CN2349752Y - 双控制分插机构 - Google Patents
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Abstract
一种新型的用于北方大面积作业(小苗插秧)和能适应我国南方双季稻作业(大、小苗兼用)需要的水稻插秧机双控制分插机构。其特点是用曲柄摇杆机构加行星齿轮机构完成栽植臂的取秧、推秧、插秧工作轨迹和秧针的角位移。用该分插机构插秧能提高插秧质量,并实现高插次(350～400次/分)和低伤秧率。该机构制造简单,装配方便,可降低高速插秧机制造成本。
Description
本实用新型涉及一种水稻(包括早稻、晚稻)的栽植机具，具体地说是一种在机插水稻秧苗时能完成取秧、推秧、插秧的双控制分插机构。
目前，在国内市场上出售的机动插秧机，其栽植机构的形式不外乎两种：一种是曲柄摇杆机构，另一种是日本高速插秧机上使用的偏心或椭圆行星齿轮机构。曲柄摇杆式分插机构，工作频率在200～220次/分钟时能进行正常工作，随着插秧频率的增加，使插秧机机架振动加剧，从而限制了工作效率的提高。日本由于在该机构上加了配重，并采用高强度轻质材料和新工艺，且零部件设计更紧凑、精巧，使得日本插秧机工作性能可靠，插秧质量较高，并且插秧频率不断提高，近几年已经超过260次/分钟。但进一步提高插次时机架振动加剧，从而限制了插秧工作效率的提高。同时栽植机构秧针线速度过高，产生分秧不均，伤秧率增加及栽插不稳等缺陷。
从80年代起，日本开始致力于新型分插机构的研究，用以代替曲柄摇杆式分插机构。日本所开发的偏心齿轮和椭圆齿轮行星式分插机构就是其中的代表，这两种机构，由于栽植臂以分插机构齿轮箱驱动轴为中心，对称安装，机构动平衡性好，工作平稳，振动小。工作时，驱动轴旋转一周可插秧两次，在提高工作效率情况下使秧针线速度减小1/2，因而实现伤秧率低，分秧精度提高，插秧质量好，农业技术要求得到保证。这两种行星齿轮式分插机构，结构复杂，加工工艺要求高，而且该高速插秧机仅适合水稻秧苗的小苗作业(早稻插秧)，在栽植双季稻的我国南方地区只能插一季，其使用效率大大降低。
本实用新型的目的在于提供一种加工方便、工作可靠、插秧效率高、制造成本低的双控制分插机构。
本实用新型的目的是采取如下措施来完成的：行星齿轮箱内设置有行星齿轮机构：包括太阳轮和行星轮和中间轮，太阳轮由轴承支承在分插机构链轮轴上，太阳轮与分插机构链轮轴是空套的，中间轮与中间轮轴是空套的，行星轮固定在行星轮轴上，通过行星轮轴与栽植臂相连；所述的插秧机传动轴上设置有曲柄摇杆机构：包括曲柄、连杆及摇杆，曲柄与插秧机传动轴连接，摇杆与行星齿轮机构中的太阳轮连接；所述的栽植臂上设置有推秧机构：包括推秧杆、拨叉、凸轮，凸轮与行星齿轮箱(行星架)固结，拨叉通过拨叉轴支承在栽植臂上，拨叉一端铰结推秧杆，另一端与凸轮接触，推秧杆上方设置弹簧。所述的太阳轮、行星轮和中间轮均为正齿轮，太阳轮和行星轮直径相等，齿数相同。插秧机传动轴链轮和分插机构链轮轴链轮齿数之比为1∶2。该分插机构由行星齿轮机构和曲柄摇杆机构组成来联合控制秧针的轨迹，称为双控制分插机构。双控制分插机构在优化参数后可完成取秧、推秧、插秧的工作轨迹，并达到所要求的取秧、插秧角度。双控制机构中的摇杆和行星架转动使秧针的运动成为一个合成运动，从而获得整个插秧过程所要求的轨迹。
本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：通过计算机模拟，优化设计得到的技术参数研制的插秧机分插机构可以实现插秧工作过程，该分插机构可用于北方大面积作业(小苗插秧)和能适应我国南方双季稻作业(大、小苗兼用)，避免日本高速插秧机只能插小苗的不足。该机构依靠行星齿轮系传递动力，依靠曲柄摇杆机构控制太阳轮转动，使行星轮相对行星架逆时针或顺时针转动，满足取秧和插秧角度及工作轨迹。行星齿轮系转一周插秧两次，因而具有日本偏心(或椭圆)行星齿轮系分插机构同样的优点。而分插机构采用都是正齿轮的行星齿轮机构，因此制造加工、装配更为方便，和日本偏心行星齿轮系和椭圆行星齿轮系分插机构相比，降低了制造成本。
下面借助图示的实施例较细致的阐述本实用新型：
图1是本实用新型的传动系统简图。
图2是本实用新型的结构示意图。
图3是图2的A向的栽植臂结构示意图。图中：1．行星轮 2．秧针 3．栽植臂 4．行星轮轴 5．中间轮轴 6．中间轮7．太阳轮 8．轴承 9．中间轮 10．中间轮轴 11．秧针 12．栽植臂13．行星轮轴 14．行星轮 15．行星齿轮箱(行星架) 16．分插机构链轮轴17．轴承 18．分插机构链轮轴链轮 19．链轮箱 20．链条 21．插秧机传动轴22．插秧机传动轴链轮 23．曲柄 24．连杆 25．摇杆 26．螺钉 27．键28．凸轮 29．销 30．螺钉 31．行星齿轮箱端盖 32．螺钉 33．键34．传动销 35．凸轮 36．键 37．螺钉 38．连杆销 39．推秧杆 40．拨叉轴41．拨叉 42．弹簧 43．缓冲垫圈 44．轴承 45．轴承
在图1和图2中，曲柄摇杆机构，包括——曲柄23(用偏心盘代替，偏心量即为曲柄长度)、连杆24(通过转环与偏心盘连接，这样避免了连杆24与插秧机传动轴21的相碰)、摇杆25以及连接它们的连杆销38。该机构中的曲柄23通过键和插秧机传动轴21连接，而摇杆25通过花键和行星齿轮系中的太阳轮7连接。行星齿轮机构由太阳轮7和对称分布的中间轮6、9和行星轮1、14共五个齿轮组成，太阳轮7及中间轮6、9和行星轮1、14均为正齿轮。中间轮6、9与太阳轮7啮合，而行星轮1、14分别与中间轮6、9啮合。太阳轮7由两个轴承8、17支承在分插机构链轮轴16上，它们之间是空套的。分插机构链轮轴16与插秧机传动轴21之间通过链条20来传递动力，它们之间转速比为2∶1。行星齿轮箱端盖31与分插机构链轮轴16通过键33连接在一起，而行星齿轮箱体15与行星齿轮箱端盖31通过螺钉30固定连接。这样当插秧机传动轴21转二圈时，行星齿轮箱15回转一圈。
中间轮轴5、10安装在行星架15(行星齿轮箱)上，中间轮6、9与中间轮轴5、10空套。行星轮1、14与行星轮轴4、13以键27、36连接，行星轮轴4、13通过轴承44、45支承在行星架15上，行星轮轴13与栽植臂12通过传动销33固接，这样秧针11的绝对或相对行星架15转动与行星轮14相同。
由于该双控制机构由曲柄摇杆机构和行星齿轮机构组成，栽植臂以及秧针的运动由两部分决定：1、曲柄摇杆机构带动太阳轮7，太阳轮7转动通过中间轮6、9传到行星轮1、14，同时带动栽植臂3、12的绝对转动2、插秧机传动轴链轮21通过链条20驱动分插机构链轮轴链轮18，分插机构链轮轴链轮18通过分插机构链轮轴16带动行星架15转动。两种运动合成了栽植臂3、12(秧针2、11)的相对链轮箱19运动。曲柄摇杆机构传至行星轮轴4、13的运动为往复转动，因此角速度是变化的，单位时间的转角也不相同，通过计算机模拟并进行优化设计，得到机构的设计参数，使秧针2、11的合成运动轨迹满足南方双季稻插秧作业大、小苗兼用的需要。
完整的插秧过程，包括取秧、推秧、插秧三个过程，在满足取秧、插秧轨迹的情况下，尚需一个推秧装置，该装置的目的是为了模拟手工插秧时“捺”的动作，避免秧苗回带而出现漂秧等现象。因此在栽植臂12中还装有推秧装置(见图3)，即到推秧点时，推秧秆39能将秧苗从秧针11推离。为满足推秧的需要，推秧装置由凸轮35、拨叉41、弹簧42、缓冲垫圈43组成。凸轮35通过定位销定位(保证凸轮按设计位置安装)，由螺钉固定在行星架15(行星齿轮箱)上，拨叉41通过拨叉轴42支承在栽植臂12上。一端连结推秧杆39，使推秧杆39可被拨叉41带动上下运动；一端拨叉41与凸轮35接触。当分插机构运动时，拨叉41相对凸轮35转动，这样拨叉41的一端由于沿凸轮35运动被抬起，推秧杆39也被往上拨起，在推秧杆39上的弹簧42在推秧杆39的作用下压缩蓄能，拨叉41运动至凸轮曲线缺口位置时，达到轨迹要求推秧的角度，这时拨叉迅速脱离凸轮35，推秧杆39在弹簧42弹力的作用下，快速将秧针11中的秧苗分离，推入土中。缓冲垫圈43材料为橡胶，使推秧杆39被推到底部与栽植臂12碰撞时与缓冲垫圈43接触，避免产生较大的振动。在此机构中，由于行星架15(行星齿轮箱)转一圈，必须由推秧装置完成一次推秧，因此，在行星架15旋转一圈时，拨叉41相对于凸轮35的运动也应为一转，因为凸轮35固定在行星架15上，行星齿轮轴13和栽植臂12通过传动销34连接，行星轮轴13在行星架15转一圈时，相对行星架15回转一圈，由于行星齿轮14和太阳轮7是等齿数的正齿轮组成，保证拨叉29相对凸轮35转一圈，而控制太阳轮运动的曲柄摇杆机构在分插机构链轮轴16转一圈(即行星架15转一圈)时，其运动为两个周期，使两个栽植臂的运动轨迹和角位移相同。
该水稻插秧机分插机构动力由插秧机传动轴21通过链20传动传递，在插秧机整体配置上共有八个分插机构，其中每两个为一组，共为四组分插机构，分别由插秧机传动轴21上的四个插秧机传动轴链轮22经链条20传至分插机构链轮轴16，同时驱动安装在同一链轮轴上的一组分插机构(两个分插机构，参见图1)。每组分插机构有一套曲柄摇杆机构，该套分插机构有一个曲柄23(偏心盘)、一个连杆24、两个同在一根分插机构链轮轴16上空套安装的太阳轮连接的摇杆16，曲柄23通过转环和偏心盘连接连杆24，连杆的另一端有两个安装位置，分别和两个摇杆连接并驱动摇杆转动，这样可以保证两个分插机构运动的同步性。在分插机构链轮轴16两端安装有两个螺钉32、37，其目的是为了保证分插机构链轮轴16的轴向固定，避免分插机构链轮轴16在工作时的左右窜动，及卡死、行距不稳定等现象。
在本发明机构的工作环境是农用水田，因此在箱体及可能进水、漏油处均设计安装有密封圈及防漏纸垫，保证机构在工作时能防水、防漏油，使其能在最佳工作状态并延长使用寿命。
Claims (3)
1、一种水稻双控制分插机构，包括水稻插秧机传动轴，设在插秧机传动轴上的插秧机传动轴链轮、链条，分插机构链轮轴及设置在分插机构链轮轴两端的行星齿轮箱、栽植臂及设置在栽植臂上的秧针，其特征是：a、所述的行星齿轮箱内设置有行星齿轮机构：包括太阳轮、行星轮、和中间轮，太阳轮由轴承支承在分插机构链轮轴上，太阳轮与分插机构链轮轴是空套的，中间轮与中间轮轴是空套的，行星轮固定在行星轮轴上，通过行星轮轴与栽植臂相连；b、所述的插秧机传动轴上设置有曲柄摇杆机构：包括曲柄、连杆及摇杆，曲柄与插秧机传动轴连接，摇杆与行星齿轮机构中的太阳轮连接：c、所述的栽植臂上设置有推秧机构：包括推秧杆、拨叉、凸轮，凸轮与行星架固结，拨叉通过拨叉轴支承在栽植臂上，拨叉一端铰结推秧杆，另一端与凸轮接触，推秧杆上方设置弹簧。
2、根据权利要求1所述的双控制分插机构，其特征是：所述的行星轮和中间轮均为正齿轮，太阳轮和行星轮直径相等，齿数相同。
3、根据权利要求1所述的双控制分插机构，其特征是：插秧机传动轴链轮和分插机构链轮轴链轮齿数之比为1∶2。
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