CN111699789A - 一种滚筒固秸双凸轮式免耕播种机构 - Google Patents

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Abstract

一种滚筒固秸双凸轮式免耕播种机构，属于农业机械，包括行走架、滚筒固秸机构、双凸轮式轨迹形成机构、锥体式成穴器、排种器、种箱、减速机、变速箱。行走架为整机提供支撑和动力输出，滚筒固秸机构主动转动将地表秸秆固持为一薄层，紧随其后的锥体式成穴器在双凸轮式轨迹形成机构的带动下以特定轨迹垂直于地面穿透固持后的秸秆成穴，锥体式成穴器采用锥体与成穴杆一体式结构，利用内外杆的相对运动驱动成穴器开合，可避免刮带和夹带秸秆及土壤，配合并关联排种器，可重复完成排种、接种、穿刺成穴、投种的免耕播种过程。该机构能够在不对秸秆做“剪切”和“移除”处理的情况下，完成免耕成穴播种，具有防堵性能好、播种精度高、土壤扰动量小、作业功耗低、环境污染小等优点。

Description

一种滚筒固秸双凸轮式免耕播种机构
技术领域
本发明属于农业机械领域，涉及一种滚筒固秸双凸轮式免耕播种机构。
背景技术
随着生态农业和可持续发展农业战略地位的不断提升，保护性耕作技术在我国得到广泛重视和大力推广。保护性耕作是对农田实行免耕、少耕，尽可能减少土壤耕作，并用作物秸秆、残差覆盖地表的一种耕作技术，具有保水保墒、提高土壤肥力和抗旱能力、减少作业工序和成本等优点。针对免耕播种技术这一保护性耕作的关键技术，国内外研究学者研发了一系列的免耕播种机，现有的免耕播种机主要有两种工作方式：一种是将地表的秸秆残茬“剪切”，即利用圆盘切刀切断秸秆残茬，再进行开沟和播种作业，这种方式土壤扰动量较大，垂直载荷较大，故作业功耗较大且不利于保水保墒；另一种是将地里的秸秆残茬“移除”，清理出无覆盖层的干净播种带后再进行开沟和播种作业，此种方式在干旱条件下作业时会引起扬尘现象，污染环境，同时也存在土壤扰动量大及功耗大等问题。
发明内容
本发明的目的就是针对上述所存在的问题，提供一种滚筒固秸双凸轮式免耕播种机构，避免现有免耕播种机在使用“剪切”或“移除”秸秆的两种方式下播种时存在的土壤扰动量大、功耗大、环境污染严重等问题，实现滚筒固持地表秸秆残茬后，紧随其后的锥体式成穴器在双凸轮式轨迹形成机构的带动下垂直于地面穿透秸秆打穴投种的免耕播种过程。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种滚筒固秸双凸轮式免耕播种机构，主要包括行走架、滚筒固秸机构、双凸轮式轨迹形成机构、锥体式成穴器、排种器、种箱、减速机、变速箱。
所述行走架包括左、右地轮、上悬挂、下悬挂、前梁、后梁、中梁、左梁、右梁、成穴凸轮支撑架、速度补偿凸轮支撑架、传动轴支撑架、导轨支撑架、排种器支撑架。左、右地轮分别与后梁相连为整机提供支撑，左右地轮输出轴同时作为整机的动力输出源；上、下悬挂按照特定位置焊接在前梁上，作为整机与拖拉机的牵引连接；成穴凸轮支撑架、速度补偿凸轮支撑架与传动轴支撑架按照特定位置焊接在左右梁上，导轨支架、排种器支架通过螺栓连接在左右梁上。
所述滚筒固秸机构按照特定位置焊接在行走架上，包括滚筒支架、刚性圆台形滚筒、滚筒侧板、毂、轴承室、轴承、轴套、轴。两个刚性圆台形滚筒底面焊接在一起，两端分别焊接侧板，行成“V”字形滚筒；滚筒中焊接毂，轴承室焊接在滚筒支架底端，其中安装轴承，轴穿过轴承，通过键与滚筒毂固连，通过一端的链轮驱动滚筒的主动转动以固持秸秆。
所述双凸式轨迹形成机构包括速度补偿凸轮、成穴凸轮、弹簧、推杆、凸轮随动器、滚动导轨、滑块、滑套、成穴杆。速度补偿凸轮通过轴安装在其支架上，推杆一端焊接在滑套上，另一端连接凸轮随动器；滑套与滑块通过螺钉连接，滑块安装在导轨上，通过弹簧保证凸轮随动器和速度补偿凸轮始终保持接触，导轨通过螺栓连接安装在其支架上；成穴凸轮通过轴安装在其支架上，中空成穴杆穿过滑套，通过弹簧使成穴杆顶板与成穴凸轮始终保持相切接触。双凸式轨迹形成机构通过速度补偿凸轮和成穴凸轮轴上的链轮实现其转动，驱动成穴器以特定轨迹垂直于地面穿透秸秆在地表成穴。
所述锥体式成穴器包括成穴杆、锥体、内杆、杠杆、弹簧、接种杯。锥体与成穴杆的下杆底端通过沉头螺钉连接为一体，可保证成穴杆与锥体连接处光滑以避免刮带秸秆，并且在锥体与作业方向相反一侧开有通孔以投种；成穴杆由中空的上下杆组成，二者通过螺钉连接，上杆顶端焊接顶板，与成穴凸轮配合运动，下杆外侧开孔焊接接种杯；内杆由上中下三杆焊接而成，与弹簧内置于成穴杆中，弹簧一端顶在上杆内表面，一端顶在中内杆表面，安装时保持压缩状态，故内杆在弹簧和重力的作用下穿过锥体侧孔与锥体的外表面保持相合形成完整的圆锥面，使成穴器保持闭合状态；上内杆顶端通过销与杠杆形成移动副，杠杆与杠杠座铰接，杠杠座焊接在成穴杆上杆的开口处；特定形状的挡板安装在机架特定位置，在成穴后作用于杠杆外端驱动内杆抬起，打开成穴器投种入穴，在投种完成后挡板停止作用，内杆在弹簧和重力的作用下复位，成穴器闭合。
所述种箱通过螺钉安装在排种器顶部，排种器安装在其支架上，通过排种轴上的链轮驱动排种器排种，种子经由锥体式成穴器的接种杯进入成穴器中等待投种入穴，通过设定排种轴和凸轮轴固定的传动比关系实现排种与成穴的相互关联。
所述减速机、变速箱通过螺栓连接在机架右梁上。
动力从左右地轮上的链轮输出后，经由链传动传递至传动轴，传动轴一端通过链传动将动力经减速机、变速箱将动力传输至双凸轮式轨迹形成机构，另一端同时经链传动将动力传递至排种器和滚筒总成。
本发明的有益效果是能够在不对秸秆残茬做“剪切”或“移除”处理的情况下，完成免耕成穴播种，且能够减小土壤扰动量，降低功耗，提高播种质量，减少环境污染。
附图说明
下面参照附图对本发明进行进一步说明：
图1为本发明的行走架的等轴测视图；
图2为本发明的滚筒总成的主视图和A-A剖视图；
图3为本发明的双凸轮式轨迹形成机构的右视图和主视图；
图4为本发明的锥体式成穴器的主剖视图和B-B剖视图；
图5为本发明的锥体式成穴器的挡板部件及其安装位置示意图；
图6为本发明的右视图和主视图；
图7为本发明的等轴测视图；
图中零件号说明：
1、地轮；2、链轮一；3、速度补偿凸轮支撑架；4、导轨支撑架；5、下悬挂；6、上悬挂；7、前梁；8、右梁；9、成穴凸轮支撑架；10、排种器支撑架；11、中梁；12、传动轴支撑架；13、左梁；14、后梁；15、刚性圆台形滚筒；16、滚筒侧板；17、轴承室；18、滚筒下支架；19、滚筒上支架；20、链轮二；21、套筒；22、滚筒毂；23、滚筒轴；24、滚动轴承；25、速度补偿凸轮；26、凸轮随动器；27、推杆；28、滑套；29、成穴杆；30、导轨；31、导轨安装板；32、弹簧一；33、弹簧一导向杆；34、速度补偿凸轮轴；35、链轮三；36、滑块；37、弹簧二导向杆；38、弹簧二；39、链轮四；40、成穴凸轮轴；41、成穴凸轮；42、锥体；43、螺钉一；44、接种杯；45、下杆；46、导向键；47、上杆；48、顶板；49、杠杆；50、杠杆座；51、弹簧三；52、上内杆；53、中内杆；54、加强筋；55、销；56、螺钉二；57、下内杆；58、挡板安装杆；59、挡板；60、链轮五；61链轮六；62、链轮七；63、UCFL轴承；64、传动轴；65、种箱；66、链轮八；67、减速机；68、链轮九；69、链轮十；70、链轮十一；71、链轮十二；72、排种器；73、链轮十三；74、变速箱；75、链轮十四；76链轮十五。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。
本发明的结构如图1～7所示，一种滚筒固秸双凸轮式免耕播种机构，包括行走架、滚筒固秸机构、双凸轮式轨迹形成机构、锥体式成穴器、排种器72、种箱65、减速机67及变速箱74。
如图1所示，所述行走架包括地轮1、链轮一2、速度补偿凸轮支撑架3、导轨支撑架4、下悬挂5、上悬挂6、前梁7、右梁8、成穴凸轮支撑架9、排种器支撑架10、中梁11、传动轴支撑架12、左梁13、后梁14。其中，上悬挂6、下悬挂5按照特定位置焊接在前梁7上，导轨支撑架4、排种器支撑架10通过螺栓分别连接在右梁8和左梁13上。速度补偿凸轮支撑架3、成穴凸轮支撑架9、传动轴支撑架12、中梁11按照特定位置焊接在左梁13和右梁8上，左梁13和右梁8两端特定位置焊接前梁7和前梁7，左右两个地轮1焊接在后梁8两端，地轮1的输出轴通过键连接链轮一2，作为整机的动力输出源。
如图2所示，所述滚筒固秸机构通过滚筒上支架19焊接在前梁7特定位置，包括刚性圆台形滚筒15、滚筒侧板16、轴承室17、滚筒下支架18、滚筒上支架19、链轮二20、套筒21、滚筒毂22、滚筒轴23、滚动轴承24。其中滚筒下支架18套在滚筒上支架19内部，通过螺钉调节机构高度，两个相同的刚性圆台形滚筒15底面焊接在一起，两端分别焊接侧板16，使滚筒形状呈“V”字形；滚筒中焊接毂22，轴承室17焊接在滚筒下支架18底端，其中安装滚动轴承24，滚筒轴23穿过滚动轴承24，通过键与滚筒毂22固连，通过滚筒轴23一端的链轮二20实现滚筒的主动转动。
如图3所示，所述双凸式成穴轮机构包括速度补偿凸轮25、速度补偿凸轮轴34、成穴凸轮41、成穴凸轮轴40、弹簧一32、弹簧一导向杆33、弹簧二38、弹簧二导向杆37、推杆27、凸轮随动器26、滚动导轨24、导轨安装板31、滑块36、滑套28、成穴杆29。速度补偿凸轮25通过速度补偿凸轮轴34安装在速度补偿凸轮支撑架3上；推杆27一端焊接在滑套上，另一端连接凸轮随动器26，弹簧一32一端顶在导轨安装板31上，一端顶在滑套侧面，在弹簧一32的作用下凸轮随动器26与速度补偿凸轮25轮廓始终保持相切接触；滑套28与滑块36通过螺钉连接，滑块36安装在滚动导轨24上，滚动导轨24通过螺栓连接安装在导轨安装板31，导轨安装板31通过螺栓连接安装在导轨支撑架4上；成穴凸轮41通过成穴凸轮轴40安装在成穴凸轮支撑架9上，成穴杆29穿过滑套28，弹簧二38一端顶在滑套上表面，一端顶在成穴杆顶板下表面，在弹簧二38的作用下成穴杆顶板与成穴凸轮41的轮廓始终保持相切接触。链轮三35和链轮四39分别安装在速度补偿凸轮轴34和成穴凸轮轴40一端，驱动速度补偿凸轮25和成穴凸轮41转动，二者配合工作驱动成穴杆29垂直于地面穿透秸秆在地表成穴。
如图4、5所示，所述锥体式成穴器包括锥体42、螺钉一43、接种杯44、下杆45、导向键46、上杆47、顶板48、杠杆49、杠杆座50、弹簧三51、上内杆52、中内杆53、加强筋54、销55、螺钉二56、下内杆57、挡板安装杆58、挡板59。所述成穴杆29包括中空的上杆47和下杆45，二者通过螺钉一43连接，上杆47顶端焊接顶板48，下杆45外侧特定位置开孔焊接接种杯44；锥体42与下杆45底端通过螺钉二56连接为一体，可保证成穴杆与锥体42连接处光滑以避免刮带秸秆，并且在锥体42与作业方向相反一侧开有通孔以投种，同时避免堵住投种孔的内杆在成穴过程中受载过大，将投种孔开在锥体42侧面；所述内杆由上内杆52、中内杆53、下内杆57焊接而成，与弹簧三51内置于成穴杆中，弹簧三51一端顶在上杆47内表面，一端顶在中内杆53表面，安装时保持压缩状态，故内杆在弹簧三51和重力的作用下，穿过锥体42侧孔的下内杆57底端面与锥体42的外表面保持相合形成完整的圆锥面，使成穴器保持闭合状态；上内杆52顶端通过销55与杠杆49形成移动副，杠杆49与杠杠座50铰接，杠杠座50焊接在上杆47的开槽处。特定形状的挡板59安装在挡板安装杆58上，挡板安装杆58通过螺栓连接安装在导轨安装板31的特定位置，在成穴完成后挡板59作用于杠杆49外端驱动内杆从锥体42侧孔中抬起至一定高度，成穴器打开，已经进入锥体42的种子落入穴中，在落种完成后挡板59停止作用，内杆在弹簧三51和重力的作用下复位，成穴器闭合。
如图6、7所示，所述种箱65通过螺钉安装在排种器72顶部，排种器72通过螺栓安装在排种器支撑架10上，链轮十三73安装在排种器转轴上，驱动排种器72排种，种子经由锥体式成穴器的接种杯44进入成穴器锥体42中等待投种入穴；所述减速机67、变速箱74通过螺栓连接在右梁8上，链轮十69和链轮八66分别安装在减速机67的动力输入和输出端，链轮十四75和链轮九68分别安装在变速箱74的动力输入和输出端。
如图6、7所示，本发明在作业时，拖拉机牵引整机前进，两个地轮1输出轴上的链轮一2通过链传动将动力传递链轮十一70和链轮七62，再通过传动轴64将动力传递链轮五60、链轮六61和链轮十二71。链轮五60通过链传动将动力传输至链轮二20，从而驱动滚筒固秸机构转动，将地表秸秆固持成一薄层；链轮六61通过链传动将动力传输至链轮十三73，从而驱动排种器73转轴转动排种；链轮十二71通过链传动将动力经链轮十69、减速机67、链轮八66、链轮十四75、变速箱74、链轮九68传递至链轮三35和链轮四39，从而驱动速度补偿凸轮25和成穴凸轮41转动，二者配合工作驱动成穴杆29穿透固持后的秸秆垂直于地面成穴。在成穴过程中，锥体式成穴器的内杆在弹簧三51和自重的作用下保持闭合，种子从排种器73排出后经由接种杯44和下杆45的空腔进入锥体42中等待排种；当锥体式成穴器保持闭合状态成穴至最深点后开始向上运动时，成穴器的杠杆49外端与特定形状的挡板59接触，在挡板59的作用下，内杆与成穴杆发生相对运动，杠杆49拉动内杆从锥体42侧孔中抬起至一定高度，同时弹簧三51进一步压缩，成穴器打开，已经进入锥体42的种子落入穴中，落种完成后内杆在弹簧三51和重力的作用下复位，成穴器闭合，完成一次播种过程，此种成穴器开合方式可避免成穴器夹带土壤和秸秆，同时可将下内杆57底端和投种孔中可能黏着的泥土排出。双凸轮式轨迹形成机构持续驱动锥体式成穴器按照特定运动轨迹穿透滚筒固持后的秸秆在地表成穴，排种器、锥体式成穴器重复动作投种入穴，完成免耕播种作业。

Claims (5)

1.一种滚筒固秸双凸轮式免耕播种机构，包括行走架、滚筒固秸机构、双凸轮式轨迹形成机构、锥体式成穴器、排种器、种箱、减速机、变速箱。
2.如权利要求1所述的一种滚筒固秸双凸轮式免耕播种机构，其特征在于：行走架为整机提供支撑和动力输出，左右两个地轮(1)同时提供动力至传动轴(64)，再经过链传动将动力传递至链轮二(20)、链轮十三(73)，同时经过链传动、减速机(67)、变速箱(74)传递至链轮三(35)和链轮四(39)；滚筒固秸机构通过其上支架(19)焊接在行走架的前梁(7)中部，在链轮二(20)的驱动下主动转动将地表秸秆固持为一薄层；双凸轮式轨迹形成机构通过轴、轴承安装在行走架上，在链轮三(35)和链轮四(39)的作用下驱动锥体式成穴器以特定运动轨迹垂直于地面穿透固持后的秸秆成穴；排种器(72)通过排种器支撑架(10)安装在行走架的左梁(13)上，在链轮十三(73)的驱动下排种，种子经过接种杯(44)进入锥体式成穴器的锥体(42)中等待投种；成穴完成后，锥体式成穴器开合将种子投入穴中，完成一次播种。滚筒固秸机构、双凸轮式轨迹形成机构、锥体式成穴器、排种器(72)相互关联、相互配合，重复完成排种、接种、穿刺成穴、投种的免耕播种过程。
3.如权利要求1所述的一种滚筒固秸机构，其特征在于：滚筒下支架(18)套在滚筒上支架(19)内部，通过螺钉调节机构高度，两个相同的刚性圆台形滚筒(15)底面焊接在一起，两端分别焊接侧板(16)，使滚筒形状呈“V”字形；滚筒中焊接毂(22)，轴承室(17)焊接在滚筒下支架(18)底端，其中安装滚动轴承(24)，滚筒轴(23)穿过滚动轴承(24)，通过键与滚筒毂(22)固连，滚筒轴(23)一端的链轮二(20)驱动滚筒主动转动固持秸秆。
4.如权利要求1所述的一种双凸轮式轨迹形成机构，其特征在于：速度补偿凸轮(25)通过速度补偿凸轮轴(34)安装在速度补偿凸轮支撑架(3)上；推杆(27)一端焊接在滑套上，另一端连接凸轮随动器(26)，弹簧一(32)一端顶在导轨安装板(31)上，一端顶在滑套侧面，在弹簧一(32)的作用下凸轮随动器(26)与速度补偿凸轮(25)轮廓始终保持相切接触；滑套(28)与滑块(36)通过螺钉连接，滑块(36)安装在滚动导轨(24)上，滚动导轨(24)通过螺栓连接安装在导轨安装板(31)，导轨安装板(31)通过螺栓连接安装在导轨支撑架(4)上；成穴凸轮(41)通过成穴凸轮轴(40)安装在成穴凸轮支撑架(9)上，成穴杆(29)穿过滑套(28)，弹簧二(38)一端顶在滑套上表面，一端顶在成穴杆(29)顶板下表面，在弹簧二(38)的作用下成穴杆(29)顶板与成穴凸轮(41)的轮廓始终保持相切接触。链轮三(35)和链轮四(39)分别安装在速度补偿凸轮轴(34)和成穴凸轮轴(40)一端，驱动速度补偿凸轮(25)和成穴凸轮(41)转动，二者配合工作驱动成穴杆(29)垂直于地面穿透秸秆在地表成穴。
5.如权利要求1所述的一种锥体式成穴器，其特征在于：所述成穴杆(29)包括中空的上杆(47)和下杆(45)，二者通过螺钉一(43)连接，上杆(47)顶端焊接顶板(48)，下杆(45)外侧特定位置开孔焊接接种杯(44)；锥体(42)与下杆(45)底端通过螺钉二(56)连接为一体，可保证成穴杆与锥体(42)连接处光滑以避免刮带秸秆，并且在锥体(42)与作业方向相反一侧开有通孔以投种，同时避免堵住投种孔的内杆在成穴过程中受载过大，将投种孔开在锥体(42)侧面；所述内杆由上内杆(52)、中内杆(53)、下内杆(57)焊接而成，与弹簧三(51)内置于成穴杆中，弹簧三(51)一端顶在上杆(47)内表面，一端顶在中内杆(53)表面，安装时保持压缩状态，故内杆在弹簧三(51)和重力的作用下，穿过锥体(42)侧孔的下内杆(57)底端面与锥体(42)的外表面保持相合形成完整的圆锥面，使成穴器保持闭合状态；上内杆(52)顶端通过销(55)与杠杆(49)形成移动副，杠杆(49)与杠杠座(50)铰接，杠杠座(50)焊接在上杆(47)的开槽处。特定形状的挡板(59)安装在挡板安装杆(58)上，挡板安装杆(58)通过螺栓连接安装在导轨安装板(31)的特定位置上。当锥体式成穴器保持闭合状态成穴至最深点后开始向上运动时，杠杆(49)外端与挡板(59)接触，在挡板(59)的作用下，内杆与成穴杆发生相对运动，杠杆(49)拉动内杆从锥体(42)侧孔中抬起至一定高度，同时弹簧三(51)进一步压缩，成穴器打开，已经进入锥体(42)的种子落入穴中，随后挡板(59)停止对杠杆(49)的作用，内杆在弹簧三(51)和重力的作用下复位，成穴器闭合。
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