CN113818423A

CN113818423A - 草方格铺草机

Info

Publication number: CN113818423A
Application number: CN202111205751.3A
Authority: CN
Inventors: 韩琪; 方子雄; 张杭媚; 苏晓鑫; 李康龙; 廖欣馨
Original assignee: Beijing Institute of Technology Zhuhai
Current assignee: Beijing Institute of Technology Zhuhai
Priority date: 2021-10-15
Filing date: 2021-10-15
Publication date: 2021-12-21
Also published as: CN115262518A

Abstract

本发明公开了一种草方格铺草机，包括底盘、草帘平台、送料机构、切割机构和滚压机构；所述底盘，所述底盘具有行走轮，用于使草方格铺草机具有自行走能力或方便草方格铺草机在牵引设备牵引作用下行进；所述草帘平台设于底盘上方，并供草帘铺设于其上；所述送料机构用于将草帘沿草帘铺设于草帘平台；所述切割机构设于草帘平台上方并用于切断铺设于草帘平台上的草帘；所述滚压机构设于草帘平台上方并用于将所切割的草帘压入沙土中。通过设置草帘平台、送料机构、切割机构和滚压机构，全程只需要一人将卷有草帘的滚筒安装于底盘上，即可实现草帘的自动送料、切割和压草功能，节约人工，提高草方格铺设效率和铺草质量。

Description

草方格铺草机

技术领域

本发明属于治沙设备技术领域，特别是一种草方格铺草机。

背景技术

沙漠化，是因为人类过度追求经济活动导致生态系统遭到破坏，从而使得非沙漠的地区出现了类似沙漠景观的环境变化过程。土地沙化是环境退化的标志，是环境不稳定的正反馈过程。如不采取根本措施，土地风蚀沙化过程不仅不会自动停止，反而会加剧发展。

目前，国家治理土地沙漠化的手段之一为设置沙障，包括草方格沙障、黏土沙障等。其中草方格沙障使用麦草、稻草、芦苇等材料，在流动沙丘上扎成挡风墙，以削弱风力的侵蚀，同时有截留降雨的作用，能提高沙层的含水量，有利于沙生植物的生长。

我国目前普遍使用仍是传统的草方格铺设技术，草方格制作的主要步骤为整理麦草、放置麦草和踩压成型。工作人员带上手套，抓起适量麦草迎风拍打，将碎麦草和较短的麦草拍落，留下适合成为草方格的长麦草。整理好麦草之后，工作人员会把麦草沿着已经画好的正方形方格放置，并在放置的时候保持麦草的厚度一定。最后将放置好的麦草利用铁锹沿着正方形方格的方向用力向下挤压，麦草的两侧因为铁锹的的施力会自然立起，从而形成一到由麦草组成的天然屏障。麦草竖立后，工作人员会把周围的土往麦草的根部踩压，以此加强麦草屏障的稳定性。草方格沙障需要耗费大量的人力物力，在铺设过程中费工非常大，还需要人工维护，在制作草方格时需要人工筛选麦草和制作。

宁夏如今使用的是刷状网绳式草方格沙障治沙技术。工人们需要使用专门的草方格沙障材料生产装置来提前把草绳和刷状草帘固定在一起，从而得到一定数量的刷状网绳。制作完毕后，工人需要将其搬运至货车运送到所需要治理的地区。制作草方格的过程里，工人们需要两人一组，将制作好的刷状网绳以1m×1m的规格铺设在沙地上。只需要3分钟，就可以制作一个8m²面积的网绳式草方格沙障。与传统的草方格沙障的制作模式相比，网绳式草方格沙障只是将四周固定，网绳交叉处则用绳子捆绑固定即可。此方法虽然在一定程度上提高了制作效率和降低成本，但是仍然需要一定的人力。

相对于半自动化机械，草帘铺设机器人极大程度上降低人力成本，机械结构还可以保证草方格沙障的防沙效果，减少后续维护工序。草帘铺设机器人主要是由牵引车、纵向铺设机构和横向铺设机构组成，沙漠车作牵引，纵向铺设机构和横向铺设机构执行铺设草方格的任务。该机器人可以实现草方格沙障的自动化生产和制作，但是在铺设过程中需要反复停顿，虽然相比传统方法提高了效率，节省了人力，但是结果仍然是不尽人意的，应当有更好的解决方法，实现节约人力的同时兼顾更高的效率。

发明内容

本发明的目的在于改善现有技术的缺点，提供一种节约人工、提高铺草效率和铺草质量的草方格铺草机。

其技术方案如下：

一种草方格铺草机，包括底盘、草帘平台、送料机构、切割机构和滚压机构；所述底盘，所述底盘具有行走轮，用于使草方格铺草机具有自行走能力或方便草方格铺草机在牵引设备牵引作用下行进；所述草帘平台设于底盘上方，并供草帘铺设于其上；所述送料机构用于将草帘沿草帘铺设于草帘平台；所述切割机构设于草帘平台上方并用于切断铺设于草帘平台上的草帘；所述滚压机构设于草帘平台上方并用于将所切割的草帘压入沙土中。

在其中一个实施例中，所述送料机构包括轴向与行进方向相同的滚筒及驱动滚筒转动的电机，所述滚筒可转动地将卷绕在其上的草帘展开在草帘平台上并沿草帘平台逐渐延伸到切割机构下方。

在其中一个实施例中，所述切割机构包括可切断草帘上的草帘线的切割刀片及驱动切割刀片上下运动的切割气缸，所述切割气缸靠近所述滚筒设置。

在其中一个实施例中，所述滚筒设有两个，两个所述滚筒的排布方向垂直于行进方向；所述滚压机构包括均设于两个滚筒之间并垂直于滚筒的丝杆、滑块、滚压气缸、连杆机构及两个滚压轮，所述滑块套设于丝杆上，所述滚压气缸固定于所述滑块，其活塞杆连接于连杆机构，两个所述滚压轮均与连杆机构连接并且两个滚压轮与连杆的连线之间相互垂直，所述丝杆可被驱动正转或反转以使滑块沿丝杆来回移动，所述连杆机构可被滚压气缸的活塞杆驱动实现两个滚压轮的切换。

在其中一个实施例中，所述切割机构设有两个，两个所述切割机构一一对应靠近两个滚筒设置，并且位于滚筒与丝杆之间。

在其中一个实施例中，草方格铺草机还包括草帘长度检测组件，其包括两个间隔设置的传感器，两个传感器均设于两个滚筒之间并在草帘先后经过两个传感器时输出表征草帘长度满足需求的电信号。

在其中一个实施例中，两个传感器均为超声波传感器。

在其中一个实施例中，所述草帘平台及底盘均开设有压草槽，所述压草槽设于草帘平台宽度方向的中间并沿草帘平台长度方向延伸，所述滚压轮设于压草槽的正上方。

在其中一个实施例中，所述草帘平台靠近送料机构的端部连接有导向坡面。

在其中一个实施例中，草方格铺草机还包括防风防沙盖，所述防风防沙盖与底盘连接并限定出容腔，所述草帘平台、送料机构、切割机构及滚压机构均设于所述容腔，并且切割机构和滚压机构均与防风防沙盖固定。

本发明所提供的技术方案具有以下的优点及效果：

通过设置草帘平台、送料机构、切割机构和滚压机构，全程只需要一人将卷有草帘的滚筒安装于底盘上，即可实现草帘的自动送料、切割和压草功能，节约人工，提高草方格铺设效率和铺草质量。

附图说明

此处的附图，示出了本发明所述技术方案的具体实例，并与具体实施方式构成说明书的一部分，用于解释本发明的技术方案、原理及效果。

除非特别说明或另有定义，不同附图中，相同的附图标记代表相同或相似的技术特征，对于相同或相似的技术特征，也可能会采用不同的附图标记进行表示。

图1是本发明实施例的草方格铺草机的立体结构示意图；

图2是图1所示的草方格铺草机去掉防风防沙盖后的立体结构示意图；

图3是本发明实施例的送料机构、切割机构和滚压机构组装关系图；

图4a-4d为本发明的草帘铺设机铺草的效果示意图,图4a和图4b示出牵引方向的速度与滚压机构速度之间的关系，4c示出草帘铺设路线，图4d为整体草方格铺设效果图，其中，v₁为滚压轮速度，v₂为牵引车速度，v₃为草方格铺设速度，s为单排草方格铺设实际效果。

附图标记说明：

10、底盘；20、防风防沙盖；30、草帘平台；31、压草槽；32、导向坡面；40、送料机构；41、滚筒；50、切割机构；51、切割气缸；52、切割刀片；60、滚压机构；61、安装块；62、丝杆；63、滑块；64、滚压气缸；65、连杆机构；66、滚压轮；100、草方格铺草机；101、行走轮；200、拖车钩。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照说明书附图对本发明的具体实施例进行更详细的描述。

除非特别说明或另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在结合本发明的技术方案以现实的场景的情况下，本文所使用的所有技术和科学术语也可以具有与实现本发明的技术方案的目的相对应的含义。

除非特别说明或另有定义，本文所使用的“第一、第二…”仅仅是用于对名称的区分，不代表具体的数量或顺序。

除非特别说明或另有定义，本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

需要说明的是，当元件被认为“固定于”另一个元件，它可以是直接固定在另一个元件上，也可以是存在居中的元件；当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件，也可以是同时存在居中元件；当一个元件被认为是“安装在”另一个元件，它可以是直接安装在另一个元件，也可以是同时存在居中元件。当一个元件被认为是“设在”另一个元件，它可以是直接设在另一个元件，也可以是同时存在居中元件。

如图1至图3所示，本发明涉及一种草方格铺草机100，用于自动切割草帘并将其压入沙土中，大大节约人工，提高铺草效率和铺草质量。该草方格铺草机100可设置自行走机构，实现行走功能，或者通过拖车钩200与牵引车连接在牵引车的牵引下沿预设方向进行铺草。

所述草方格铺草机100包括底盘10、防风防沙盖20、草帘平台30、送料机构40、切割机构50及滚压机构60，所述底盘10与防风防沙盖20限定出容腔，所述草帘平台30、送料机构40、切割机构50及滚压机构60均位于所述容腔内。

所述底盘10的角端设有行走轮101，所述行走轮101优选为滚轮，方便草方格铺草机100在沙地上行走。

所述草帘平台30固定于底盘10上方，草帘平台30具有平面和连接于平面两端的导向坡面32，所述平面用于供草帘展开铺设于其上，所述导向坡面32用于对草帘活动方向进行导向，以保证草帘顺利传输和展开。草帘平台30沿宽度方向的中部开设有压草槽31，所述压草槽31宽度为100mm，压草槽沿草帘平台长度方向延伸。

所述送料机构40包括滚筒41及驱动滚筒41转动的驱动电机，所述滚筒41的轴向与草方格铺草机100的行进方向相同，滚筒41上卷绕有成品草帘，所述滚筒41设于导向坡面32的上方，并可转动地使草帘掉落于导向坡面32，并使草帘沿平面展开。

所述切割机构50设于草帘平台30上方，并靠近滚筒41设置，用于切割草帘的草帘线，从成品草帘中切割出所需的草帘段。所述切割机构50包括切割刀片52及驱动切割刀片52升降的切割气缸51。

所述滚压机构60用于将切割出的草帘段压入沙土内，完成草方格的铺设。所述滚压机构60包括滚压轮66，所述滚压轮66可被驱动从压草槽31穿出，滚动地将草帘段压入沙土中。其中，滚压轮66的行走方向与草方格铺草机100的行进方向(若草方格铺草机100被牵引行进，则为牵引方向)垂直。

在一种实施方式中，所述送料机构40设有两个，两个送料机构40沿垂直于行进方向的方向排布，即两个送料机构40设在行进方向的左右两侧。所述切割机构50设有两个，分别靠近两个滚筒41设置。

所述滚压轮66设有两个，所述滚压机构60还包括丝杆62、滑块63、滚压气缸64和连杆机构65，所述丝杆62垂直于滚筒41，并连接于两个切割机构50之间，所述滑块63套设于丝杆62并可沿丝杆62滑动，所述滚压气缸64固定于滑块63，所述连杆机构65连接于滚压气缸64的活塞杆，两个所述滚压轮66与连杆机构65连接并且两个滚压轮66与连杆机构65的连线之间垂直，所述丝杆62可被驱动正转或反转，以驱动滑块63向左或向右滑动，所述连杆机构65可被滚压气缸64驱动实现两个滚压轮66的切换。通过两个滚压轮的交替工作，以及丝杆滑块的往复运动，实现草方格之间的无缝衔接，在提高了草方格铺设效率的同时还保证了草方格的铺设质量。

较佳地，草方格铺草机100还包括草帘长度检测组件，其包括两个间隔设置的传感器(未示出，下同)，两个传感器均设于两个滚筒41之间并在草帘先后经过两个传感器时输出表征草帘长度满足需求的电信号。由此，可以自动识别草帘的展开长度，使得切割的草料段的长度相同，提高一致性，从而提高草方格铺设效果。优选地，两个传感器均为超声波传感器，其可设于草帘平台上或草帘平台上方，两传感器之间的间距可根据所需切割的草帘段长度设置，在本实施方式中，两传感器的间距为一米。

所述切割气缸51固定于防风防沙盖20，所述丝杆62通过安装块61固定于防风防沙盖20的下方。通过设置防风防沙盖20，即可实现防风沙功能，对草方格铺设机内部机构进行保护，延长使用寿命，也可提供切割机构50和滚压机构60的固定位置，方便草方格铺草机100的结构设置。

请结合图4a-图4d，本发明中，草方格铺草机100的工作原理具体如下：

设初始状态时滑块63位于草帘平台30左侧，滚压气缸64收缩。此时右侧的送料机构40工作，电机启动，草帘被平铺在草帘平台30上，当传感器检测到草帘平台30上的草帘已经铺设到1米时，发出信号，右侧切割机构50工作，剪断草帘(即切出一段长度为1米的草帘段)，同时滚压气缸64的活塞杆伸出，连杆机构65工作，使得一个滚压轮66将该段草帘往下压入沙中15mm至25mm。然后草方格铺草机100前进，行驶速度为v₂，方向向下，同时丝杆62启动，滚压轮66速度为v₁，方向向右，丝杆62带动连杆机构65移动，便在地面上铺设出长为1米且与草方格铺草机100运动方向成45°夹角的干草排。

在丝杆62启动的同时，位于草帘平台30左侧的送料机构40开始工作，将草帘从左侧开始平铺在草帘平台30上，当丝杆62运动至草帘平台30右侧，此时左侧的送料机构40也恰好在草帘平台30上铺出1米的草帘，此时位于左侧的切割机构50工作，将草帘剪断，同时连杆机构65工作，滚压气缸64的活塞杆收缩，切换到另一个滚压轮66将草帘往下压入沙中15mm至25mm。随后丝杆62反转，连杆机构65往左侧移动，在地面上铺设出长为1米且与草方格铺草机100运动方向成135°夹角的干草排。

通过对上述运动过程的重复循环，从而在地面上铺设出1米×1米的草方格，如图4d所示。当送料机构40中滚筒41上的草帘用完时，可以通过直接更换滚筒41来快速更换草帘。

相对于现有的草方格铺设技术，首先，草帘铺设机器人需要横向和纵向两个插刀，属于间歇式铺设。而本发明的草方格铺草机100只用一个滚压机构60就可以实现横向和纵向两个方向的草方格沙障制作，属于连续铺设，可以提高铺设效率。除此之外，草帘铺设机器人的横向插刀和纵向插刀需要频繁抬起和放下，为了不影响草方格沙障的铺设，抬起和放下插刀的时间越小越好。但是提高速度会给机器本身带来一定的冲击力，不利于长期使用。而本发明的草方格铺草机100采用滚压气缸64驱动连杆机构65的方式旋转切换两个滚轮，对牵引车基本无冲击力，延长了铺草机的使用寿命。

其次，草帘铺设机器人在工作过程中需要每行驶1米停止一次，频繁的启动停止将导致误差增大，同时会使驾驶人员因为惯性而前后摇摆从而导致身体不适，不利于工作。而本发明的全自动草方格铺槽机在工作过程中不需要停止，可以减少驾驶员的不适感，也提高了铺草效率。

引用图纸说明时，是对出现的新特征进行说明；为了避免重复引用图纸导致描述不够简洁，在表述清楚的情况下已描述的特征，图纸不再一一引用。

以上实施例的目的，是对本发明的技术方案进行示例性的再现与推导，并以此完整的描述本发明的技术方案、目的及效果，其目的是使公众对本发明的公开内容的理解更加透彻、全面，并不以此限定本发明的保护范围。

以上实施例也并非是基于本发明的穷尽性列举，在此之外，还可以存在多个未列出的其他实施方式。在不违反本发明构思的基础上所作的任何替换与改进，均属本发明的保护范围。

Claims

1.一种草方格铺草机，其特征在于，包括底盘、草帘平台、送料机构、切割机构和滚压机构；所述底盘，所述底盘具有行走轮，用于使草方格铺草机具有自行走能力或方便草方格铺草机在牵引设备牵引作用下行进；所述草帘平台设于底盘上方，并供草帘铺设于其上；所述送料机构用于将草帘沿草帘铺设于草帘平台；所述切割机构设于草帘平台上方并用于切断铺设于草帘平台上的草帘；所述滚压机构设于草帘平台上方并用于将所切割的草帘压入沙土中。

2.如权利要求1所述的草方格铺草机，其特征在于，所述送料机构包括轴向与行进方向相同的滚筒及驱动滚筒转动的电机，所述滚筒可转动地将卷绕在其上的草帘展开在草帘平台上并沿草帘平台逐渐延伸到切割机构下方。

3.如权利要求2所述的草方格铺草机，其特征在于，所述切割机构包括可切断草帘上的草帘线的切割刀片及驱动切割刀片上下运动的切割气缸，所述切割气缸靠近所述滚筒设置。

4.如权利要求2所述的草方格铺草机，其特征在于，所述滚筒设有两个，两个所述滚筒的排布方向垂直于行进方向；

所述滚压机构包括均设于两个滚筒之间并垂直于滚筒的丝杆、滑块、滚压气缸、连杆机构及两个滚压轮，所述滑块套设于丝杆上，所述滚压气缸固定于所述滑块，其活塞杆连接于连杆机构，两个所述滚压轮均与连杆机构连接并且两个滚压轮与连杆的连线之间相互垂直，所述丝杆可被驱动正转或反转以使滑块沿丝杆来回移动，所述连杆机构可被滚压气缸的活塞杆驱动实现两个滚压轮的切换。

5.如权利要求4所述的草方格铺草机，其特征在于，所述切割机构设有两个，两个所述切割机构一一对应靠近两个滚筒设置，并且位于滚筒与丝杆之间。

6.如权利要求4所述的草方格铺草机，其特征在于，还包括草帘长度检测组件，其包括两个间隔设置的传感器，两个传感器均设于两个滚筒之间并在草帘先后经过两个传感器时输出表征草帘长度满足需求的电信号。

7.如权利要求6所述的草方格铺草机，其特征在于，两个传感器均为超声波传感器。

8.如权利要求4所述的草方格铺草机，其特征在于，所述草帘平台及底盘均开设有压草槽，所述压草槽设于草帘平台宽度方向的中间并沿草帘平台长度方向延伸，所述滚压轮设于压草槽的正上方。

9.如权利要求1所述的草方格铺草机，其特征在于，所述草帘平台靠近送料机构的端部连接有导向坡面。

10.如权利要求1所述的草方格铺草机，其特征在于，还包括防风防沙盖，所述防风防沙盖与底盘连接并限定出容腔，所述草帘平台、送料机构、切割机构及滚压机构均设于所述容腔，并且切割机构和滚压机构均与防风防沙盖固定。