CN202455803U - 一种多电机驱动水稻插秧机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多电机驱动水稻插秧机，属于新能源农业机械技术领域。本实用新型采用蓄电池动力，解决了传统燃油发动机动力插秧机体积重量大、传动机构复杂、控制不灵活、维护运行成本高和噪音废气污染等问题。除解决以上问题，本实用新型通过控制器对行走水轮驱动电机、仿形机构驱动电机和插秧机构驱动电机进行独立控制，实现了小半径转弯、仿形机构节能待机和插秧秧距大范围可调等功能。本实用新型适合我国人多地少，能源短缺，山区、丘陵耕地面积多，地块分散等实际特点和我国现代农业对新型水稻插秧机的要求。

Description

一种多电机驱动水稻插秧机

技术领域

本实用新型涉及水稻插秧机研究领域，特别涉及一种多电机驱动水稻插秧机。

背景技术

水稻是我国种植面积最大、单产最高、总产最多的粮食作物，其产量在世界排行第一，我国有60％的人口以大米为主食，水稻在我国的粮食生产中有着举足轻重的地位，因此水稻生产机械化具有重大意义。目前，一般水稻插秧机械大多采用单一的汽油机或柴油机为动力源，通过变速机构和传动机构将动力传递到执行机构上，而水稻插秧机执行机构较多，运动状态复杂，变速、传动问题一直是农机设计与制造领域中难点之一，特别是中小功率燃油发动机效率低，机械变速、传动机构不易简化，使整个系统不利于低碳节能和降低成本。

燃油动力农业机械具有较严重的废气污染和油污染，对空气和土壤有不良影响，特别在温室大棚环境中，燃油动力农业机械的噪音污染也不得不考虑，以上因素对人体和环境影响较大。特别是小功率的二冲程汽油机，尾气排放和噪音污染更为严重。随着世界一次能源进一步枯竭，近年来国际油价的涨幅明显高于电价，而电能也可以从可再生能源中获得。无论从目前的能耗成本上看，还是未来的能源取向，以电能作为最终利用形式的新能源取代一次能源是未来发展趋势，特别是多电机驱动的传动方式，是提升现有农业机械的有效途径。

另外，由于现有的插秧机均是由一个动力机构提供动力，因此较难实现对不同传动机械机构的分别控制，在差速转弯等情况下需要人工帮助，灵活性不足，增加了操作者的劳动强度。

因此，需要提供一种结构简单、节能环保、可使插秧机实现差速转弯和行走、减小转弯半径等灵活性操作的水稻插秧机。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种多电机驱动水稻插秧机，其具有结构简单、节能环保的优点，且可以实现差速转弯和行走、减小转弯半径，减轻操作者的劳动强度，增加插秧机的灵活性，可使插秧机左右水轮能在不同泥脚深的环境下工作。

本实用新型的一个目的通过以下的技术方案实现：一种多电机驱动水稻插秧机，包括插秧机机架、行走水轮驱动电机、行走水轮传动装置、行走水轮、仿形机构驱动电机、仿形机构、插秧机构驱动电机、插秧机构、手柄、侧船板和中船板，所述行走水轮、侧船板均设置于插秧机机架行走方向上的两侧，中船板设置于插秧机机架行走方向上的中间；所述行走水轮均与行走水轮传动装置相连，行走水轮驱动电机与行走水轮传动装置相连，用于控制行走水轮的转动；所述仿形机构包括丝杆、仿形机构传动臂、行走水轮支撑臂，丝杆一端和行走水轮驱动电机相连，另一端与仿形机构传动臂相连，仿形机构传动臂与行走水轮支撑臂一端铰接，行走水轮支撑臂另一端与行走水轮连接，行走水轮支撑臂用于调节行走水轮垂直方向上的移动；所述插秧机构包括插秧机构传动装置、秧针、秧苗板，插秧机构传动装置一端与插秧机构驱动电机相连，另一端与秧针相连，秧苗板设置在插秧机后侧靠近手柄的一端，与侧船板固定连接，秧苗板与插秧机构驱动电机相连，工作时，秧针在插秧机构传动装置驱动下从秧苗板上取下秧苗并插入水田中，秧苗板在插秧机构驱动电机驱动下左右摆动；所述手柄固定在插秧机机架后侧。

作为优选，所述插秧机还包括控制器，控制器分别与各行走水轮驱动电机、仿形机构驱动电机、插秧机构驱动电机相连。控制器用独立的通道分别控制各电机，按照设定值分配各个电机转速，控制插秧机工作状态，使各部分独立工作。

作为优选，所述插秧机中的电机、控制器均由蓄电池通过控制电路进行供电。采用该装置不仅可以使插秧机结构简单，节能环保，且在操作时也很安全。

所述手柄上设置有若干个控制开关，控制开关与控制器相连，分别用于控制行走水轮驱动电机、仿形机构驱动电机、插秧机构驱动电机的速度和转向。使操作者只需在手柄处进行操作就能控制整个装置，方便操控。

作为优选，所述行走水轮驱动电机为两个，分别驱动左右两侧的行走水轮。采用两个电机分别进行控制，可以实现正反转控制，以控制插秧机行进轨迹、转弯半径和后退等动作，同时降低操作者在转弯时的劳动强度。例如当2个行进水轮驱动电机转速相反时，可实现小半径转弯，解决了以往轮式农业机械转弯半径过大的技术难题。

优选的，所述行走水轮驱动电机上设置有减速器，用于减低电机转速，增大扭力。

优选的，所述仿形机构驱动电机为两个，分别驱动左右两侧的仿形机构。采用两个仿形机构驱动电机可以使两个仿形机构独立工作，从而可以各自调节高度，可以在水田高低不平的情况下保持插秧机车架与泥面平行。

优选的，所述侧船板或中船板前端安装有用于实时检测船板上下移动距离的位移传感器，该位移传感器和控制器相连，控制器根据位移传感器信号对仿形机构驱动电机进行控制。通过实时采集信号，控制器可以实时的对仿形机构驱动电机进行控制，进而控制行走水轮的高度，使插秧机能在不同泥脚深的环境下工作。

优选的，所述中船板或侧船板前端处设置有用于实时检测船板前端压力的压力传感器，该压力传感器和控制器相连，控制器根据压力传感器信号对仿形机构驱动电机进行控制。

一种基于上述多电机驱动水稻插秧机的控制方法，操作者控制手柄上的开关，开关将信号传递到控制器，控制器根据信号向对应的仿形机构驱动电机或行走水轮驱动电机或插秧机构驱动电机发送控制信号；所述仿形机构驱动电机根据控制信号驱动仿形机构移动，从而调节行走水轮垂直方向上的移动，所述行走水轮驱动电机根据控制信号调节行走水轮的转速和转向，所述插秧机构驱动电机根据控制信号驱动插秧机构传动装置，插秧机构传动装置控制秧针从秧苗板上取下秧苗并将秧苗插入水田中。

所述控制器内部设定两个位移阈值和两个压力阈值，如果位移传感器和压力传感器采集的数据均分别落在其对应阈值区间内，则控制器不进行动作，如果若干次采集的数据均落在其阈值区间内，则控制器控制仿形机构驱动电机停机；否则，任一传感器采集的数据超出其阈值区间，控制器都对仿形机构驱动电机发出调整位移指令，控制仿形机构驱动电机进行相应操作。对于200W直流电机，在处于停机自锁状态时，自锁力为2000N，大于行走水轮支撑力矩，节能省电。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本实用新型电动机具有良好的调速和灵活的功率控制能力，可使系统保持在高效状态，特别是分散式多电机控制的实现，可以将电能方便的传递到动力输出终端，大大简化了变速与传动机械结构，减小了农机的重量和体积，使插秧机生产和维护成本降低，工作更为可靠，且节能环保。

2、本实用新型中插秧机行走水轮由各自独立的电机驱动，该插秧机可以实现差速转弯和行走、减小转弯半径，减轻操作者的劳动强度，增加插秧机的灵活性。

3、本实用新型设计的电动仿形机构利用电动插秧机的蓄电池电源做动力，采用2台独立的电机分别驱动左右水轮的仿形机构，并根据两侧船板的位移传感器实时调整左右水轮的相对高度，使秧盘与水田泥面保持水平，保证插秧深度质量，使插秧机左右水轮在不同泥脚深的环境下工作。

4、本实用新型在比较平整的水田中，当仿形机构不触发情况下，仿形机构驱动电机处于停机自锁状态，能够节约能耗。

附图说明

图1是本实用新型装置的正面结构示意图；

图2是本实用新型装置实施例一的俯视结构示意图；

图3是本实用新型装置实施例二的俯视结构示意图。

图1-3中：1-控制器；2-仿形机构驱动电机；3-仿形机构传动臂；4-行走水轮；5-插秧机构传动箱；6-秧苗板；7-手柄；8-侧船板；9-插秧机构传动链条；10-插秧机构驱动电机；11-行走水轮支撑臂；12-中船板；13-行走水轮驱动电机；14-秧针；15-丝杆。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1

如图1-2所示，本实施例是基于双轮4行步进式水稻插秧机，由多电机驱动，包括插秧机机架、两个行走水轮驱动电机13、行走水轮传动装置、行走水轮4、一个仿形机构驱动电机2、仿形机构、一个插秧机构驱动电机10、插秧机构、手柄7、侧船板8和中船板12，所述行走水轮4、侧船板8均设置于插秧机机架行走方向的两侧，中船板12设置于插秧机机架行走方向的中间；所述行走水轮4均与行走水轮传动装置相连，两个行走水轮驱动电机13分别与两侧的行走水轮传动装置相连，用于控制行走水轮4的转动；所述仿形机构包括丝杆15、仿形机构传动臂3、行走水轮支撑臂11，丝杆15一端和行走水轮驱动电机13相连，另一端与仿形机构传动臂3相连，仿形机构传动臂3与行走水轮支撑臂11一端铰接，行走水轮支撑臂11另一端与行走水轮4连接，行走水轮支撑臂11用于调节行走水轮4垂直方向上的移动；所述插秧机构包括插秧机构传动装置、秧针14、秧苗板6，插秧机构传动装置一端与插秧机构驱动电机10相连，另一端与秧针14相连，秧苗板6设置在插秧机后侧靠近手柄7的一端，与侧船板8固定连接，秧苗板6与插秧机构驱动电机10相连，工作时，秧针14在插秧机构传动装置驱动下从秧苗板6上取下秧苗并插入水田中，秧苗板6在插秧机构驱动电机10驱动下左右摆动；所述手柄7固定在插秧机机架后侧。

所述插秧机还包括控制器1，控制器1设置在插秧机的机头，控制器1分别与各行走水轮驱动电机13、仿形机构驱动电机2、插秧机构驱动电机10相连。控制器用独立的通道分别控制各电机，按照设定值分配各个电机转速，控制插秧机工作状态，使各部分独立工作。

所述插秧机中的行走水轮驱动电机13、仿形机构驱动电机2、插秧机构驱动电机10、控制器1均由蓄电池通过控制电路进行供电。采用该装置不仅可以使插秧机结构简单，节能环保，且在操作时也很安全。

所述手柄7上设置有若干个控制开关，控制开关与控制器1相连，分别用于控制行走水轮驱动电机13、仿形机构驱动电机2、插秧机构驱动电机10的速度和转向。使操作者只需在手柄处进行操作就能控制整个装置，方便操控。

所述行走水轮驱动电机13为两个，分别驱动左右两侧的行走水轮4。采用两个电机分别进行控制，可以实现正反转控制，以控制插秧机行进轨迹、转弯半径和后退等动作，同时降低操作者在转弯时的劳动强度。例如当2个行进水轮驱动电机转速相反时，可实现小半径转弯，解决了以往轮式农业机械转弯半径过大的技术难题。

所述行走水轮驱动电机13上设置有减速器，用于减低电机转速，增大扭力。本实施例中，中船板12前端安装有用于实时检测船板上下移动距离的位移传感器，该位移传感器和控制器1相连，控制器根据位移传感器信号对仿形机构驱动电机2进行控制。通过实时采集信号，控制器可以实时的对仿形机构驱动电机2进行控制，进而控制行走水轮的高度，使插秧机能在不同泥脚深的环境下工作。中船板12前端处还设置有用于实时检测船板前端压力的压力传感器，该压力传感器和控制器1相连，控制器根据压力传感器信号对仿形机构驱动电机2进行控制。同理，位移传感器和压力传感器也可设置于侧船板8上。

一种基于上述多电机驱动水稻插秧机的控制方法，操作者控制手柄7上的开关，开关将信号传递到控制器1，控制器1根据信号向对应的仿形机构驱动电机2或行走水轮驱动电机13或插秧机构驱动电机10发送控制信号；所述仿形机构驱动电机2根据控制信号驱动仿形机构移动，从而调节行走水轮4垂直方向上的移动，所述行走水轮驱动电机13根据控制信号调节行走水轮的转速和转向，所述插秧机构驱动电机10根据控制信号驱动插秧机构传动装置，插秧机构传动装置控制秧针14从秧苗板6上取下秧苗并插入水田中。

所述控制器1内部设定两个位移阈值和两个压力阈值，如果位移传感器和压力传感器采集的数据均分别落在其对应阈值区间内，则控制器不进行动作，如果若干次采集的数据均落在其阈值区间内，则控制器控制仿形机构驱动电机2停机；否则，任一传感器采集的数据超出其阈值区间，控制器都对仿形机构驱动电机2发出调整位移指令，控制仿形机构驱动电机2进行相应操作。对于200W直流电机，在处于停机自锁状态时，自锁力为2000N，大于行走水轮支撑力矩，节能省电。

在本实施例中，带减速器的行走水轮驱动电机通过行走水轮传动装置将动力传递到行走水轮4，转速和转向由控制器控制。通过控制行走水轮驱动电机的转速，可以对插秧机行进路线的精准控制，当2个行进水轮驱动电机转速相反时，可实现小半径转弯，解决了以往轮式农业机械转弯半径过大的技术难题。

仿形机构驱动电机2正反转可通过丝杆15拉动或推动仿形机构传动臂3运动，与其固定角度连接的行走水轮传动臂带动行走水轮上下运动，从而调整插秧机身的高度，达到仿形效果。在仿形机构不启动情况下，仿形机构驱动电机2处于自锁状态，节省能耗。

本实施例中，插秧机构传动装置具体是指插秧机构传动链条9和插秧机构传动箱5，插秧机构驱动电机10通过插秧机构传动链条9将动力传递到插秧机构传动箱5，该装置完成控制秧苗板6的水平往复移动和4个秧针14的插秧运动。插秧机行走速度一定的情况下，插秧机构驱动电机10的转速决定了秧苗的株距，通过控制行走水轮驱动电机13和插秧机构驱动电机10的转速配合，可以实现秧苗株距的宽幅调整，以适应不同品种的水稻秧苗。

蓄电池和控制器1安装在插秧机机头蓄电池和控制电路箱中，采用防水绝缘处理。电源开关和调速开关通过信号线安装在手柄7，方便驾驶者操控。根据手柄7上速度和转向开关指令，控制电路分别对左右2个行走水轮驱动电机13输出PWM驱动信号，以控制行走水轮4的转速和转向。根据行走水轮驱动电机13的转速和手柄7上插秧密度档位开关，控制电路决定插秧机构驱动电机10转速，以实现插秧株距的调整。

中船板12前端装有压力开关，当压力达到设定上限值时启动仿形机构驱动电机2，该电机正转，通过丝杆15推动仿形机构传动臂3向后方运动，与其固定角度连接的行走水轮支撑臂11带动行走水轮4向下运动，从而抬高插秧机身，以保证插秧机顺利行走和秧苗深度；当压力达到设定下限值时启动仿形机构驱动电机2，该电机反转，仿形机构动作与上述相反。在压力限值之间，仿形机构驱动电机2处于自锁状态，保持行走水轮4与机身的相对高度。

所有电机的开关和调速均有手动控制功能，以适应特殊情况。

实施例2

本实施例除下述特征外其他结构同实施例1：如图3所示，所述仿形机构驱动电机2为两个，分别驱动左右两侧的仿形机构。在两侧的侧船板8上分别设置位移传感器或压力传感器，从而实时地检测侧船板当前的位移或压力。采用两个仿形机构驱动电机可以使两个仿形机构独立工作，从而可以各自调节高度，可以在水田高低不平的情况下保持插秧机车架与泥面平行。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型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实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多电机驱动水稻插秧机，其特征在于，包括插秧机机架、行走水轮驱动电机、行走水轮传动装置、行走水轮、仿形机构驱动电机、仿形机构、插秧机构驱动电机、插秧机构、手柄、侧船板和中船板，所述行走水轮、侧船板均设置于插秧机机架行走方向上的两侧，中船板设置于插秧机机架行走方向上的中间；所述行走水轮均与行走水轮传动装置相连，行走水轮驱动电机与行走水轮传动装置相连，用于控制行走水轮的转动；所述仿形机构包括丝杆、仿形机构传动臂、行走水轮支撑臂，丝杆一端和行走水轮驱动电机相连，另一端与仿形机构传动臂相连，仿形机构传动臂与行走水轮支撑臂一端铰接，行走水轮支撑臂另一端与行走水轮连接，行走水轮支撑臂用于调节行走水轮垂直方向上的移动；所述插秧机构包括插秧机构传动装置、秧针、秧苗板，插秧机构传动装置一端与插秧机构驱动电机相连，另一端与秧针相连，秧苗板设置在插秧机后侧靠近手柄的一端，与侧船板固定连接，秧苗板与插秧机构驱动电机相连，工作时，秧针在插秧机构传动装置驱动下从秧苗板上取下秧苗并插入水田中，秧苗板在插秧机构驱动电机驱动下左右摆动；所述手柄固定在插秧机机架后侧。

2.根据权利要求1所述的多电机驱动水稻插秧机，其特征在于，所述插秧机还包括控制器，控制器分别与各行走水轮驱动电机、仿形机构驱动电机、插秧机构驱动电机相连。

3.根据权利要求2所述的多电机驱动水稻插秧机，其特征在于，所述插秧机中的电机、控制器均由蓄电池通过控制电路进行供电。

4.根据权利要求1所述的多电机驱动水稻插秧机，其特征在于，所述手柄上设置有若干个控制开关，控制开关与控制器相连，分别用于控制行走水轮驱动电机、仿形机构驱动电机、插秧机构驱动电机的速度和转向。

5.根据权利要求4所述的多电机驱动水稻插秧机，其特征在于，所述行走水轮驱动电机为两个，分别驱动左右两侧的行走水轮；所述行走水轮驱动电机上设置有减速器。

6.根据权利要求4所述的多电机驱动水稻插秧机，其特征在于，所述仿形机构驱动电机为两个，分别驱动左右两侧的仿形机构。

7.根据权利要求6所述的多电机驱动水稻插秧机，其特征在于，所述侧船板或中船板前端安装有用于实时检测船板上下移动距离的位移传感器，该位移传感器和控制器相连，控制器根据位移传感器信号对仿形机构驱动电机进行控制。

8.根据权利要求6所述的多电机驱动水稻插秧机，其特征在于，所述中船板或侧船板前端处设置有用于实时检测船板前端压力的压力传感器，该压力传感器和控制器相连，控制器根据压力传感器信号对仿形机构驱动电机进行控制。

Images