CN114541359A - 一种高立式枝柴沙障铺设机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及荒漠化防治设备技术领域，尤其涉及沙障铺设设备，公开了一种高立式枝柴沙障铺设机。该沙障铺设机包括承载各机构的机架、机架前端的动力传输机构、机架中部的抓杆机构、机架后端的打夯机构、机架顶部的送料机构、机架底部的行进机构。本发明机器选择以枝柴秸秆为材料的高立式沙障进行插杆铺设，插沙障过程为循环运动，由动力传输机构控制两部分不同的运行交替进行；相邻两个运行构成一个循环周期，完成一次完整的插沙障工作，机器移动至下一工作位置，从而对沙面进行等间距的铺设。本发明代替人工铺设沙障工作，适用于大面积荒漠，实现铺设沙障工作的稳定、高效和自动化。

Description

一种高立式枝柴沙障铺设机
技术领域
本发明涉及荒漠化防治设备技术领域，尤其涉及沙障铺设设备，具体是一种高立式枝柴沙障铺设机。
背景技术
风力侵蚀是导致土地荒漠化的因素之一，铺设沙障可有效防治风蚀荒漠化。沙障可分为高立式沙障、低立式沙障、平铺式沙障，其中立式沙障在降低风速的同时，还能有效地滞留跃移沙粒，从而降低输沙率，是实践中采用最为普遍的沙障形式。
目前，在沙面上铺设沙障的方式主要为人工使用铁锹等工具进行铺设，但荒漠化地区面积广阔，铺设沙障工作繁琐，通过人工铺设需要大量劳动力且生产效率低，不利于推动荒漠化防治进程。
现有技术中，存在这样一类沙障铺设机，针对以柴草或秸秆等为沙障材料的低立式沙障进行铺设，申请号为201920197148.7，申请日20190214。该类沙障铺设机的具体实施方式为：拨料机构将沙障材料分拨平铺到地面上，通过压料机构辊压式的碾子将沙障材料从中部压嵌入沙土中，从而实现沙障的铺设。
通过分析，该类沙障铺设机压料碾子由于沙土硬度不易嵌入沙面，铺设沙障效率低，且无法保证沙障铺设后的质量，难以广泛推广使用。
综上可知，现有技术在实际应用方面存在着明显的缺陷，因此，需要研发一种提高沙障铺设效率，并且可以保证沙障铺设质量的自动化沙障铺设机。
发明内容
本发明目的在于针对现有问题，提供一种稳定、高效的自动化沙障铺设机。
为实现上述目的，本发明针对以枝柴沙障为材料的高立式沙障进行插杆铺设，本发明采用的技术方案为：
一种高立式枝柴沙障铺设机包括承载各机构的机架、机架前端的动力传输机构、机架中部的抓杆机构、机架后端的打夯机构、机架顶部的送料机构、机架底部的行进机构。
本发明机器插沙障过程为循环运动，由动力传输机构控制两部分不同的运行：一部分为打夯机构将下方抓杆机构所夹持沙障杆夯入沙土，同时送料机构控制一根沙障杆掉落至抓杆机构顶部抓手中；另一部分为行进机构控制机架前进一段距离，同时抓杆机构将顶部抓手臂所抓取沙障杆旋转至打夯机构下方；两部分不同的运行交替进行，相邻两个运行构成一个循环周期，完成一次完整的插沙障工作，机器移动至下一工作位置，从而对沙面进行等间距的铺设。
进一步说明，所述抓杆机构由中心转轴、四组旋转对称的抓手臂和两侧的凸轮盘构成；所述两凸轮盘镜像相对并间隔固定于机架上，两凸轮盘内侧有凸轮槽，凸轮盘中心嵌有轴承并插入中心转轴；所述中心转轴通过方形滚套将四组抓手臂固定并使其在两凸轮盘中间转动；所述抓手臂分为内杆和外杆，外杆通过上述方形滚套固连于中心转轴，内杆两侧的滑轮杆可在凸轮槽中滑动，并受凸轮槽的限制控制内杆与外杆发生轴向相对运动；内外杆一端有连杆连于抓手臂前端抓手，通过内外杆相对运动可控制抓手开合；通过设计凸轮槽的的形状控制内杆运动轨迹，使抓手运动至上方时张开，便于沙障杆落入，该抓手臂竖直位置即为抓杆位置；抓手抓取沙障杆运动至打夯机构下方即为抓手臂水平的打夯位置，在该位置完成打夯运动后，抓手再次张开与沙障杆脱离，其余位置抓手均为闭合抓握状态；由于四组抓手臂旋转对称，且抓杆位置与打夯位置相隔四分之一圆周，因此满足当任一抓手臂处于打夯位置时，总有一抓手臂处于抓杆位置，可满足打夯运动和送料运动的同时进行；抓手臂从抓杆位置旋转四分之一圆周运动至打夯位置，即完成一次抓杆运动；此外，通过设计方形滚套各个面上固定槽的位置，使四组抓手臂在整机移动方向依次左右偏置，便于沙障杆依次插入沙土后紧密排列。
进一步说明，所述打夯机构由夯锤、夯锤限位框、夯锤连杆、销钉和两对转盘构成；所述两转盘镜像相对放置并通过圆心的转轴分别连于机架上，两转盘由盘边缘销钉联结，使两转盘可同步转动；所述销钉通过连杆连于夯锤，可拉动夯锤运动；所述夯锤由上下两限位框将运动限制为竖直往复运动，可实现对下方沙障杆进行打夯，使其竖直插入沙土；转盘旋转一周，夯锤竖直往复一次，完成一次打夯运动。
进一步说明，所述送料机构由送料架、挡板、挡片和挡片转轴构成；所述送料架可容纳储存沙障杆，并可使沙障杆沿送料架轨道滑落；所述挡片为优弧弓形，通过其中心的转轴连接于机架上，并可随转轴旋转；挡片每旋转一周可在缺口处控制一根沙障杆通过并沿送料架轨道滑落，该沙障杆被挡板阻挡后掉入下方抓杆机构的张开抓手中，完成一次送料运动。
进一步说明，所述行进机构由主动轮轴、从动轮轴、滚轮构成；所述主动轮轴两端固定滚轮并位于动力传输机构下方连于机架；所述从动轮轴固定滚轮并位于打夯机构下方连于机架；当动力传输机构将动力传输到主动轮轴上时，主动轮轴使滚轮转动并带动机架移动。
进一步说明，所述动力传输机构由电机、主动轴、上从动轴、下从动轴、齿轮、半齿轮、反转齿轮轴和同步带构成；所述主动轴和上下两从动轴通过两端架子连于机架，主动轴中部固定半齿轮，上下两从动轴中部固定齿轮；所述电机通过皮带将动力输入主动轴，使主动轴带动半齿轮连续旋转并交替与上下两从动轴中部齿轮啮合；通过设计齿轮、半齿轮的模数和半径，使半齿轮旋转一周，所啮合齿轮带动上下两从动轴各自转动一周，且任一从动轴转动时另一从动轴静止，可实现动力交替传递到上从动轴和下从动轴中；所述上从动轴两端分别有同步带连接打夯机构的转盘转轴和送料机构的挡片转轴，上从动轴输入动力旋转一周，两同步带分别带动转盘转轴和挡片转轴各自旋转一周，同时完成一次打夯运动和送料运动；所述下从动轴一端有同步带连接抓杆机构的中心转轴，另一端固定齿轮与反转齿轮轴啮合，反转齿轮轴通过同步带连接行进机构的主动轮轴，下从动轴输入动力旋转一周，控制抓杆机构中心转轴旋转四分之一圆周和主动轮轴旋转一定角度，完成一次抓杆运动同时整机前移一定距离；通过动力传输机构的动力交替传输到上从动轴和下从动轴中，可实现两部分不同的运行交替进行，相邻两个运行构成一个循环周期，完成一次完整的插沙障工作。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明提供的沙障铺设机选择以枝柴沙障为材料的高立式沙障进行插杆铺设，通过抓手的夹持固定和夯锤的竖直打夯使沙障插入沙土，满足沙障铺设较深的入土深度，使沙障铺设后不易被风沙破坏，并且保证了较大的立地高度，有效降低地表风速并减轻风蚀。
(2)本发明提供的沙障铺设机操作简便，只需将沙障杆装填入送料机构的送料架中，通过电机输入动力驱动各部分机构的运动，便可将沙障杆沿铺设路径依次插入沙面，完成高立式枝柴沙障的铺设工作，实现铺设沙障的自动化。
(3)本发明提供的沙障铺设机工作过程为循环运动，通过动力传输机构控制循环周期内两种不同的运行，每个工作循环完成一次插沙障运动，保证铺设沙障工作稳定高效，便于对大面积荒漠进行铺设。
(4)本发明提供的沙障铺设机整体为机械结构，动力由可调速电机输入，通过机械结构控制插沙障过程，工作结构简单，便于机器维护的同时节约了生产成本，利于在荒漠极端环境中延长工作寿命，保证了机器铺设沙障工作的稳定可靠。
(5)本发明提供的沙障铺设机对抓杆机构进行设计，通过将四组旋转的抓手臂沿行进方向依次左右偏置，可控制沿铺设方向的沙障杆依次左右偏置分布，从而缩短了相邻两沙障杆的间距，减小了所铺设沙障的孔隙度，达到更好的防风固沙效果。
附图说明
图1是本发明整体的轴测图。
图2是本发明整体的后视图。
图3是本发明整体去除电机的轴侧图。
图4是本发明抓杆机构的部分结构图。
图5是本发明抓杆机构中抓手臂的正视图。
附图标号说明如下：
1机架；2-1凸轮盘；2-2中心转轴；2-3轴承；2-4方形滚套；2-5外杆；2-6内杆；2-7滑轮杆；2-8抓手连杆；2-9抓手；2-10滑轮；3-1夯锤限位框；3-2夯锤；3-3转盘；3-4销钉；3-5夯锤连杆；4-1送料架；4-2挡板；4-3挡片转轴；4-4挡片；4-5挡片同步带；5-1主动轴；5-2上从动轴；5-3下从动轴；5-4半齿轮；5-5上齿轮；5-6下齿轮；5-7打夯同步带；5-8送料同步带；5-9抓杆同步带；5-10反转齿轮轴；5-11行进同步带；6-1滚轮；6-2从动轮轴；6-3主动轮轴；7-1电机；7-2电机带轮；7-3皮带；8沙障杆。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅为表述本发明的一种较佳实施例，仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1所示，本发明提供了一种高立式枝柴沙障铺设机，包括承载各机构的机架1、机架前端的动力传输机构5、机架中部的抓杆机构2、机架后端的打夯机构3、机架顶部的送料机构4、机架底部的行进机构6。
以本发明设备的具体工作过程为例，本发明的工作原理如下：
当需要进行沙障铺设工作时，将批量沙障杆8放入送料架4-1中，所述送料架4-1下方为倾斜滑道且在滑道下方设置有两组挡片4-4(参见图2图3)，所述挡片4-4由挡片转轴4-3通过挡片同步带4-5控制其旋转；挡片4-4旋转一周，可通过其缺口位置控制送料架4-1中一根沙障杆8沿滑道滑落，被挡板4-2阻挡后进入抓杆机构2的顶部张开抓手2-9中，完成一次送料运动。
进一步的，所述抓杆机构2工作主体由四组旋转对称的抓手臂(2-5至2-10)构成(参见图4图5)，每个抓手臂由外杆2-5和内杆2-6构成且两杆可相对轴向滑动，内外杆(2-5,2-6)轴向滑动可通过抓手连杆2-8控制抓手2-9开合；抓手臂外杆2-5通过方滚套2-4固连于中心转轴2-2中央，中心转轴2-2通过轴承2-3在凸轮盘2-1中心旋转；抓手臂内杆2-6固连的滑轮杆2-7可在凸轮盘2-1内侧凸轮槽中滑动，通过设计凸轮槽形状可通过滑轮杆2-7控制内杆2-6与外杆2-5相对轴向滑动，从而控制抓手2-9开合；沙障杆8经过送料机构落入抓杆机构2顶部张开抓手后，抓手臂随中心转轴2-2旋转四分之一圆周，旋转过程中抓手2-9闭合，抓手臂从竖直的抓杆位置变为水平的打夯位置，完成一次抓杆运动；此时沙障杆8竖直并位于打夯机构3下方。
此时，在抓杆机构2工作的同时，所述行进机构6可通过主动轮轴6-3旋转带动从动轮轴6-2和滚轮6-1旋转(参见图2)，使机器前进一小段距离。
进一步的，所述打夯机构3工作主体夯锤3-2通过夯锤连杆3-5连于固定在两转盘3-3间的销钉3-4上(参见图1图3)，转盘3-3随转轴旋转一周，可通过连杆3-5控制夯锤3-2在夯锤限位框3-1的约束下向下往复运动一次，将位于夯锤3-2下方的沙障杆8夯入沙面，完成一次打夯运动，机器从而完成一次插沙障工作。
此时，在打夯机构3工作的同时，送料机构4同时工作，控制一根沙障杆8沿滑道滑落进入抓杆机构2中，完成一次送料运动，机器从而进入下一根沙障杆8的插沙障工作。
此外，设置于机架1前端的动力传输机构5可控制上述四种运动(参见图1、图3)，并将四种运动分为上述两两同时工作的两部分运行；所述动力传输机构5由电机7-1通过电机带轮7-2和皮带7-3将动力输入主动轴5-1中，主动轴5-1带动中央固定的半齿轮5-4连续旋转并交替与上齿轮5-5和下齿轮5-6啮合，从而带动上从动轴5-2和下从动轴5-3依次交替旋转；当上从动轴5-2旋转时，通过送料同步带5-8和打夯同步带5-7控制挡片转轴4-3和转盘3-3旋转，同时完成一次打夯运动和送料运动；当下从动轴5-3旋转时，通过抓杆同步带5-9和反转齿轮轴5-10带动的行进同步带5-11控制中心转轴2-2和主动轮轴6-3旋转，完成一次送料运动同时控制机器前移一段距离。
为了防止本发明机器在铺设沙障过程中进行抓杆运动时抓手2-9所夹持的沙障杆8与上一根已经铺设好的沙障相干涉，本发明对抓杆机构2中的方形滚套2-4进行设计(参见图4)；将方形滚套2-4四个面上的固定槽依次左右偏置，使抓手臂(2-5至2-10)通过外杆2-5固定在方形滚套2-4上时沿行进方向交替左右偏置；以此经过抓杆运动和打夯运动，使所铺设的沙障杆8沿铺设方向交替左右偏置分布，防止铺设时相互干涉且保证沙障排列更加紧密，达到更好的防风固沙效果。
本发明提供的沙障铺设机，其操作过程如下：
使用者将足量沙障杆8装填进送料机构4的送料架4-1中，将本发明机器通过底部滚轮6-1移动至待铺设沙障的沙面上，沿铺设方向放置，打开电源开关并启动电机7-1，机器便沿铺设方向前进并等间距的在沙面上铺设沙障，实现稳定、高效、自动化铺设沙障。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为可实现本发明目的的等效置换方式，但这些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 (6)

1.一种高立式枝柴沙障铺设机，其特征在于：承载各机构的机架(1)、机架前端的动力传输机构(5)、机架中部的抓杆机构(2)、机架后端的打夯机构(3)、机架顶部的送料机构(4)、机架底部的行进机构(6)。
2.根据权利要求1所述的高立式枝柴沙障铺设机，其特征在于：所述抓杆机构(2)由中心转轴(2-2)、四组旋转对称的抓手臂和两侧的凸轮盘(2-1)构成；所述两凸轮盘(2-1)镜像相对并间隔固定于机架(1)上，两凸轮盘(2-1)内侧有凸轮槽，凸轮盘(2-1)中心嵌有轴承并插入中心转轴(2-2)；所述中心转轴通过方形滚套(2-4)将四组抓手臂固定并使其在两凸轮盘(2-1)中间转动；所述抓手臂分为内杆(2-6)和外杆(2-5)，外杆(2-5)通过上述方形滚套(2-4)固连于中心转轴(2-2)，内杆(2-6)两侧的滑轮杆(2-7)可在凸轮槽中滑动，并受凸轮槽的限制控制内杆(2-6)与外杆(2-5)发生轴向相对运动；内外杆一端有连杆连于抓手臂前端抓手(2-9)，通过内外杆相对运动可控制抓手(2-9)开合。
3.根据权利要求2所述的高立式枝柴沙障铺设机，其特征在于：所述打夯机构(3)由夯锤(3-2)、夯锤限位框(3-1)、夯锤连杆(3-5)、销钉(3-4)和两对转盘(3-3)构成；所述两转盘(3-3)镜像相对放置并通过圆心的转轴分别连于机架(1)上，两转盘(3-3)由盘边缘销钉(3-4)联结，使两转盘(3-3)可同步转动；所述销钉(3-4)通过夯锤连杆(3-5)连于夯锤(3-2)，可拉动夯锤(3-2)运动；所述夯锤(3-2)由上下两夯锤限位框(3-1)将运动限制为竖直往复运动，可实现对下方沙障杆(8)进行打夯，使其竖直插入沙土。
4.根据权利要求3所述的高立式枝柴沙障铺设机，其特征在于：所述送料机构(4)由送料架(4-1)、挡板(4-2)、挡片(4-4)和挡片转轴(4-3)构成；所述送料架(4-1)可容纳储存沙障杆(8)，并可使沙障杆(8)沿送料架轨道滑落；所述挡片(4-4)为优弧弓形，通过其中心的转轴连接于机架上，并可随转轴旋转；所述挡板(4-2)固定于机架(1)，可阻挡沙障杆(8)并使其掉落至抓杆机构(2)的抓手(2-9)中。
5.根据权利要求4所述的高立式枝柴沙障铺设机，其特征在于：所述行进机构(6)由主动轮轴(6-3)、从动轮轴(6-2)、滚轮(6-1)构成；所述主动轮轴(6-3)两端固定滚轮(6-1)并位于动力传输机构(6)下方连于机架(1)；所述从动轮轴(6-2)固定滚轮(6-1)并位于打夯机构(3)下方连于机架(1)。
6.根据权利要求5所述的高立式枝柴沙障铺设机，其特征在于：所述动力传输机构(5)由电机(7-1)、主动轴(5-1)、上从动轴(5-2)、下从动轴(5-3)、半齿轮(5-4)、上齿轮(5-5)、下齿轮(5-6)和同步带构成；所述主动轴(5-1)和上下两从动轴通过两端架子连于机架(1)，主动轴(5-1)中部固定半齿轮(5-4)，上下两从动轴中部固定齿轮；所述电机(7-1)通过皮带(7-3)将动力输入主动轴(5-1)，使主动轴(5-1)带动半齿轮(5-4)连续旋转并交替与上齿轮(5-5)和下齿轮(5-6)啮合；所述上从动轴(5-2)两端分别有同步带连接打夯机构的转盘(3-3)转轴和送料机构的挡片转轴(4-3)；所述下从动轴(5-3)一端有同步带连接抓杆机构的中心转轴(2-2)，另一端固定齿轮与反转齿轮轴(5-10)啮合，反转齿轮轴(5-10)通过同步带连接行进机构的主动轮轴(6-3)。
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