CN115349329B - 基于空气弹簧的大豆-玉米带状复合种植播种悬架机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及耕种农具技术领域，且公开了基于空气弹簧的大豆‑玉米带状复合种植播种悬架机构，包括机架、框体、龙门架和控制系统，龙门架固定在框体的上端，龙门架的两个竖直部均设有安装板，两个安装板的侧壁均连接有支撑机构，支撑机构与龙门架配合用于支撑框体，同时也能调节框体的离地高度，框体的一侧固定连接有两个固定杆，两个固定杆之间共同固定连接有横轴。该基于空气弹簧的大豆‑玉米带状复合种植播种悬架机构，可以通过空气弹簧支撑悬架机构，适应不同地面平整度、湿度以及牵引机械等带来的振动影响，同时悬挂机构能够主动做出对应性的刚度改变，使物料排种器对振动参数的适应性增强，达到播种稳定性要求。

Description

基于空气弹簧的大豆-玉米带状复合种植播种悬架机构

技术领域

本发明涉及耕种农具技术领域，具体为基于空气弹簧的大豆-玉米带状复合种植播种悬架机构。

背景技术

玉米和大豆是重要的粮食和饲料，在粮食生产种占比较大，如何朝着省时省力、高产高效的方向发展，对农作物的增产增收有着很深的影响，也是现代农业当下所需要解决的问题，播种是生产过程中最关键的一环，对作物的产量、品质有着直接的关系，玉米大豆带状复合种植可充分提高光能、养分、水分的利用率，从而实现增产增收，因此，对于大豆玉米复合播种机来说，实现精确控制玉米、大豆的播深以及播种精度，不仅能提高作物的产量和工作效率，对我国智能农业装备的精准化、智能化的促进和实现智能农业的发展具有重要的意义。

目前，现有的免耕播种机存在一些明显的缺陷，传统的播种单体与机架通过卡式刚性连接，悬挂连接机构刚度-阻尼为固定值，开沟深度与镇压轮压实力无法调节，对于连接播种单体与机架弹簧，没有完善的自适应改变其弹簧刚度的体系，使的种子排种器无法适应悬挂系统传递的振动参数，因此无法达到播种稳定性的要求。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了基于空气弹簧的大豆-玉米带状复合种植播种悬架机构，具备通过空气弹簧支撑悬架机构，适应不同地面平整度、湿度以及牵引机械等带来的振动影响，同时悬挂机构能够主动做出对应性的刚度改变，使物料排种器对振动参数的适应性增强，达到播种稳定性要求等优点，解决了传统的播种单体与机架通过卡式刚性连接，悬挂连接机构刚度-阻尼为固定值，开沟深度与镇压轮压实力无法调节，对于连接播种单体与机架弹簧，没有完善的自适应改变其弹簧刚度的体系，使的种子排种器无法适应悬挂系统传递的振动参数，因此无法达到播种稳定性的要求的问题。

（二）技术方案

为实现上述的目的，本发明提供如下技术方案：基于空气弹簧的大豆-玉米带状复合种植播种悬架机构，包括机架、框体、龙门架和控制系统，所述龙门架固定在框体的上端，所述龙门架的两个竖直部均设有安装板，两个所述安装板的侧壁均连接有支撑机构；

所述支撑机构与龙门架配合用于支撑框体，同时也能调节框体的离地高度；

所述框体的一侧固定连接有两个固定杆，两个所述固定杆之间共同固定连接有横轴，所述横轴的轴壁上连接有多个镇压机构，多个所述镇压机构的压实力度依据土壤的墒情单独调节；

所述框体的一端通过四杆机构与机架连接。

优选的，所述支撑机构包括支撑架，所述支撑架固定在安装板的一侧，所述支撑架与安装板之间通过滚动轴承转动连接有两个齿轮轴，两个所述齿轮轴相互啮合，所述安装板的一侧设有两个摇臂，且两个摇臂分别与两个齿轮轴的轴壁固定连接，所述支撑架的上端通过第一销钉转动连接有液压缸，所述液压缸的输出端通过第二销钉与其中一个所述摇臂转动连接；

所述摇臂通过第一销轴转动连接有两个V型板，两个所述V型板的弯折处共同固定连接有支撑臂，所述支撑臂的一端通过止推轴承转动连接有地轮，两个V型板之间通过第二销轴转动连接有第一空气弹簧，所述第一空气弹簧的另一端通过第三销轴与摇臂转动连接。

优选的，所述摇臂上通过第一转轴转动连接有定位杆，两个所述V型板之间通过通孔套接有限位杆，所述限位杆的杆壁上通过通孔与定位杆的杆壁套接，且定位杆的一端穿过通孔并固定连接有限位块。

优选的，所述安装板的一侧固定连接有半轴，所述半轴的轴壁通过滚动轴轴承与龙门架的竖直部转动连接，所述安装板的下端固定连接有平衡杆，所述平衡板的两端均设有支撑部，且支撑部与框体上侧接触。

优选的，所述镇压机构包括镇压轮和摆臂，所述摆臂通过滚针轴承转动连接在横轴的轴壁上，所述框体的一端固定连接有支撑板，所述支撑板的上端固定连接有第二空气弹簧，所述第二空气弹簧的上端固定连接有固定块，且固定块的两端均设有连接杆，所述摆臂的侧壁通过条形孔与连接杆的杆壁套接，所述镇压轮的中心处通过支撑轴转动连接在摆臂上。

优选的，所述摆臂上固定连接有两个拉力弹簧，两个所述拉力弹簧的下端均与支撑板固定连接，所述摆臂上固定连接有两个支撑杆，两个所述支撑杆之间共同固定连接刮板，所述刮板位于镇压轮的一侧。

优选的，所述四杆机构包括矩形板和两个矩形杆，所述矩形板与机架固定连接，两个矩形杆均固定在框体的上端，所述矩形板相对的两侧均通过第一旋转轴转动连接有上拉杆和下拉杆，上拉杆和下拉杆远离矩形板的一端均通过第二旋转轴与矩形杆的杆壁转动连接，所述矩形板的一侧通过第一定位销转动连接有第三空气弹簧，所述第三空气弹簧的另一端通过第二定位销与框体的上端转动连接。

优选的，所述机架的前端固定连接有牵引架，所述框体的上端固定连接有两个定位架，且定位架与龙门架的竖直部固定连接。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明提供了基于空气弹簧的大豆-玉米带状复合种植播种悬架机构，具备以下有益效果：

1、本发明在使用的时候，通过改变第三空气弹簧的气压，调节其刚度，利用四杆机构的上拉杆与下拉杆配合对框体提供一个弹性的下压力，进而可以保证安装在龙门架上的单体播种机具有一定的播种深度，同时也能够消弱外部的振动力，同时，支撑机构能对框体进行支撑以及调节支撑高度改变播种深度，且支撑机构能够受力自主倾斜，进而能够降低支撑机构因地面不平导致框体倾斜的程度，保证单体播种机的播种深度。

2、本发明设置有的支撑机构，通过调节两个同步运动的摇臂之间的夹角，实现调节单体播种机的播种深度，在地轮与地面接触产生振动力时，第一空气弹簧收缩受力吸收消弱振动力，实现降低地面不平产生的振动力。

3、本发明设置有的镇压机构，在镇压轮受到地面的支撑力使摆臂围绕横轴摆动时，通过增加第二空气弹簧内的气压，改变第二空气弹簧的刚度，使摆臂的摆动范围，进而可以增加镇压轮对地面的压实力，且压实力度可调，并且设置的刮板能够刮除镇压轮上粘附的泥土，避免在地面压出凹坑。

附图说明

图1为本发明提出的基于空气弹簧的大豆-玉米带状复合种植播种悬架机构结构示意图；

图2为本发明提出的基于空气弹簧的大豆-玉米带状复合种植播种悬架机构中支撑机构的结构示意图；

图3为本发明提出的基于空气弹簧的大豆-玉米带状复合种植播种悬架机构中图2的后视图；

图4为本发明提出的基于空气弹簧的大豆-玉米带状复合种植播种悬架机构中摇臂、支撑臂和第一空气弹簧的结构示意图；

图5为本发明提出的基于空气弹簧的大豆-玉米带状复合种植播种悬架机构中镇压机构的结构示意图；

图6为本发明提出的基于空气弹簧的大豆-玉米带状复合种植播种悬架机构中摆臂的结构示意图；

图7为本发明提出的基于空气弹簧的大豆-玉米带状复合种植播种悬架机构中四杆机构的结构示意图；

图8为本发明提出的基于空气弹簧的大豆-玉米带状复合种植播种悬架机构中控制系统的框图。

图中：1、框体；2、支撑臂；3、地轮；4、牵引架；5、矩形板；6、机架；7、龙门架；8、摇臂；9、支撑架；10、镇压轮；11、横轴；12、固定杆；13、定位架；14、第一空气弹簧；15、定位杆；16、V型板；17、液压缸；18、齿轮轴；19、安装板；20、平衡杆；21、支撑部；22、半轴；23、支撑板；24、第二空气弹簧；25、连接杆；26、拉力弹簧；27、摆臂；28、刮板；29、支撑杆；30、第三空气弹簧；31、上拉杆；32、下拉杆；33、矩形杆；34、限位杆；35、限位块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

参照附图1-8,基于空气弹簧的大豆-玉米带状复合种植播种悬架机构，包括机架6、框体1、龙门架7和控制系统，龙门架7固定在框体1的上端，龙门架7的两个竖直部均设有安装板19，安装板19的一侧固定连接有半轴22，半轴22的轴壁通过滚动轴轴承与龙门架7的竖直部转动连接，安装板19的下端固定连接有平衡杆20，平衡板的两端均设有支撑部21，且支撑部21与框体1上侧接触，两个安装板19的侧壁均连接有支撑机构，支撑机构与龙门架7配合用于支撑框体1，同时也能调节框体1的离地高度；

框体1的一侧固定连接有两个固定杆12，两个固定杆12之间共同固定连接有横轴11，横轴11的轴壁上连接有多个镇压机构，多个镇压机构的压实力度依据土壤的墒情单独调节；

框体1的一端通过四杆机构与机架6连接，四杆机构包括矩形板5和两个矩形杆33，矩形板5与机架6固定连接，两个矩形杆33均固定框体1的上端，矩形板5相对的两侧均通过第一旋转轴转动连接有上拉杆31和下拉杆32，上拉杆31和下拉杆32远离矩形板5的一端均通过第二旋转轴与矩形杆33的杆壁转动连接，矩形板5的一侧通过第一定位销转动连接有第三空气弹簧30，第三空气弹簧30的另一端通过第二定位销与框体1的上端转动连接，机架6的前端固定连接有牵引架4，框体1的上端固定连接有两个定位架13，且定位架13与龙门架7的竖直部固定连接。

本发明在使用的时候，牵引架4与牵引机械连接，此时机架6通过四杆机构牵引框体1行走，四杆机构中，上拉杆31和下拉杆32能够保持框体1的平行，且在第三空气弹簧30的作用下，通过改变第三空气弹簧30的气压，调节其刚度，此时，与上拉杆31与下拉杆32配合对框体1提供一个弹性的下压力，进而可以保证安装在龙门架7上的单体播种机具有一定的播种深度，同时也能够消弱外部的振动力，同时，支撑机构能对框体1进行支撑以及调节支撑高度改变播种深度，在遇到不平整地面时，安装支撑机构的安装板19和半轴22围绕滚动轴承摆动，此时，设置在安装板19下端的平衡杆20受力变形，使的支撑机构能够受力自主倾斜，进而能够降低支撑机构因地面不平导致框体1倾斜的程度，保证单体播种机的播种深度。

实施例2：基于实施例1有所不同的是；

参照附图2-4,支撑机构包括支撑架9，支撑架9固定在安装板19的一侧，支撑架9与安装板19之间通过滚动轴承转动连接有两个齿轮轴18，两个齿轮轴18相互啮合，安装板19的一侧设有两个摇臂8，且两个摇臂8分别与两个齿轮轴18的轴壁固定连接，支撑架9的上端通过第一销钉转动连接有液压缸17，液压缸17的输出端通过第二销钉与其中一个摇臂8转动连接；

摇臂8通过第一销轴转动连接有两个V型板16，两个V型板16的弯折处共同固定连接有支撑臂2，支撑臂2的一端通过止推轴承转动连接有地轮3，两个V型板16之间通过第二销轴转动连接有第一空气弹簧14，第一空气弹簧14的另一端通过第三销轴与摇臂8转动连接，摇臂8上通过第一转轴转动连接有定位杆15，两个V型板16之间通过通孔套接有限位杆34，限位杆34的杆壁上通过通孔与定位杆15的杆壁套接，且定位杆15的一端穿过通孔并固定连接有限位块35。

本发明设置有的支撑机构，在需要调节支撑高度时，启动液压缸17推动其中一个摇臂8摆动，摇臂8摆动时通过齿轮轴18带动另一个摇臂8同步运动，此时两个摇臂8之间的角度发生变化，此时，安装在支撑臂2上的地轮3与地面接触顶起框体1，进而实现调节单体播种机的播种深度，因地面不平，地轮3与地面接触产生振动力时，支撑臂2受力带动V型板16使第一空气弹簧14收缩，进而能够受力吸收消弱振动力，同时，第一空气弹簧14的刚度通过控制系统进行控制，进而实现降低地面不平产生的振动力，第一空气弹簧14的刚度调节至一定程度时，定位杆15能够限支撑臂2和V型板16在摇臂8上的摆动角度，进而使支撑臂2、V型板16和摇臂8之间具有足够的强度，实现稳定支撑框体1以及安装在框体1上的多个单体排种器等设备进行拖拽行走。

实施例3：基于实施例1有所不同的是；

参照附图5-6,镇压机构包括镇压轮10和摆臂27，摆臂27通过滚针轴承转动连接在横轴11的轴壁上，框体1的一端固定连接有支撑板23，支撑板23的上端固定连接有第二空气弹簧24，第二空气弹簧24的上端固定连接有固定块，且固定块的两端均设有连接杆25，摆臂27的侧壁通过条形孔与连接杆25的杆壁套接，镇压轮10的中心处通过支撑轴转动连接在摆臂27上。

摆臂27上固定连接有两个拉力弹簧26，两个拉力弹簧26的下端均与支撑板23固定连接，摆臂27上固定连接有两个支撑杆29，两个支撑杆29之间共同固定连接刮板28，刮板28位于镇压轮10的一侧。

本发明设置有的镇压机构，在镇压轮10受到地面的支撑力使摆臂27围绕横轴11摆动时，通过增加第二空气弹簧24内的气压，改变第二空气弹簧24的刚度，使摆臂27的摆动范围，进而可以增加镇压轮10对地面的压实力，且压实力度可调，并且设置的刮板28能够刮除镇压轮10上粘附的泥土，避免在地面压出凹坑。

本发明设有的控制系统中，由空压机、高压气罐、低压气罐和电磁阀组成供气单元，其中，空压机由牵引机械提供动力驱动其压缩气体储存在高压气罐内，且在管路上安装气体干燥器，空压机进气端安装空滤器，高压气管内的气体经过气罐连接各个空气弹簧，且管道上安装进气电磁阀，并且空气弹簧的排气端安装排气电磁阀，其中排气电磁阀排出的气体存入低压气罐内，且使用管道将低压气罐内的气体排至空压机的进气端，实现循环利用气体，增加气泵的工作效率；

由速度传感器、振动传感器、压力传感器、测距传感器、信号采集卡和控制器组成电控单元，控制器连接各个空气弹簧的进排气电磁阀，由控制器控制电磁阀的通断时间，速度传感器和测距传感器安装在框体1上，测距传感器采集到的数据作为判断框体1的离地间隙，通过控制器控制液压电磁阀的启闭，使液压油路工作对液压缸17供油，进而控制支撑机构的支撑高度实现调节框体的离地间隙，改变和调节播种深度，其中液压缸17的还需配备机械升降油路，在电控单元关闭时，手动控制液压缸17，压力传感器安装在镇压机构上，采集镇压轮10与地面接触时的作用力大小，作用力较大时，控制器控制对应的排气电磁阀排出第二空气弹簧24内的气体，降低其刚度，作用力较小时，控制器控制对应的进气电磁阀增加第二空气弹簧24内的气体量，增大其刚度，进而可以实时调节镇压力，振动传感器安装在机架6上，控制器根据振动强度调节第三空气弹簧30的刚度，使其能够在四杆机构中起到支撑和缓冲的作用，即能降低来自外部的振动力，也能够使方框1具有一定的下压力；

单体播种器采用现有的气吸式排种器，气吸式排种器的排种盘将储种室与真空室隔开,风机产生的负压使真空室达到一定的真空度,搅种轮将储种室内种子搅拌疏松，由于真空室与储种室有气压差，储种室内种子被吸种孔的吸力吸住,并随排种盘--起转动，当转动到刷种装置时，将多余的种子剔掉，留一颗种子转动到卸压区，负压消失，种子在自重的作用下经导种装置排人种沟内，完成一粒种子的播种，排种盘上有多个孔，旋转时就能完成连续的精量播种。

需要说明的是，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.基于空气弹簧的大豆-玉米带状复合种植播种悬架机构，包括机架（6）、框体（1）、龙门架（7）和控制系统，其特征在于：所述龙门架（7）固定在框体（1）的上端，所述龙门架（7）的两个竖直部均设有安装板（19），两个所述安装板（19）的侧壁均连接有支撑机构；

所述支撑机构与龙门架（7）配合用于支撑框体（1），同时也能调节框体（1）的离地高度，所述支撑机构包括支撑架（9），所述支撑架（9）固定在安装板（19）的一侧，所述支撑架（9）与安装板（19）之间通过滚动轴承转动连接有两个齿轮轴（18），两个所述齿轮轴（18）相互啮合，所述安装板（19）的一侧设有两个摇臂（8），且两个摇臂（8）分别与两个齿轮轴（18）的轴壁固定连接，所述支撑架（9）的上端通过第一销钉转动连接有液压缸（17），所述液压缸（17）的输出端通过第二销钉与其中一个所述摇臂（8）转动连接；

所述摇臂（8）通过第一销轴转动连接有两个V型板（16），两个所述V型板（16）的弯折处共同固定连接有支撑臂（2），所述支撑臂（2）的一端通过止推轴承转动连接有地轮（3），两个V型板（16）之间通过第二销轴转动连接有第一空气弹簧（14），所述第一空气弹簧（14）的另一端通过第三销轴与摇臂（8）转动连接，所述摇臂（8）上通过第一转轴转动连接有定位杆（15），两个所述V型板（16）之间通过通孔套接有限位杆（34），所述限位杆（34）的杆壁上通过通孔与定位杆（15）的杆壁套接，且定位杆（15）的一端穿过通孔并固定连接有限位块（35）；

所述框体（1）的一侧固定连接有两个固定杆（12），两个所述固定杆（12）之间共同固定连接有横轴（11），所述横轴（11）的轴壁上连接有多个镇压机构，多个所述镇压机构的压实力度依据土壤的墒情单独调节；

所述框体（1）的另一侧通过四杆机构与机架（6）连接。

2.根据权利要求1所述的基于空气弹簧的大豆-玉米带状复合种植播种悬架机构，其特征在于：所述安装板（19）的一侧固定连接有半轴（22），所述半轴（22）的轴壁通过滚动轴轴承与龙门架（7）的竖直部转动连接，所述安装板（19）的下端固定连接有平衡杆（20），所述平衡杆的两端均设有支撑部（21），且支撑部（21）与框体（1）上侧接触。

3.根据权利要求1所述的基于空气弹簧的大豆-玉米带状复合种植播种悬架机构，其特征在于：所述镇压机构包括镇压轮（10）和摆臂（27），所述摆臂（27）通过滚针轴承转动连接在横轴（11）的轴壁上，所述框体（1）的一端固定连接有支撑板（23），所述支撑板（23）的上端固定连接有第二空气弹簧（24），所述第二空气弹簧（24）的上端固定连接有固定块，且固定块的两端均设有连接杆（25），所述摆臂（27）的侧壁通过条形孔与连接杆（25）的杆壁套接，所述镇压轮（10）的中心处通过支撑轴转动连接在摆臂（27）上。

4.根据权利要求3所述的基于空气弹簧的大豆-玉米带状复合种植播种悬架机构，其特征在于：所述摆臂（27）上固定连接有两个拉力弹簧（26），两个所述拉力弹簧（26）的下端均与支撑板（23）固定连接，所述摆臂（27）上固定连接有两个支撑杆（29），两个所述支撑杆（29）之间共同固定连接刮板（28），所述刮板（28）位于镇压轮（10）的一侧。

5.根据权利要求1所述的基于空气弹簧的大豆-玉米带状复合种植播种悬架机构，其特征在于：所述四杆机构包括矩形板（5）和两个矩形杆（33），所述矩形板（5）与机架（6）固定连接，两个矩形杆（33）均固定在框体（1）的上端，所述矩形板（5）相对的两侧均通过第一旋转轴转动连接有上拉杆（31）和下拉杆（32），上拉杆（31）和下拉杆（32）远离矩形板（5）的一端均通过第二旋转轴与矩形杆（33）的杆壁转动连接，所述矩形板（5）的一侧通过第一定位销转动连接有第三空气弹簧（30），所述第三空气弹簧（30）的另一端通过第二定位销与框体（1）的上端转动连接。

6.根据权利要求1所述的基于空气弹簧的大豆-玉米带状复合种植播种悬架机构，其特征在于：所述机架（6）的前端固定连接有牵引架（4），所述框体（1）的上端固定连接有两个定位架（13），且定位架（13）与龙门架（7）的竖直部固定连接。