深度的一致的同时，又保证了栽植过程中分苗机构与栽植机构之间的相对高度，并且最大限度避免了移栽机过垄时栽植机构的提升与分苗机构相碰撞的情况，大大提高了分苗的质量，从而更好的保证了整体栽植质量。

本发明的技术方案是：一种移栽机分苗栽植机构实时仿形装置，包括地面仿形机构、分苗随动机构和液压执行系统；

所述地面仿形机构包括仿形轴轮、仿形轮架、仿形轮架安装板和栽植支架；所述仿形轴轮安装在仿形轮架的两侧；所述仿形轮架两侧对称的安装在仿形轮架安装板的底部；所述仿形轮架安装板的一端与栽植支架的后端转动副连接；所述仿形轮架安装板上安装若干个栽植机构；

所述分苗随动机构包括分苗机构；所述分苗机构位于栽植机构的上方；

所述液压执行系统包括分苗液压缸、栽植液压缸、液压随动伺服阀、随动连接杆和液压油泵；所述栽植液压缸底座与底盘机架转动副连接；栽植支架的前端与栽植液压缸的活塞杆转动副连接；所述分苗机构的两侧分别与分苗液压缸竖直向下的活塞杆连接，所述分苗液压缸的缸体分别安装在底盘机架上；所述液压油泵的一端依次与所述栽植液压缸的无杆腔、液压随动伺服阀的上位和分苗液压缸的无杆腔连接，另一端依次与所述栽植液压缸的有杆腔、液压随动伺服阀的下位和分苗液压缸的有杆腔连接；所述随动连接杆的两端分别与栽植液压缸的活塞杆前端和液压随动伺服阀的阀芯连接。

上述方案中，所述地面仿形机构还包括第一运动控制弹簧和第二运动控制弹簧；

所述第一运动控制弹簧的一端与底盘机架固定连接，另一端与栽植支架前端固定连接；第二运动控制弹簧的一端与栽植支架后端固定连接，另一端与仿形轮架安装板的一端固定连接。

上述方案中，所述第一运动控制弹簧和第二运动控制弹簧均为圆柱螺旋形弹簧，正常处于初始状态，当且仅当受力达到所述弹簧初始拉伸力时才会张开。

上述方案中，以经过两个所述仿形轴轮的轮轴形成的直线为垂边，形成垂直于地面的平面，处于移栽位置的栽植鸭嘴的上端圆弧中心处于所述平面上。

上述方案中，所述液压随动伺服阀为三位四通伺服阀。

上述方案中，所述分苗液压缸和栽植液压缸均为双作用液压缸。

上述方案中，所述栽植液压缸的活塞杆与栽植支架的中臂的一端转动副连接，中臂的另一端与下臂靠近后端的部位固定连接；所述上臂和下臂的前端分别与底盘机架转动副连接；所述上臂的后端与仿形轮架安装板的上端转动副连接，下臂的后端与仿形轮架安装板的下端转动副连接。

上述方案中，所述仿形轮架的底部与仿形轮架安装板的底部平齐。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明通过采用机械结构仿形并控制液压执行系统随动，整体结构简单、原理清晰、效果显著；地面仿形机构感知垄沟的高低起伏状况，带动栽植机构实时仿形的同时又反馈给液压升降执行机构，控制液压缸的伸缩带动分苗机构的升降，既保证了仿形过程中前后左右栽植深度的一致，又保证了栽植过程中分苗机构与栽植机构之间的相对高度；本发明直接采用简单的机械结构做到了对栽植机构进行前后左右仿形处理，同时，本发明增加了液压执行系统控制分苗随动机构，保证了栽植过程中分苗过程中钵苗落入鸭嘴的相对高度，并且最大限度避免了移栽机过垄时栽植机构的提升与分苗机构相碰撞的情况，大大提高了分苗的质量，从而更好的保证了整体栽植质量。

2.本发明中，仿形轮架与栽植支架后端可转动连接，可实现栽植机构的左右实时仿形；栽植支架上、下臂与底盘机架可转动连接，可实现栽植机构的前后实时仿形，两者协作更好的达到实时仿形的效果。

3.本发明中，地面仿形机构上安装了两组运动控制弹簧，当地面起伏情况较小时，仿形机构转动力太小克服不了弹簧的初始力，此时整个机构不会进行仿形；当且仅当地面起伏情况较大时，转动力才能克服弹簧的初始力带动整个机构仿形。

4.本发明中，采用了液压随动装置，分苗随动机构与栽植机构通过液压执行系统联结。当地面仿形机构根据地面起伏情况带动栽植机构进行仿形时，与之随动的栽植支架会带动栽植液压缸活塞杆伸缩，液压执行系统得到伸缩信号反馈控制分苗液压缸活塞杆伸缩从而保证了分苗随动机构与栽植机构的随动，做到了前后左右实时仿形的同时亦保证了栽植机构与分苗机构的相对高度。

附图说明

图1是本发明装置的整体轴测图。

图2是本发明装置地面仿形机构的轴测图。

图3是本发明装置分苗随动机构的轴测图。

图4是本发明装置栽植支架的轴测图。

图5是本发明装置控制随动机构的液压原理图。

图6是本发明装置进行栽植和过垄操作的实时状态图。

图中：1-移箱、2-取苗机构、3-分苗液压缸、4-分苗机构、5-栽植机构、6-地面仿形机构、7-栽植液压缸、8-底盘机架、9-第一运动控制弹簧、10-仿形轴轮、11-仿形轮架、12-仿形轮架安装板、13-栽植支架、14-随动伺服阀、15-随动连接杆、16-液压油泵、17-第二运动控制弹簧、18-轮轴、19-栽植鸭嘴、20-上臂、21-中臂、22-下臂。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。

图1所示为本发明所述移栽机分苗栽植机构实时仿形装置的一种实施方式，所述移栽机分苗栽植机构实时仿形装置，包括地面仿形机构6、分苗随动机构和液压执行系统。地面仿形机构6可转动的安装在栽植支架13上，根据地面起伏状况进行前后左右实时仿形；分苗随动机构安装在底盘机架8上，保证栽植过程中分苗机构4与栽植机构5之间的相对高度；液压执行系统将地面仿形机构6与分苗随动机构连接在一起，形成一种移栽机分苗栽植机构实时仿形装置。

如图2所示，所述地面仿形机构6包括仿形轴轮10、仿形轮架11、仿形轮架安装板12和栽植支架13；所述仿形轴轮10安装在仿形轮架11的两侧；所述仿形轮架11两侧对称的安装在仿形轮架安装板12的底部，所述仿形轮架11的底部与仿形轮架安装板12的底部平齐；所述仿形轮架安装板12的一端与栽植支架13的后端转动副连接；所述仿形轮架安装板12可并排对称安装多个栽植机构5，实现多行移栽。以经过两个所述仿形轴轮10的轮轴18形成的直线为垂边，形成垂直于地面的平面，处于移栽位置的栽植鸭嘴19的上端圆弧中心处于所述平面上。所述仿形轴轮10的底部与垄沟接触。

如图3所示，所述分苗随动机构包括分苗机构4；所述分苗机构4位于栽植机构5的上方。正常情况下此机构处于静止状态，当且仅当地面仿形机构6突破弹簧初始力开始仿形时才会带动栽植液压缸7活塞杆伸缩，此时液压执行系统得到信号会控制分苗液压缸3与之上下随动从而保证分苗机构4与栽植机构5的相对高度。

如图5所示，所述液压执行系统包括分苗液压缸3、栽植液压缸7、液压随动伺服阀14、随动连接杆15和液压油泵16；所述栽植液压缸7底座与底盘机架8转动副连接；栽植支架13的前端与栽植液压缸7的活塞杆转动副连接；本实施例中

如图4所示，所述栽植液压缸7的活塞杆与栽植支架13的中臂21的一端转动副连接，中臂21的另一端与下臂22靠近后端的部位固定连接；所述上臂20和下臂22的前端分别与底盘机架8转动副连接；所述上臂20的后端与仿形轮架安装板12的上端转动副连接，下臂22的后端与仿形轮架安装板12的下端转动副连接。通过地面仿形机构6与沟面接触实时反馈沟面高低状况，可同时实现前后左右实时仿形。

所述分苗机构4的两侧分别与分苗液压缸3竖直向下的活塞杆连接，分苗机构4两侧关于中心对称且可上下运动；所述分苗液压缸3的缸体分别安装在底盘机架8的尾部；所述液压油泵16的一端依次通过液压油管与所述栽植液压缸7的无杆腔、液压随动伺服阀14的上位和分苗液压缸3的无杆腔连接，另一端依次通过液压油管与所述栽植液压缸7的有杆腔、液压随动伺服阀14的下位和分苗液压缸3的有杆腔连接；所述随动连接杆15的两端分别与栽植液压缸7的活塞杆前端和液压随动伺服阀14的阀芯连接，保证两者的随动。所述地面仿形机构6感知地面起伏高度对栽植机构5进行前后左右实时仿形，在此过程中会带动栽植液压缸7活塞杆伸缩，此时与活塞杆固定连接的随动连接杆15会使液压随动伺服阀14的阀芯与活塞杆随动从而实时调节液压油的流动方向来控制分苗液压缸3的伸缩带动分苗机构4的升降，保证分苗过程中钵苗落入鸭嘴的相对高度。

所述液压随动伺服阀14为三位四通伺服阀。所述分苗液压缸3和栽植液压缸7均为双作用液压缸。液压油泵16固定安装在底盘机架8上。所述分苗液压缸3与栽植液压缸7通过液压随动伺服阀14连接，由液压随动伺服阀14控制分苗机构4与地面仿形机构6随动，既保证了分苗过程中钵苗落入鸭嘴的相对高度，又最大限度避免了移栽机过垄时栽植机构的提升与分苗机构相碰撞的情况。

所述地面仿形机构6还包括第一运动控制弹簧9和第二运动控制弹簧17；所述第一运动控制弹簧9的一端与底盘机架8固定连接，另一端与栽植支架13前端固定连接；第二运动控制弹簧17的一端与栽植支架13后端固定连接，另一端与仿形轮架安装板12的一端固定连接。所述第一运动控制弹簧9和第二运动控制弹簧17均为圆柱螺旋形弹簧，当地面高低起伏不大时，地面仿形机构6无法突破弹簧的初始力，这样整个机构会保持平衡状态。当左右地面高低起伏变化较大的时候，地面仿形机构6会突破下端第二运动控制弹簧17的初始力使机构进行左右仿形；当前后地面高低起伏变化较大的时候地面仿形机构6会突破上端第一运动控制弹簧9的初始力使机构进行前后仿形，与此同时会带动栽植液压缸7活塞杆伸缩反馈信号给液压执行系统从而控制分苗液压缸3使分苗机构4与之上下随动保证分苗的相对高度。所述地面仿形机构6中仿形轮架安装板12上可平行对称安装多个栽植机构5，能同时实现多行移栽。

如图6所示：左侧图为移栽机栽植时工作状态，此时仿形轴轮10沿垄沟滚动，栽植机构5栽苗入垄；当移栽机完成一整排工作后需过垄掉转方向进行下一排栽植，过垄时仿形轴轮10底部需超过垄面高度，其状态如右侧图所示，此时需将仿形轮架11提升至图示位置与垄沟相距d，并且液压执行系统得到信号实时调节液压油的流动方向控制分苗液压缸3的缩回带动分苗机构4上升，使其与栽植器始终保持相对高度。

本发明的具体工作过程：

当左右地面起伏高度较小时，仿形轴轮10理应带动仿形轮架11旋转，但由于下端第二运动控制弹簧17的存在，此时仿形轴轮10不能突破下端第二运动控制弹簧17的初始力带动仿形轮架11转动，此时机构平衡无需左右仿形；当前后地面起伏高度较小时，仿形轴轮10理应产生上下位移，但由于上端第一运动控制弹簧9的存在，此时仿形轴轮10不能突破上端第一运动控制弹簧9的初始力带动仿形轮架11上下运动，此时机构平衡无需前后仿形；

当左侧沟面高度明显大于右侧沟面高度时，左侧仿形轴轮10上升右侧仿形轴轮10下降从而突破下端第二运动控制弹簧17的初始力带动仿形轮架11顺时针旋转一定角度，保证左右栽植深度的一致；当右侧沟面高度明显大于左侧沟面高度时，右侧仿形轴轮10上升左侧仿形轴轮10下降从而突破下端第二运动控制弹簧17的初始力带动仿形轮架11逆时针旋转一定角度，同样保证左右栽植深度的一致；

当仿形轴轮10走上凸起路面时，仿形轴轮10会克服上端第一运动控制弹簧9的初始力带动仿形轮架11向上运动，从而带动整个地面仿形机构6向上运动，此时栽植液压缸7活塞杆缩回，与活塞杆固定连接的随动连接杆15会带动液压随动伺服阀14的阀芯向上运动，这样液压随动伺服阀14的下位接入系统，液压执行系统控制分苗液压缸3活塞杆缩回带动分苗机构4向上运动；当仿形轴轮10走下凹陷路面时，仿形轴轮10会克服上端第一运动控制弹簧9的初始力带动仿形轮架11向下运动，从而带动整个地面仿形机构6向下运动，此时栽植液压缸7活塞杆伸出，与活塞杆固定连接的随动连接杆15会带动液压随动伺服阀14的阀芯向下运动，这样液压随动伺服阀14的上位接入系统，液压执行系统控制分苗液压缸3活塞杆伸出带动分苗机构4向下运动，这样在保证前后栽植深度一致的同时，又保证了分苗过程中钵苗落入鸭嘴的相对高度。

移栽机完成整排移栽工作后，应过垄进入下一排的工作，此时需将整个地面仿形机构6抬升超过垄面高度才可顺利过垄，在抬升过程中栽植液压缸7活塞杆缩回，与活塞杆固定连接的随动连接杆15会带动液压随动伺服阀14的阀芯向上运动，这样液压随动伺服阀14的上位接入系统，液压执行系统控制分苗液压缸3活塞杆缩回带动分苗机构4向上运动，从而最大限度避免了移栽机过垄时仿形轴轮10与垄面相碰撞以及栽植机构5的提升与分苗随动机构相碰撞的情况。

当然，本发明还可有其它多种实施例，所述地面仿形机构6中仿形轮架安装板12上可平行对称安装多个栽植机构5，能同时多行移栽，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种移栽机分苗栽植机构实时仿形装置，其特征在于，包括地面仿形机构(6)、分苗随动机构和液压执行系统；

所述地面仿形机构(6)包括仿形轴轮(10)、仿形轮架(11)、仿形轮架安装板(12)和栽植支架(13)；所述仿形轴轮(10)安装在仿形轮架(11)的两侧；所述仿形轮架(11)两侧对称的安装在仿形轮架安装板(12)的底部；所述仿形轮架安装板(12)的一端与栽植支架(13)的后端转动副连接；所述仿形轮架安装板(12)上安装若干个栽植机构(5)；

所述分苗随动机构包括分苗机构(4)；所述分苗机构(4)位于栽植机构(5)的上方；

所述液压执行系统包括分苗液压缸(3)、栽植液压缸(7)、液压随动伺服阀(14)、随动连接杆(15)和液压油泵(16)；所述栽植液压缸(7)底座与底盘机架(8)转动副连接；栽植支架(13)的前端与栽植液压缸(7)的活塞杆转动副连接；所述分苗机构(4)的两侧分别与分苗液压缸(3)竖直向下的活塞杆连接，所述分苗液压缸(3)的缸体分别安装在底盘机架(8)上；所述液压油泵(16)的一端依次与所述栽植液压缸(7)的无杆腔、液压随动伺服阀(14)的上位和分苗液压缸(3)的无杆腔连接，另一端依次与所述栽植液压缸(7)的有杆腔、液压随动伺服阀(14)的下位和分苗液压缸(3)的有杆腔连接；所述随动连接杆(15)的两端分别与栽植液压缸(7)的活塞杆前端和液压随动伺服阀(14)的阀芯连接。

2.根据权利要求1所述的移栽机分苗栽植机构实时仿形装置，其特征在于，所述地面仿形机构(6)还包括第一运动控制弹簧(9)和第二运动控制弹簧(17)；

所述第一运动控制弹簧(9)的一端与底盘机架(8)固定连接，另一端与栽植支架(13)前端固定连接；第二运动控制弹簧(17)的一端与栽植支架(13)后端固定连接，另一端与仿形轮架安装板(12)的一端固定连接。

3.根据权利要求2所述的移栽机分苗栽植机构实时仿形装置，其特征在于，所述第一运动控制弹簧(9)和第二运动控制弹簧(17)均为圆柱螺旋形弹簧。

4.根据权利要求1所述的移栽机分苗栽植机构实时仿形装置，其特征在于，以两个所述仿形轴轮(10)的轮轴(18)形成的直线为垂边，形成垂直于地面的平面，处于移栽位置的栽植鸭嘴(19)的上端圆弧中心处于所述平面上。

5.根据权利要求1所述的移栽机分苗栽植机构实时仿形装置，其特征在于，所述液压随动伺服阀(14)为三位四通伺服阀。

6.根据权利要求1所述的移栽机分苗栽植机构实时仿形装置，其特征在于，所述分苗液压缸(3)和栽植液压缸(7)均为双作用液压缸。

7.根据权利要求1所述的移栽机分苗栽植机构实时仿形装置，其特征在于，所述栽植液压缸(7)的活塞杆与栽植支架(13)的中臂(21)的一端转动副连接，中臂(21)的另一端与下臂(22)靠近后端的部位固定连接；上臂(20)和下臂(22)的前端分别与底盘机架(8)转动副连接；所述上臂(20)的后端与仿形轮架安装板(12)的上端转动副连接，下臂(22)的后端与仿形轮架安装板(12)的下端转动副连接。

8.根据权利要求1所述的移栽机分苗栽植机构实时仿形装置，其特征在于，所述仿形轮架(11)的底部与仿形轮架安装板(12)的底部平齐。