CN1311979A - 匍匐挪步栽种机 - Google Patents

Abstract

匍匐挪步栽种机。有一个四棱框形机架,其内装有锥面供苗盘,其下装有利用连杆保持连动的曲轴和摆腿,连杆反向延长形成刨窝镢,导秧管由曲轴传动,以旋转刮片裹土封窝,它开闭底门操纵苗钵落窝,顶扛供苗盘振动,克服苗钵卡阻。曲轴转动使曲柄转至最高点时,以连杆的曲柄套处,接触摩擦供苗盘底,使之转动,种肥量控,一机多能,主司移栽。

Description

匍匐挪步栽种机

本发明涉及一用于农作物栽种作业的机型，称作匍匐挪步栽种机，其性能大至概括为挪步掘窝、锥盘自落、管旋裹埋、种肥量控、一机多能、主司移栽。

目前已有技术中有本人的一项专利申请00102520.1所称的“一种广为适用的农作物栽植机”。该机机身高，易造成载苗营养钵(以后简称秧钵或苗钵)落地时摔坏。由于秧钵从秧盘向导管移动而后下落时，秧钵不同部分有先有后离开秧盘，重力、支持力形成力偶矩引起倾倒翻滚，以至形成秧钵落在坑中姿势不正，影响栽种质量。

本发明的目的是提出一种改进方法，解决机身高秧钵倾倒问题；改革行进方式和掘窝、封窝办法，使栽种质量更有保证，又使机构设计更趋简单，为“农业的根本出路在于机械化”做贡献。

匍匐挪步栽种机有一个棱框形机架[1]，上层两棱之上用作驭手骑坐及安装盛器储放待栽苗钵，下层两棱所决定的平面之上安装供苗盘[3]，之下安装以连杆[9]传动的曲轴[6]和摆腿[8]。供苗盘与00102520.1的供秧盘相比主要不同是苗钵经对开的底门[27]自落到窝，这可保证落姿端正。底门对称开闭是由可在套筒[29]内上下滑动的立杆[26]通过连动臂或绳[4]的牵动实现。由于曲轴[6]偏心距的存在和连杆[9]定长的限制，曲轴的转动使前后地轮[18][12]跨距周期性撑大拉小。只要限定地轮单向滚动就可得到一种类似爬行的运动型式。这可满足前进、掘窝、栽种、培土等环节对运动特定变换的要求。这里自然顺势而止，比以有技术中生硬强制中止优越。

曲轴带动由连杆反向延长而成的刨窝镢[14]动作开挖坑窝，免去已有技术中的立式导轨和掘穴筒、止动腿等，这就降低了机身高度，而坑窝质量也有保证。因为连杆是做上下前后运动，所以可将镢片切入土壤而使土出成窝。机身矮可防止苗钵下落时被摔坏，因下落用时省就使偶然因素引起的力作用未造成显著的翻滚，苗钵已能落地进窝。刨窝镢构造简单，所以不易损坏，它还可被利用实现供肥。

短的几乎可省去的导秧管[24]，移在机身一侧，这使被供苗钵无速自由下落，可防落地时惯性原因倾倒。这是因为供苗盘向行进方向的旁侧供苗时，苗钵的行进速度被随盘的转动速度抵消的缘故。另外导秧管在机身一侧还带来好处是田地可被靠边种植，不留死角。此举也把工作部位移在明处便于监视工作情形。导秧管能绕管心线旋转，动力来自曲轴锥齿轮[21]的传动。导秧管下段是由与管壁相切的反向平行伸出的二刮片[11]构成，管的转动使刮片具有裹土埋窝的功能。导秧管的这一功能使之可完全省去培土轮。此法培土封窝使土移动速度和缓不发生飞溅。土从坑口四周被裹约流入坑内不击打茎叶，不掩埋茎叶。导秧管旋转，使它的功能增多，因之它成为本机的重要部件。在旋转一周的过程中它的工作有：用上口缘由低而高变化形成的螺旋斜面顶高立杆[26]使底门[27]关闭；以后继的断续的较陡螺旋斜面推立杆[26]下端使供苗盘扭摆和颠簸，克服苗钵运动遇到的摩擦和卡阻；以管外壁垂直壁面平伸的辊轮[10](或斜面)顶起定位卡[2]，解放供苗盘，容其定向转动一格。以管外壁另一位置一个凸起[7]推开阻落爪[28]让立杆[26]下沉从而敞开底门[27]，释放苗钵；以下口缘展出的刮片裹约坑口土入坑，固埋苗钵；以及供秧供肥等。导秧管和曲轴转动同步，导秧管上各个工作构造分布在360度的不同的度分秒区和不同半径的圆周上各得其所互不干扰，也与其它部分协同配合有条不紊。

供肥采用本人的一项专利申请00102085.4所称的方法。将储肥筒[22]架在刨窝镢头[14]上方，储肥筒的底盘被导秧管用V带驱动转动。用纱布透气布料缝制的输肥管[17]连接集束漏斗和鸡嘴喉部(这里提到的鸡嘴即本人专利申请00107149.1和00118265.X中播种施肥新法就相同功能的构造所用的名称)。取刨窝镢头片[14]为鸡嘴上颏，在其后面销连一铁瓦作为鸡嘴下颌[14′]二者组合为一个鸡嘴。镢头片深入地下自下颌销套管[16]垂直伸出的力臂一旦碰及自机架向下伸出的砧台[15]，弹簧弹力便被克服，鸡嘴下颌张开，将所含化肥吐入正在刨出的坑内。用作播种时取下供苗盘，再在导秧管上口安置口盖。口盖有一偏离中心(约2/3半径处)的透孔，孔径比种子直径大。口盖厚度稍大于种子的直径，导秧管口盖以从中心垂直伸下的轴柱借用横梁固定在管壁，口盖高于管口以留缝。使种筒在底面以上平行底面开逢，叫底缝，缝宽等于导秧管口盖厚。将种筒偏对口安置在导秧管上方，让底缝容导秧管口盖切入其内。当导秧管口盖随导秧管转动时，它从种筒内的种子底下擦过，因此导秧管口盖孔中就陷入了一粒种子(或2粒)并带这粒种子钻出种筒底缝而从孔下口掉在导秧管内，顺管掉落于地面上的坑窝。因为口盖上只一个孔，所以导秧管每转一周只落入管内一粒种子。同时每转一周管的刮片也只封埋一个窝，所以导秧管口盖上的孔只要相位调节正确种子落位是很准确的。特别适合点播玉米。可同时点播两行，如果工作部分对称设置的话。

下面结合实施例就表述欠详部分作进一步说明。盛储载苗营养钵的供苗盘[3]盘面是矮而阔的圆锥面，盘面用光滑材料制造或复盖或用辐射的撑杆上排放玻璃珠子串环排成。盘缘竖起一圈围壁约束苗钵外出，垂直围壁的小隔板与围壁三面分隔出可容苗钵独占的小空间叫厢格，把盘缘环形区域等分，其特征是厢格的底由向下对开的两扇门充当，此门叫底门[27]。底门的充当转动中心的棱边两头分别固结有一长一短二臂，长的叫栏杆与门面成120°角；短的叫力臂与门面成20°角或与门面合而为一。每扇底门都借助连动臂(绳)[4]被立杆[26]控制开闭。连动臂上头连立杆上头，下头连底门力臂受力头。立杆被约束在固结于围壁外表面的套筒[29]内只容许上下滑动，以开闭底门。立杆下端的小滚轮[25]被斜面推动时，立杆被迫顺套筒上升，待底门关闭时立杆下端的滚轮轴上升到位，自立杆套筒外伸一轴上垂下的阻落爪[28]可容滚轮轴头嵌入其缺口并由弹力锁定，维持底门关闭不开。围壁上分布有小缺口，与厢隔一一对应。定位卡嵌入缺口确保厢格与下面的导秧管对位正确。定位卡的基础在机架。

供秧盘的重要任务，是利用重力和斜面支持力加之扭摆动动作产生惯性离心力，迫使苗钵向盘缘移动，充实厢格，以对导秧管供应秧苗。导秧管转动时迫使供苗盘做的扭摆和颠簸利于苗钵克服摩擦和卡阻。供苗盘中心轴安置在机架[1]上，与曲轴[6]共处于同一竖直面内。曲轴工作端的轴座是锥齿轮[21]传动的垂直两轴的连体轴座[20]，其中竖轴座口阔，其内安装的空心轴就是导秧管[24]，它能容苗钵自由坠落。在竖轴座外壁固定着直向上伸出的连成一块的二钢片[23]，二钢片夹缝[23]可容钢片做的定位卡[2]做小幅度上下滑动，以使定位卡[2]弯头嵌在围壁缺口中或自其中退出。导秧管自轴座向下，大部分不再是管状，而是相当于把管壁劈作两半，每半又被展直而反向平行伸出，此叫刮片[11]。当旋转的导秧管与下面坑窝对口时作为圆管切面的刮片对坑口土有推力，其切向分力被环坑阻力抵消，径向分力便推土入窝。此称旋转裹土入窝法。坑口外以两刮片伸出端连线为直径的大圆圈内的土被刮片向里裹约聚拢在导秧管这样小的圆圈内埋起苗钵。为使土只沿径向移动不作切向移动，刮片换以能够回转的挠性带充当。即在原刮片位置焊接同样形状大小的矩形框，在竖向两细轴装套辊筒，在每对不粗的辊筒外绕皮带，于是而得挠性刮片。这亲处理还有减小阻力的功效，也可防止或减小土粘附刮片。

曲轴[6]的曲柄在曲轴的中段上，曲柄的偏心距与被栽坑窝的半径相当。曲柄[6′]由连杆[9]跟摆腿[8]中段上的受力轴连接，受力轴到摆腿两头之长的比例由曲柄偏心距和所栽作物的株距决定，公式为-上段长∶下段长=2r∶(1-2r)。r为偏心距，1为株距。曲轴的转动变换为摆腿的摆动。摆腿的支点轴在机架后端竖棱上。摆腿下有地轮[12]，它与机架上的地轮[18]一样只容单向滚动，为此在地轮侧固装棘轮，在机架上和摆腿上装制动爪。也可在地轮后装拖地登脚[13]，拖地登脚是销连于机架和摆腿上的铁页或矩形框。当地轮有后退趋势时，登脚受销轴推拥，脚尖陷入地下阻碍地轮后退，前进时登脚受销轴提拉，前进不受阻碍。前后轮交替向前滚动，形成一种匍匐挪步运动。

刨窝镢[14]是将连杆[9]自曲柄套筒[9′]处反向延长，再向下弯出有切刃的镢头[14]而得。要使刨得的窝正适于导秧管的工作，就得将延长段作适当弯曲，使刨得的窝正处在导秧管前进的轨迹上，距导秧管恰一个株距。

当曲轴[6]和摆腿[8]距离撑大时，制动件使摆腿地轮不后退，机架上地轮[18]支持着机体向前滚动，同时导秧管被曲轴带动转动半周完成状态准备。曲轴和摆腿距离拉小时，制动件使机架上的地轮不后退，保持机体不动，只摆腿下的地轮向前滚动，这时导秧管[24]和刨窝镢[14]原地各自工作。导秧管凌驾在前一周期刨成的窝上，笼罩刚从供苗盘一厢格经管腔落入坑窝的苗钵作半周期旋转以刮片裹土入窝，栽种培土完成。

刨窝镢完成工作是由于这半周期曲柄做下半圆周旋转的缘故，曲柄[6]将镢刃[14]压入地面下并向前掘土，进而斜向上将土刮出形成凹坑。因为曲轴的转动方向与地轮的转动方向相反，故刨窝镢样子像镢，但它是在掘土而不是刨土。曲轴反转的目的是利用地轮的单向制动机构，防止掘窝时土壤的反作用力使机器后退，而土掘而不出。另外，曲柄在转至最高位置时，以连杆上的曲柄套筒处摩擦供苗盘转动，以获得与行进速度方向相反的抵消速度，从而使苗钵无速自由下落。

上述两个半周期街接时刻，导秧管恰运动到位，即行程终点前一周期镢好的窝上方，转动的导秧管以外壁侧向伸出的凸起[7]推阻落爪[28]的向下延伸段，使之向后摆动，脱开轴头(或缺口)，释放立杆[26]，立杆下沉，底门敞开，苗钵经导秧管腔落在坑窝中。调整导秧管相位使导秧管进入工作位置(坑窝上方)和退出工作位置，都是在刮片[11]与前进方向近于平行时到位，这可避免坑口土和栽好的秧苗与刮片相碰。

导秧管[24]在封窝的同时及以后时间也做下列工作：先以上口缘由纸而高变化形成的螺旋斜面顶扛立杆[26]上升，使空厢格的底门关闭，以准备接纳此后进入的苗钵；接着口缘突然下凹，立杆受的推力突然撤销，原来平衡水平分力的抵抗力是定位卡提供的弹力，此刻依然存在，所以口缘突然下凹时，此力使供苗盘发生小幅度扭动摆动及向下颠簸。导秧管上口缘后继的断续的较陡螺旋斜面也是为引起供苗盘做此类振动设置的。受迫振动有利于苗钵克服卡阻现象。扭摆振动也可以以下述方式实现：在曲轴上固定装置两个芒轮(轴毅上辐射出芒杆)，使两芒轮关于供苗盘中心轴左右对称，其上的芒杆位相相错，在供秧盘底装置辐射的肋筋。曲轴转动时两个芒轮转动同向，它们对称分居在供苗盘转轴两侧，就使芒杆拨动肋筋的力矩方向相反，芒杆的位相相错使拨动力矩不是互相抵消，而是先后作用迫使供苗盘发生扭动摆动。在封窝完成又导秧管随机前进一半行程时，自不停转动的导秧管外壁外伸的辊轮[10](或斜面)转至钢片夹缝[23]中的定位卡[2]下，而将定位卡顶起，使供苗盘自由，因曲柄此刻转到最高位置，所以连杆的曲柄套筒上面直伸上来的拂掌[5]弹性地触摸在供苗盘下，曲柄继续转动时拂掌的摩擦力形成使供苗盘转动的力矩，使供苗盘转动一格。这一措施可省去已有技术中的锯齿筒缘轮、勾杆等专用机构。导秧管口缘的最后一段较陡螺旋斜面在供苗盘拨转一格中也起部分作用。直到定位卡又嵌在围壁另一缺口中，完成新的定位。两半周期交接即厢格对坑供苗时，厢格入口处的苗钵可能受内圈相挨苗钵推拥不请自入落到坑中，为避免此类重复现象发生，自底门轴端与门面保持120°伸出的栏杆会起阻拦拒绝作用。底门关闭时栏杆隐入隔板上开出的缝豁中，不妨碍苗钵进入厢格，底门向下打开时，栏杆随门面转动90°会拦在厢格中。不请自入现象也可用供苗盘中心轴与曲轴不垂直安置解决，如果二者夹角小于90°，则厢格转动到供苗位置时，所在处的部分盘面近乎水平，这就使厢格外的苗钵无力进入厢格。而与此处有对称关系的部分盘面却变陡，而使苗钵容易克服摩擦阻力。

栽种机与管理机(手扶拖拉机)连接，但不要使发动机的动力传给管理机的地轮，而是全部传给栽种机的曲轴。把管理机的地轮看成是栽种机的前轮(栽种机原有前轮卸去)。事实上管理机不是拖拉栽种机，而是被栽种机推动，随从匍匐行进。机架水平四棱的前伸端各有销孔并各与管理机(手扶拖拉机)后伸的四摇臂之一销接。四摇臂长度相等，如此形成两个活动平行四边形。届时利用杠杆或滑轮或液压机构加力，四摇臂作等角度上摆，栽种机各部即可等高垂直升起，于是可随意拐弯行走。栽种机如此被提升时，传动带变松，所以传动自行中断。控制栽种机升起的高度可进行垅脊栽种作业。

可在栽种机上单独安装小功率发动机而自成一机，也可装置踏板人力脚踏工作。为适应人力脚踏工作时，手能够到一侧的前轮，以便以改变一个前轮转速的方法调整整机走向，所以使用的前轮直径较大。人力脚踏工作时，连杆可充作一块踏板，为方便计应使连杆自镢头处再度延长并向左侧伸出一拐，作为脚踏施力点[19]。仿此在曲轴上加添一曲柄与原有曲柄相位相差180°，而在机架上原有摆腿的支承轴上加添一不触地的摆杆[8′]，并将其用连杆与附加曲柄连接。连杆上向右伸出一凸拐作为脚踏位置[19′]。

现在还都是手工移栽，然而以移栽种植的作物已经不少，市场出售的大多蔬菜如黄瓜、茄子、辣椒、西红柿、芸豆、甘蓝、白菜、莴苣、西瓜、葫芦都是这样生产的，如果移栽实现机械化，各种作物也许都将时兴移栽。现在的生物技术可以不用种子繁育幼株，移栽就是唯一可行的播种方式。

各种粮食作物的粕壳、芒屑如麦糠、谷糠以前农民用之做培养基育苗，秸杆粉碎后作为人造土壤加放添加剂用来育苗更将大有可为，只要PH值合适，适应根系生命活动所需的水、空气、无机盐、微量元素、微生物活动都满足，一定可以代替自然土壤。这样生产人造土壤营养钵一定可以发展成为一门新兴工业，家家都可成为一生产厂。解决闲散劳力就业，也是一条新路。

移栽将来会形成潮流，是因为它是土地进一步提高年产量的可行方法。它可以人工延长无霜期，它可以缩短作物占田时间，改一年一熟两熟为多熟。如黄瓜、西红柿等蔬菜作物，甚至可以不等它的自然生长期到期就可换茬，总是让结果率最强的一代获准占据田地。果实采摘和营养钵育苗是随时可见的农事内容。这将减少太阳光能的无为散失，增强土地集敛太阳光能化为粮食的能力。由于以作物秸杆为原料的人造土壤轻，它可用于在建筑物顶和秃岭荒坡上架空开辟良田。这解决了工业用地和农业用地的矛盾。一般耕地可考虑用架高法开展层楼式农业。科学在进步，文明在发展，这也许不是梦想。

附图为用脚踏驱动时该机的主要机构配置图主视图

Claims (7)

1、匍匐挪步栽种机，在一个四棱框形机架之中安装供苗盘，之下安装以连杆传动的曲轴和摆腿，曲轴的转动变换为摆腿的摆动，由此得机体的匍匐挪步运动；利用连杆的上下前后的往复运动，使其上加装的镢头掘土出窝；曲轴等速带动导秧管转动，导秧管兼有振动疏导苗钵、控制通管落窝、旋转裹土封窝等功能、曲柄转至最高点，连杆的曲柄套处触及供苗盘，摩擦供苗盘使之步进间歇转动；曲轴的转动也可被用作拨动供苗盘扭摆振动；供苗盘低阔圆锥面以重力、斜面支持力、惯性离心力自动供秧。

2、根据权利要求1所述的栽种机供苗盘面为低阔圆锥面，盘面用光滑材料制造或覆盖，或用辐射的撑杆上排放玻璃珠子串环排成；盘缘树起一圈围壁，垂直围壁的小隔板与围壁三面分隔出可容苗钵独占的小空间，叫厢格，把盘缘环形区等分，其特征是厢格底由向下对开的两扇门充当，此门叫底门；底门有力臂有栏杆，用约束做上下滑动的立杆牵劝力臂控制开闭，敞开时栏杆挡在厢格处，阻遏不请自入的苗钵，预防重复供秧也可用供苗盘轴倾斜安置解决。

3、根据权利要求1所述的栽种机，地轮有单向制动装置，以配合摆腿摆动形成匍匐挪步运动。

4、根据权利要求1所述的栽种机，连杆反向延长形成的刨窝镢兼用于供肥，为此在镢头片后销连铁瓦叫鸡嘴下颔，二者组合为一个鸡嘴，当镢头切入土壤中时，鸡嘴下颔的力臂碰在不动的砧台上，下颔摆动，鸡嘴张开，吐肥进窝；鸡嘴喉部有纱布做成的导肥管与上方的供肥装置连接，供肥采用00102085.4提出的方法，转动底盘的力矩来自导秧管，以V带传入。

5、根据权利要求1所述的栽种机，导秧管的上口缘高低变化形成螺旋斜面，顶扛能牵动底门关闭的立杆上升，自立杆套筒垂下的阻落爪以弹力与立杆下段凸凹相嵌结构维持底门关闭，使厢格接纳苗钵；定位卡是自轴座侧特设的夹缝中伸上来的弹性钢片，它的弯头嵌入供苗盘围壁缺口中，弹性限制供苗盘转动；导秧管以垂直管壁外伸的辊轮(或斜面)顶托定位卡脱离缺口，使供苗盘自由，导秧管壁另一位置垂直壁面伸出的凸起，可碰开阻落爪，允许底门敞开，苗钵落窝。

6、根据权利要求1所述的栽种机，可与管理机(手扶拖拉机)结合，发动机的动力全部传给栽种机的曲轴，管理机的地轮充做栽种机的前轮，以做挪步行进，栽种机也可独立安装发动机，或人力脚踏工作；利用销连平行四边形，平行起落栽种机，以改变栽种高度和拐弯行走。

7、根据权利要求1所述的栽种机，用作播种使用时，首先卸下供苗盘，再在导秧管上口安装口盖，口盖离口留缝；口盖之上偏对口安置种筒，使导秧管上口盖切入种筒的筒底上面的缝豁中；口盖上有一个偏心孔，当导秧管转动时，偏心孔钻进钻出种筒，即使孔中陷入的种子移到导秧管中跌落坑窝。