CN204634349U - 一种液压仿形栽植机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液压仿形栽植机构，包括地面感知机构、液压执行机构和栽植器随动机构。其是通过地面感知机构获取地面高低起伏情况，反馈给栽植器液压升降执行机构，控制液压缸的伸缩带动栽植器随动机构的升降，从而保证鸭嘴栽植部件与地面之间相对高度的一致。本实用新型结构简单、易于推广，后部的栽植器随动机构采用了一个平行四边形连杆结构，能承受较大载荷、放大位移量，并保证了仿形过程中栽植器的平衡性和垂直度，进而保证了移栽过程中栽植深度的均匀性，提高了栽植的质量，更好地满足了对旱地田间移栽的要求。

Description

一种液压仿形栽植机构

技术领域

本实用新型属于旱地移栽机的技术领域，特别是涉及一种具有地面仿形能力的移栽机栽植机构。

背景技术

育苗移栽是蔬菜等作物种植的一个重要生产环节，进行旱地移栽能大大提高幼苗的成活率，减少二次补种。我国从20世纪50年代末开始研制旱地移栽机，先后分别对棉花、玉米等蔬菜进行了相关的实验研究，研制出了各种类型的移栽机。而栽植器又是除取苗机构外移栽机的核心部件，它是由取苗机构或者人工提供秧苗，而后将秧苗栽植到地里，具有直立栽苗的优势，能反映出移栽机的发展过程和进步水平。目前，国内外移栽机上采用的栽植器类型有钳夹式、挠性圆盘式、吊杯式和导苗管式4种。

栽植器作为移栽机的一个重要部件，主要完成接苗、栽苗等动作，而一个移栽机栽植质量的好坏直接反映在栽植器最终工作的成效上，所以必须保证栽植的高度和曲线一致，这里就需要对栽植器进行仿形。专利CN104115600A公开了一种移栽机地面仿形机构，它是利用仿形轮感应地面变化，通过一系列连杆机构与液压系统配合最终达到底盘仿形的目的。但底盘机架十分沉重，对液压系统的负载要求较为苛刻，需选用承载能力较大的液压缸，成本较高，而且长时间连续高负载工作很容易损坏液压系统；专利CN102487643A公开了一种水稻插秧机的电动仿形机构，插秧机左右各有两个仿形机构，由电机分别驱动，独立工作，保证底盘机架与地面的平行度，但此机构中电机所承受来自底盘的负载也很大，需选用较大功率电机，并且结构复杂，造成成本较高，而且长时间高负载的工作也很容易造成电机的损坏，所以难以推广。

目前，大部分移栽机的仿形都是栽植器依托底盘，通过底盘仿形来达到栽植深度一致的目的。但底盘仿形需要液压缸带动整个机架运动，液压缸所需承受的载荷特别高，此时就需要选用承载力较大的液压系统，大大的增加了成本；由于底盘较为沉重，在仿形运动过程中液压缸所受到的惯性力特别大，长时间高负载、连续性的工作很可能会带来液压缸的损坏，最终影响栽植的效率，而且底盘仿形大多结构复杂、操作性差，难以实现大规模的推广。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种液压仿形栽植机构，以实现通过地面感知机构实时感知地面的情况，将信号传递给液压系统，通过液压回路自动调节栽植器随动机构的升降，来保证栽植器随动机构上鸭嘴栽植部件与地面的相对高度，从而保证栽植的质量的效果，结构简单、反应迅速、效果显著。

为了解决以上技术问题，本实用新型直接对栽植器进行仿形处理，相比整个底盘机架而言，栽植器随动机构使用了平行四边形结构，结构简单、轻便，不仅可以承受较大载荷，而且起到了位移放大的作用。这样不仅减轻了液压缸所承受的载荷，也减小了液压缸的行程，无需选用承载力较大和行程较大的液压缸，在大大节省了成本的同时，也能达到更好的栽植效果，采用的具体技术方案如下：

一种液压仿形栽植机构，其特征在于包括：地面感知机构(2)、液压执行机构和栽植器随动机构(4)；地面感知机构(2)和栽植器随动机构(4)安装在机架(31)中部且前后呈一条直线，地面感知机构和栽植器随动机构通过液压执行机构连接栽植器随动机构(4)可转动地安装在机架(31)的尾部；

所述地面感知机构(2)包括地轮(11)、地轮轮轴(12)、地轮轮架(13)、地轮轮架固定板(14)、拉伸弹簧(15)、固定板连杆(16)、阀芯连杆(17)、阀芯(18)和随动伺服阀(9)；所述地轮(11)可转动地安装在地轮轮轴(12)上，地轮轮轴(12)的两端通过连杆与地轮轮架(13)固定连接，地轮轮架(13)固定安装在地轮轮架固定板(14)上，地轮轮架固定板(14)与机架(31)可转动连接；拉伸弹簧(15)的一端与机架(31)转动副固定连接，另一端与地轮轮架(13)的上端固定连接；固定板连杆(16)的下端与地轮轮架固定板(14)上端固定连接，另一端与阀芯拉杆(17)的下端可转动连接；阀芯拉杆(17)的上端与阀芯(18)可转动连接，阀芯(18)可沿定位套滑动地安装在随动伺服阀(9)的阀体内，随动伺服阀(9)固定安装在机架(31)上；

所述栽植器随动机构(4)包括滑槽(19)、滑块(20)、鸭嘴栽植部件(21)、鸭嘴栽植部件支架(22)、栽植器固定板(23)、随动机构下支杆(24)、随动机构拉杆(25)、拉杆固定板(26)、液压缸连接杆(27)、随动机构上支杆(28)、栽植器安装连杆(29)、通断阀(6)、通断阀阀芯(30)和液压缸(8)；所述通断阀(6)固定安装在滑槽(19)的上端，滑槽(19)固定安装在栽植器固定板(23)内，滑块(20)可沿滑槽(19)内壁滑动地安装在滑槽(19)内；鸭嘴栽植部件支架(22)可转动地安装在滑块(20)的中部，鸭嘴栽植部件(21)固定安装在鸭嘴栽植部件支架(22)上；栽植器固定板(23)固定安装在栽植器安装连杆(29)上，栽植器安装连杆(29)的上端与随动机构上支杆(28)的下端通过转动副A可转动连接、下端与随动机构下支杆(24)的下端通过转动副B可转动连接；随动机构上支杆(28)的上端通过转动副E可转动的安装在机架(31)上，随动机构下支杆(24)的中部与随动机构拉杆(25)的下端固定连接、上端与拉杆固定板(26)固定连接，拉杆固定板(26)的下端与机架(31)通过转动副C可转动连接，随动机构拉杆(25)的上端与拉杆固定板(26)上端固定连接，拉杆固定板(26)上端与液压缸连接杆(27)上端通过转动副D可转动连接，液压缸(8)的下端与机架(31)可转动连接、上端与液压缸连接杆(27)下端固定连接；

所述液压执行机构包括通断阀(6)、液压油管(7)、液压缸(8)、随动伺服阀(9)和液压泵(10)；随动伺服阀(9)、通断阀(6)和液压缸(8)通过液压油管(7)依次接通；随动伺服阀(9)为三位四通伺服阀，通断阀(6)为二位四通阀，液压缸(8)为双作用液压缸，随动伺服阀(9)与液压泵(10)通过液压油管(7)接通，液压泵(10)固定安装在机架(31)上。

所述地面感知机构(2)上装有一根拉伸弹簧(15)，所述的拉伸弹簧(15)为圆柱形螺旋状弹簧，正常状态没有间隙，只有拉力达到拉伸弹簧(15)初始张力时才会被拉伸。

所述转动副A与转动副E构成的连线AE和转动副B与转动副C构成的连线BC等长并且平行，构成平行四边形机构。

所述栽植器随动机构(4)中栽植器固定板(23)上可平行安装多个栽植器，能同时实现多行移栽。本实用新型中，地面感知机构上安装了一个拉伸弹簧，当地面相对较平，高低变化不大时，拉伸弹簧由于预紧力的作用，不会被拉伸，这样会使整个机构保持平衡状态。只有地面高低变化较大时地轮才会克服拉伸弹簧的拉伸力使地面感知机构运转，此时才能开始仿形。

本实用新型中，液压缸与机架可转动连接，液压缸连接杆与随动机构拉杆通过转动副D可转动连接，液压缸与液压缸连接杆固定连接，这样可同时实现液压缸的转动和缸体的平动，更好的满足栽植器随动机构的升降要求。

本实用新型中，通断阀固定安装在栽植器滑槽的上方，当且仅当鸭嘴栽植部件栽植结束，运动到接苗状态时，滑块抵住通断阀阀芯，通断阀才会打开，液压回路才能完全接通，从而控制液压缸的升降。所以设计时需保证地轮的中心与鸭嘴栽植部件中心的距离L为所需栽植的一个株距的距离，这样控制一个株距液压缸运动调节一次，形成周期运动，保证栽植过程的稳定性。

本实用新型中，栽植器随动机构采用了一个平行四边形连杆机构，所述转动副A与转动副E构成的连线AE和转动副B与转动副C构成的连线BC等长并且平行，这样随动机构上下两支杆的角速度、角位移相同，保证栽植器安装连杆平动，从而保证栽植器在栽植器随动机构仿形过程中始终保持与地面垂直的状态，而且此机构能够承受较大载荷、减轻液压缸负担，并且能够起到放大位移、减少液压缸的行程的作用；另外，随动机构拉杆上端与拉杆固定板上端固定连接，随动机构拉杆下端与随动机构下支杆中部固定连接，随动机构下支杆上部与拉杆固定板下端固定连接，构成三角形机构，由于栽植器随动机构的下支杆不仅支撑着整个机构的重量，也是液压缸传递动力的部分，使用三角结构使连杆结构更加稳定，能更好的达到承重、传递动力的效果。

本实用新型的优点是：本实用新型通过采用机械结构配合液压系统进行仿形，使得整体结构简单、成本低、作用明显。地面感知机构通过地轮感知地面的高低变化，将信号反馈到液压系统控制液压缸运动，带动栽植器随动机构上下运动，做到对地面的实时仿形，保证了鸭嘴栽植部件与地面的相对高度，提高了栽植成功率。本实用新型直接对栽植器进行仿形处理，与整个底盘机架仿形相区别，栽植器随动机构使用了平行四边形结构，结构简单、轻便，不仅可以承受较大载荷，而且起到了位移放大的作用。这样不仅减轻了液压缸所承受的载荷，也减小了液压缸的行程，无需选用承载力较大和行程较大的液压缸，在大大节省了成本的同时，也能达到更好的栽植效果。

附图说明

图1是本实用新型装置的主视图。

图2是本实用新型装置地面感知机构的主视图。

图3是本实用新型装置栽植器随动装置的主视图。

图4是本实用新型装置地面感知机构的运动简图。

图5是本实用新型装置栽植器随动装置的运动简图。

图6是本实用新型装置控制仿形机构的液压原理图。

图中：1-前轮、2-地面感知机构、3-后轮、4-栽植器随动机构、5-栽植器、6-通断阀、7-液压油管、8-液压缸、9-随动伺服阀、10-液压泵、11-地轮、12-地轮轮轴、13-地轮轮架、14-地轮轮架固定板、15-拉伸弹簧、16-固定板连杆、17-阀芯连杆、18-阀芯、19-滑槽、20-滑块、21-鸭嘴栽植部件、22-鸭嘴栽植部件支架、23-栽植器固定板、24-随动机构下支杆、25-随动机构拉杆、26-拉杆固定板、27-液压缸连接杆、28-随动机构上连杆、29-栽植器安装连杆、30-通断阀阀芯、31-机架、32-构件I、33-构件II、34-构件III、35-构件IV、36-构件V、37-构件VI、38-构件VII、39-构件VIII、40-构件IX、41-构件X、42-构件XI。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本实用新型的技术方案作进一步的说明。

如图1所示：一种液压仿形栽植机构，由地面感知机构2、液压执行机构、栽植器随动机构4、前轮1、后轮3和机架31组成。前轮1和后轮3通过连接杆件可转动的安装在机架31上，且前轮1转向，后轮3驱动；地面感知机构2固定安装在机架31上，感知地面的变化；栽植器随动机构4可转动的安装在机架31上，调节栽植器与地面相对高度；液压执行机构将地面感知机构2与栽植器随动机构4固定连接在一起，形成一种移栽机液压仿形栽植机构。

如图2所示：地面感知机构2由地轮11、地轮轮轴12、地轮轮架13、地轮轮架固定板14、拉伸弹簧15、固定板连杆16、阀芯连杆17、阀芯18和随动伺服阀9组成。机器在较平的地面工作时，地轮11理论上会产生些许的位移，但由于拉伸弹簧15的存在，地轮11不能带动固定板连杆16转动，各机构处于正常平衡状态，此时不进行仿形；当地轮11走上凸起的地面时，地轮11会克服拉伸弹簧15的预紧力向上运动，此时固定板连杆16会带动阀芯连杆17向下转动，从而带动阀芯18向下运动，这样随动伺服阀9的上位接入系统，在通段阀6打开的情况下，液压缸8会带动栽植器随动机构4的上下支杆顺时针转动，驱动栽植器5向上运动，从而保证鸭嘴栽植部件21与地面的相对高度；当地轮11走下凹陷的地面时，地轮11会克服拉伸弹簧15的预紧力向下运动，此时固定板连杆16会带动阀芯连杆17向上转动，从而带动阀芯18向上运动，这样随动伺服阀9的下位接入系统，在通段阀6打开的情况下，液压缸8会带动栽植器随动机构4的上下支杆逆时针转动，驱动栽植器5向下运动，从而保证鸭嘴栽植部件21与地面的相对高度。

另外，此地面感知机构2上面安装一个拉伸弹簧15，当地面相对较平、高低变化不大时，拉伸弹簧15在预紧力作用下不会被拉伸，这样会使整个机构保持平衡状态。只有地面高低变化较大时地轮11才会克服拉伸弹簧15的预紧力上升或下降使地面感知机构2工作，此时才能开始仿形。

如图3所示：栽植器随动机构4由滑槽19、滑块20、鸭嘴栽植部件21、鸭嘴栽植部件支架22、栽植器固定板23、随动机构下支杆24、随动机构拉杆25、拉杆固定板26、液压缸连接杆27、随动机构上支杆28、栽植器安装连杆29、通断阀6、通断阀阀芯30和液压缸8组成。通断阀6固定安装在滑槽19的上方，当且仅当鸭嘴栽植部件21栽植结束，运动到接苗状态，滑块20抵住通断阀阀芯30时，通断阀6才会打开，液压回路才能完全接通，从而控制液压缸8的升降。所以设计时需保证地轮11的中心与鸭嘴栽植部件21中心的距离L为所需栽植的一个株距的距离，这样控制一个株距液压缸8运动调节一次，形成周期运动，保证栽植过程的稳定性；所述栽植器随动机构4中栽植器固定板23上可平行安装多个栽植器，能同时实现多行移栽。

如图4所示：为便于运动原理分析，将地面感知机构简化为运动简图，图中构件Ⅰ32代表地轮11、构件Ⅱ33代表固定板连杆16、构件Ⅲ34代表阀芯连杆17、构件Ⅳ35代表随动伺服阀阀芯18、31代表机架。当地面凸起时构件Ⅰ32会上升并且带动构件Ⅱ33绕着机架31转动副顺时针方向转动，构件Ⅱ33的转动会拉动构件Ⅲ34向下转动，构件Ⅲ34的转动又会带动构件Ⅳ35向下运动；反之，当地面凹陷时构件Ⅰ32会下降并且带动构件Ⅱ33绕着机架31转动副逆时针方向转动，构件Ⅱ33的转动会拉动构件Ⅲ34向上转动，构件Ⅲ34的转动又会带动构件Ⅳ35向上运动。

如图5所示：为便于运动原理分析，将栽植器随动机构简化为运动简图，图中构件V36代表液压缸连接杆27、构件VI37代表拉杆固定板26、构件VII38代表随动机构拉杆25、构件VIII39代表随动机构下支杆24、构件IX40代表栽植器5、构件X41代表栽植器安装连杆29、构件XI42代表随动机构上连杆28、31代表机架、8代表液压缸。当地面凸起时，液压系统会控制液压缸8缸体缩进，从而带动与之固定连接的构件V36向右运动，此时构件V36就会带动与之转动连接的构件VI37、构件VII38和构件VIII39所构成的三角形结构绕着机架31顺时针转动，同时，构件XI42随之绕着机架31顺时针转动，这样构件X41在构件VIII39和构件XI42的带动下斜向上运动，且构件X41始终与地面保持垂直状态，这样构件IX40也会随着构件X41运动并且始终与地面保持垂直状态；反之，当地面凹陷时，液压系统会控制液压缸8缸体伸出，从而带动与之固定连接的构件V36向左运动，此时构件V36就会带动与之转动连接的构件VI37、构件VII38和构件VIII39所构成的三角形结构绕着机架31逆时针转动，同时，构件XI42随之绕着机架31逆时针转动，这样构件X41在构件VIII39和构件XI42的带动下斜向下运动，且构件X41始终与地面保持垂直状态，这样构件IX40也会随着构件X41运动并且始终与地面保持垂直状态；在仿形过程中，液压缸8会随着机构运动绕机架31做相应的转动，更好地配合栽植器随动机构的运动。

如图6所示：地面感知机构2与随动伺服阀9的阀芯18转动连接，随动伺服阀9、通断阀6和液压缸8通过液压油管7依次固定连接，所述的随动伺服阀9为三位四通伺服阀，通断阀6为二位四通阀，液压缸8为双作用液压缸，液压缸8可转动的安装在机架31上。地面感知机构2实时感知地面变化，将信号传递给液压执行机构中随动伺服阀9，通过随动伺服阀9调节液压油的流动方向来控制液压缸8的伸缩，从而控制栽植器随动机构4的升降，保证鸭嘴栽植部件21与地面的相对高度。

以一个栽植器5示意，本实用新型的具体工作过程如下所示：

机器在较平的地面工作时，地轮11理论上会产生些许的位移，但由于拉伸弹簧15的存在，此时地轮11不能克服拉伸弹簧15的预紧力带动固定板连杆16转动，各机构都处于正常平衡状态，不进行仿形；

当地轮11走上凸起的地面时，地轮11会克服拉伸弹簧15的预紧力向上运动，此时固定板连杆16会带动阀芯连杆17向下转动，从而带动阀芯18向下运动，这样随动伺服阀9的上位接入系统，在通段阀6打开的情况下，液压系统会控制液压缸8缸体缩进，从而带动与之固定连接的液压缸连接杆27向右运动，此时液压缸连接杆27就会带动与之转动连接的拉杆固定板26、随动机构拉杆25和随动机构下支杆24所构成的三角形结构绕着机架31顺时针转动，同时，随动机构上连杆28也会随之绕着机架31顺时针转动，这样栽植器安装连杆29在随动机构下支杆24和随动机构上连杆28的带动下斜向上平动，且栽植器安装连杆29始终与地面保持垂直状态，这样栽植器5也会随着栽植器安装连杆29平动并且始终与地面保持垂直状态，达到仿形的目的；

同理，当地轮11走下凹陷的地面时，地轮11会克服拉伸弹簧15的预紧力向下运动，此时固定板连杆16会带动阀芯连杆17向上转动，从而带动阀芯18向上运动，这样随动伺服阀9的下位接入系统，在通段阀6打开的情况下，液压系统会控制液压缸8缸体伸出，从而带动与之固定连接的液压缸连接杆27向左运动，此时液压缸连接杆27就会带动与之转动连接的拉杆固定板26、随动机构拉杆25和随动机构下支杆24所构成的三角形结构绕着机架31逆时针转动，同时，随动机构上连杆28也会随之绕着机架31逆时针转动，这样栽植器安装连杆29在随动机构下支杆24和随动机构上连杆28的带动下斜向下平动，且栽植器安装连杆29始终与地面保持垂直状态，这样栽植器5也会随着栽植器安装连杆29平动并且始终与地面保持垂直状态，达到仿形的目的。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，所述栽植器随动机构4中栽植器固定板23上可平行安装两个甚至更多个栽植器，能同时实现两行甚至更多行移栽，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种液压仿形栽植机构，其特征在于包括：地面感知机构(2)、液压执行机构和栽植器随动机构(4)；地面感知机构(2)和栽植器随动机构(4)安装在机架(31)中部且前后呈一条直线，地面感知机构和栽植器随动机构通过液压执行机构连接栽植器随动机构(4)可转动地安装在机架(31)的尾部；

所述地面感知机构(2)包括地轮(11)、地轮轮轴(12)、地轮轮架(13)、地轮轮架固定板(14)、拉伸弹簧(15)、固定板连杆(16)、阀芯连杆(17)、阀芯(18)和随动伺服阀(9)；所述地轮(11)可转动地安装在地轮轮轴(12)上，地轮轮轴(12)的两端通过连杆与地轮轮架(13)固定连接，地轮轮架(13)固定安装在地轮轮架固定板(14)上，地轮轮架固定板(14)与机架(31)可转动连接；拉伸弹簧(15)的一端与机架(31)转动副固定连接，另一端与地轮轮架(13)的上端固定连接；固定板连杆(16)的下端与地轮轮架固定板(14)上端固定连接，另一端与阀芯拉杆(17)的下端可转动连接；阀芯拉杆(17)的上端与阀芯(18)可转动连接，阀芯(18)可沿定位套滑动地安装在随动伺服阀(9)的阀体内，随动伺服阀(9)固定安装在机架(31)上；

所述栽植器随动机构(4)包括滑槽(19)、滑块(20)、鸭嘴栽植部件(21)、鸭嘴栽植部件支架(22)、栽植器固定板(23)、随动机构下支杆(24)、随动机构拉杆(25)、拉杆固定板(26)、液压缸连接杆(27)、随动机构上支杆(28)、栽植器安装连杆(29)、通断阀(6)、通断阀阀芯(30)和液压缸(8)；所述通断阀(6)固定安装在滑槽(19)的上端，滑槽(19)固定安装在栽植器固定板(23)内，滑块(20)可沿滑槽(19)内壁滑动地安装在滑槽(19)内；鸭嘴栽植部件支架(22)可转动地安装在滑块(20)的中部，鸭嘴栽植部件(21)固定安装在鸭嘴栽植部件支架(22)上；栽植器固定板(23)固定安装在栽植器安装连杆(29)上，栽植器安装连杆(29)的上端与随动机构上支杆(28)的下端通过转动副A可转动连接、下端与随动机构下支杆(24)的下端通过转动副B可转动连接；随动机构上支杆(28)的上端通过转动副E可转动的安装在机架(31)上，随动机构下支杆(24)的中部与随动机构拉杆(25)的下端固定连接、上端与拉杆固定板(26)固定连接，拉杆固定板(26)的下端与机架(31)通过转动副C可转动连接，随动机构拉杆(25)的上端与拉杆固定板(26)上端固定连接，拉杆固定板(26)上端与液压缸连接杆(27)上端通过转动副D可转动连接，液压缸(8)的下端与机架(31)可转动连接、上端与液压缸连接杆(27)下端固定连接；

所述液压执行机构包括通断阀(6)、液压油管(7)、液压缸(8)、随动伺服阀(9)和液压泵(10)；随动伺服阀(9)、通断阀(6)和液压缸(8)通过液压油管(7)依次接通；随动伺服阀(9)为三位四通伺服阀，通断阀(6)为二位四通阀，液压缸(8)为双作用液压缸，随动伺服阀(9)与液压泵(10)通过液压油管(7)接通，液压泵(10)固定安装在机架(31)上。

2.根据权利要求1所述的一种液压仿形栽植机构，其特征在于：所述地面感知机构(2)上装有一根拉伸弹簧(15)，所述的拉伸弹簧(15)为圆柱形螺旋状弹簧，正常状态没有间隙，只有拉力达到拉伸弹簧(15)初始张力时才会被拉伸。

3.根据权利要求1所述的一种液压仿形栽植机构，其特征在于：所述转动副A与转动副E构成的连线AE和转动副B与转动副C构成的连线BC等长并且平行，构成平行四边形机构。

4.根据权利要求1所述的一种液压仿形栽植机构，其特征在于：所述栽植器随动机构(4)中栽植器固定板(23)上可平行安装多个栽植器，能同时实现多行移栽。