CN2836430Y - 大棚耕作机 - Google Patents

Abstract

一种大棚耕作机，由机、电相结合而构成，具有耕、播、锄、割四种作业性能。机型分为人工跟随操作的小型自走式和无人操作的大型自动运行式两种。前者的结构由机架、电机驱动的立式作业部件、具有自动差速功能的行走部件、可用于条播和点播的电子精量播种部件和安置在扶手上的操作部件及切割传送附件和电缆线自动收放装置所构成；后者的结构由升降架、悬挂架、旋转架、底座及多个电机驱动的立式作业部件、多个电子精量播种部件、自动控制机体停驶进退和回转的电器组合部件以及切割传送附件和电缆线自动收放装置所构成。两种机型的作业和行走均由220V普通电机所驱动，具有无污染、低消耗、易制造、成本低的特点。

Description

大棚耕作机

所属技术领域

本实用新型涉及一种专用于塑料大棚的耕作机器，由机械和电器相结合而构成，能在塑料大棚的生产中完成耕地、锄地、播种、切割四种作业，尤其可将上述几种不同作业结合一起一次完成，具有复合作业的特点。

背景技术

大棚(泛指种植蔬菜、瓜果、花卉的以通光塑料薄膜及金属框架建造的种植温室)是近年发展起来的一种新型的农业种植设施。农民自建的大棚规模较小，一般占地半亩(7m×40m)，棚顶为半圆型或弧形，高度2m。目前，这种大棚数量很多，数以亿计，是全国生产蔬菜、名贵瓜果和花卉的主要基地。另外还有少量地方政府的农业部门建造的科技示范园区中的大型通光温室，一般占地5亩左右，高度4m，由八个单元大棚所组成，每个单元宽8m、长48m。大棚的种植品种比较繁杂，以蔬菜大棚为例，其作物分为爬架与垄畦两类，前者，行距为0.6m，后者行距为0.21m。

由于大棚(特别是农民自建的小型大棚)是一种封闭而狭小的作业环境，公知的现有农业机械很难适应它的作业条件，因而至目前大棚中的各种作业主要还是依靠人力。

目前与本实用新型相接近的小型农业机器只有两种可以进入大棚：

其一，是石家庄市农业机械化研究所研制的菜田、温室大棚园田管理机械，它是由5.6马力柴油机驱动的手扶拖拉机牵引的几种拖挂农具配套的，其拖挂农具有旋耕机(松土机械)、翻地犁、施肥、起垄、条播等专用附件。这种机器实际上还是大田中的小型机械，作为塑料大棚中的作业机器，它存在以下几种缺陷：

1、由于大棚是一个封闭的环境，柴油机排放的烟雾(有毒气体)不能散发到棚外去，这些有害气体就会附着在蔬菜和果实上，因而不利于绿色食物的生产。

2、它是用现有手扶拖拉机牵引作业的，其机体长度、高度和宽度受牵引机器既定结构的限制，当作物生长起来时，牵引机的宽度和高度均无法与作物的行距和棚顶弧形弯度相适应，小型大棚弧形棚顶的两侧高度只有30～40cm，这种机器无法耕作这些地带，也无法在这些地带回头转弯，这些地带约占整个大棚面积的三分之一。

3、它的拖挂附件主要是一些耕地、翻地、起垄的机具，没有针对作物生长起来需要加工管理的专用机具，因而即使能够进入棚内，也只能适用在高度允许的地段进行种植作物前的准备工作。

其二，是本实用新型申请人前几年研制的窄垄作物播锄机(专利号89216663.0)，该机由一台1.5马力汽油发动机驱动，它的额定转速5000转/分，必须经行星齿轮减速器、蜗杆蜗轮减速器和锥伞齿轮减速换向器的减速和传动驱带作业部件和行走部件，由此构成一种单行、自走式田间作业机器。它的作业部件是一种结构简单、省力而性能优异的部件，其结构是由一根垂直旋转的轴带动一叶在土壤内水平旋转的刀片而组成。其刀片的作业性能取决于它的平面弯曲角度和转速的密切配合，角度大、转速高、升垡力强，可用于耕地；角度小、转速低、升垡力弱，可用于播种时的开沟覆土或锄地作业。该机就是利用这种原理结合种子箱、排种管等附件实现播种、播施化肥和锄地三种作业性能的。作业幅度取决于刀片的长度(即旋转直径)，刀片与传动轴采用螺丝口相连接，可以根据作业的需要随时更换不同尺寸的刀片。因此，它能适应不同行距的耕作需要。这种机器能在狭窄的垄间自由回转作业，但作为大棚的专用机器也存在如下缺陷：

1、与上述手扶拖拉机一样，汽油内燃机排放的烟雾同样无法散发到棚外，有毒气体同样会污染蔬菜和瓜果。

2、使用内燃机所必需的一系列减速换向机构工艺复杂，制造成本较高。在当前农民的经济条件还不很富裕的条件下，不利于它的推广普及。

3、由于小型汽油机功率所限，它只能单行作业，效率较低。

本实用新型，便是针对大棚的实际需要和上述两种现有公知机器存在的缺陷研究设计的。

发明内容

为了克服上述现有小型机器不能满足大棚耕作要求的缺陷，本实用新型提供一种大棚耕作机，它是由机械与电器相结合结构而成，根据大棚内作业地面的大小和作业项目的需要，运用相应的机架和专用部件结构成人工跟随操作的小型自走式作业机器和无人驾驶操作的大型自动作业机器；所述的人工跟随操作的小型自走式作业机器，其特征是由机架、扶手和安置在扶手上的操作部件、作业部件、可倒顺旋转的驱动电机和结构在蜗轮蜗杆减速器上的涨珠式自动差速装置与行走轮构成的行走部件、耕深调控部件、种子箱、电子精量播种部件、切割传送附件以及电源电缆线自动收放装置所构成；所述的无人驾驶操作的大型自动作业机器，它的机架是由升降架、悬挂架、旋转架、底座、行走轮以及驱动升降架上下活动的电机与蜗轮蜗杆减速器、驱动底座行走的电动机与蜗轮蜗杆减速器和自动控制该机停、驶、进、退、回头转弯的电器组合部件所构成。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案主要体现在以下八个方面：

一，在动力方面，变内燃机为电动机。使用电动机的目的是：1，为了避免内燃机的废气污染，促进无公害食品的生产；2，现有大棚多数已具有220v电压的供电设施，利用已有的电力，既不需要增加投资，又能大幅度降低经营成本；3，是为了简化机械结构，降低工艺难度和制造成本；4，是为了便于实现大棚耕作机的自动化作业。

二，作业部件的结构，采取由电动机直接驱动的方式，省去了一系列减速换向机构，从而简化了制造工艺，降低了制造成本。

三，作业刀具实现系列化，设计成耕、播、锄、割四种专用刀片，均是以螺丝口与作业部件的立轴相连接，以便改变作业项目时能方便地更换刀片。

四，结构了一种电子精量播种部件，由开关转换可方便地进行条播或点播。

五，行走部件由可倒顺旋转的电动机驱动、其涨珠式自动差速器与蜗轮蜗杆减速器结构成一个简单的整体装置，以此获得机器倒、顺行驶作业的两种性能以及回头转弯时的自动差速性能。

六，结构了一种自动收放电缆线的装置。

七，利用电动机倒、顺旋转的功能，结构了一种自动调换电源线接线方式的电器组合部件，以实现作业机器的自动停、驶、进、退、回头转弯的功能。

八，增设了一种切割传送附件，收获垄畦作物时能方便地结构在机器上进行收割作业。

以上八项技术措施所构成的这些新部件是本实用新型的技术核心，运用这些部件可根据作业地面的大小和作业项目的需要结构成大型的或小型的作业机器，本实用新型实施例提供的大、小两种作业机器，除机架和操作调控部件不同外，其余部分便是由上述这些部件结构而成，现结合附图和实施例具体说明如下：

附图说明

图1是本实用新型作业部件的纵向剖面图。

图2是本实用新型用于耕地的作业刀具的构造图。

图3是本实用新型用于播种的作业刀具的构造图。

图4是本实用新型用于锄地的作业刀具的构造图。

图5是本实用新型用于收割垄畦作物的作业刀具的构造图。

图6是本实用新型电子精量播种部件的结构图。

图7是本实用新型切割传送附件的结构图。

图8是本实用新型结构在蜗杆蜗轮减速器上的涨珠式自动差速装置的结构图。

图9是本实用新型电缆线自动收放装置的外部结构图和内部结构的横向剖面图。

图10是本实用新型人工跟随操作的小型自走式作业机器的整体结构图。

图11是本实用新型无人驾驶操作的大型自动作业机器的机架和部件结构图。

图12是本实用新型无人驾驶操作的大型自动作业机器的整体结构图。

图13是本实用新型说明书摘要的附图(即无人驾驶操作的大型自动作业机器示意图)。

具体实施方式

附图1是本实用新型的作业部件(单体)结构图，每一个单体用一台小型电动机驱动，一次作业一行，如结构多个单体，一次可作业多行。以下是它的具体结构。

在图1中，电机(1-1)采用四级单相普通电动机为动力(它的额定电压220v、功率450w、额定转速750转/分)，立轴套管(1-2)利用上端的法兰盘与电机(1-1)外壳以螺钉相连接，立轴(1-3)上端利用靠背轮式连轴器(1-4)与电机(1-1)的轴头相连接；其上端又利用轴承(1-5)和胶封(1-6)固定于立轴套管(1-2)内；其下端利用铜套(1-7)和毡封(1-8)以及轴套盖(1-9)固定于立轴套管(1-2)内。该立轴(1-3)的下端为M10×1的螺丝头，用以连接耕地的刀或锄地的刀或播种的刀或切割的刀，由此形成一种封闭的独立单体。

附图2-附图5是本实用新型的四种作业刀具的结构图，

在图2中，用于耕地的刀是上下两层的结构，它是用四个单叶刀片焊合而成，每个单叶刀片的几何形状和尺寸是：宽40mm、厚3mm、长100mm、平面弯曲角度为12度(制造时用厚度为3mm的锰钢板冷轧成型后研磨刃部，刃口宽5mm，30度锐角)，焊接时两叶刀片的斜角对齐，成为一叶刃部在前、另一叶刃部在后的形状，两叶刀片对焊后，在其中心位置焊一M10×1的螺母，背面的中心位置焊一长度为80mm、φ10mm的铁棍，铁棍下端焊接在另两叶刀片对焊后的中心部位即可。本实用新型的这种用于耕地的刀片，在750转/分的条件下，耕深可达到180-200mm，耕幅为200mm。

在图3中，用于锄地的刀是单层结构，也是由两个单叶刀片对焊而成，单叶刀片的几何形状、厚度、材料与耕地的单叶刀片相同，但其长度为75mm、宽度为30mm、平面弯曲角度为10度。

在图4中，用于播种的刀也由两个单叶刀片对焊而成，单叶刀片的几何形状、宽度、平面弯曲角度、材料均与锄地刀的单叶刀片相同，但它的长度为30mm。

在图5中，用于切割的刀也由两个单叶刀片对焊而成，此切割单叶刀片与上述三种作业刀片都不相同，它的几何形状为半月形，凹度部分有刃口并带有锯齿，厚度3mm、长度100mm、弧顶宽度40mm、平面无弯曲角度，它的刃口是开在背面(下面)的，刃口宽10mm、10度锐角。

附图6是电子精量播种器的结构图，该部件由上、中、下三个排种管和电磁阀、电脉冲发生器等元器件组合而成，使用时结构在作业机器的种子箱下面，电源为12v直流。

在图6中，上排种管(6-1)的上端是用螺钉直接安装在种子箱上的，下端以螺丝口与中排种管(6-2)相连接，在中排种管(6-2)中，装有两个小零件，其一是手动预调阀门(6-3)，它是用螺杆和螺母的配合调节阀门间隙的大小以节制种子的流量；其二是电动阀门(6-4)，它是一叶横向活动的铁片，一端插入排种管内，另一端连接一个螺杆、以螺母调节它与电磁阀(6-5)的距离，电磁阀(6-5)通电吸合时，电动阀门(6-4)打开，断电时由弹簧将其推回原位。电磁阀(6-5)的线圈阻值R＝30欧姆，电压为12V直流，经开关的转换，形成两种供电方式：其一是直接供电，使它处于长时间吸合的状态，这时电动阀门(6-4)按照预先调定的间隙一直打开，种子不断地向下流去，这种方式农业部门叫做条播；其二是电源经脉冲发生器(6-6)发出的脉冲导通一个继电器(6-7)给电磁阀(6-5)供电，在这里脉冲发生器(6-6)和继电器(6-7)的相互配合形成一个不断开闭的电子开关。由于电磁阀(6-5)得到的是这种断续电源，因而它的动作也成为间断吸合的状态，由此形成电动阀门(6-4)不断开闭的工作形式。这样，排种管里的种子便形成了一粒一粒或一撮一撮的流动距离。电动阀门(6-4)的打开间隙是根据种子颗粒的大小确定的，它的开闭频率则是由脉冲发生器(6-6)发出的脉冲频率控制的。脉冲发生器(6-6)是由一只LM555集成电路块及其外围元件所组成，其脉冲频率的快慢由R3(56K欧姆电位器)进行调节，调节范围为50-1000次/分。发光二极管(6-8)并联在脉冲发生器(6-6)与继电器(6-7)的电路中用以监视脉冲频率的调节效果及工作状态。脉冲频率的快慢实际上是与耕作机器的行走速度密切配合的，配合适当，落入土壤内的种子距离便是所需要的作物株距。农业部门对这种播种方式称为点播。本实用新型的这一部件使用的是12V直流电源，在耕作机上设有一组由220V交流电降压为12V、经二极管整流、LM7812集成块稳压构成的12V直流电源。在供电系统中设有一只单刀双掷开关(6-9)，其开关的0位为断电，拨向A位进行点播，拨向B位进行条播。

附图7是用于收割垄畦作物的传送附件，旨在使用时才临时结构作业机器上，这一附件由安装架、帆布传送带等零件组合而成，图7-B是图7-A的旋转图。

在图7中，安装框架(7-1)用3×30mm的角钢焊制，宽210mm、高300mm，中柱的背面焊有两个安装用的夹子(7-2)，组装时夹在作业部件的立轴套管(1-2)上，而后用螺栓紧固。在安装框架(7-1)的两端各装有一个直径为25mm、长度为200mm的支撑磙子(7-3)，上下两头装有内直径为6.2mm、高度为10mm的铜套。安装框架(7-1)的两端焊有半圆形耳子(7-9)，中间钻有M8×1.5的螺丝孔，小轴(7-10)长度为30mm上端为8×1.5×15mm的螺丝头、下端为直径6mm、长度为15mm的轴头，组装时上下小轴(7-10)拧入上下耳子(7-9)的螺孔中用螺母锁紧即可。切割平板(7-4)是一厚度3mm、长210mm的三角形钢板，角度处的上面磨出带有锯齿的刃，刃宽5mm、30度锐角，组装时以M6×10螺钉结构在安装框架(7-1)的底部。帆布传送带(7-5)用宽度为190mm、长度为440mm的帆布缝制成一个圆筒形，其上以间隔110mm的距离用自攻螺钉安装四个木制的拨子(7-6)。在电机驱动的作业部件立轴上以紧配合的方式套入一个表面带有花纹的橡胶套管(7-7)作为驱动帆布传送带旋转的动力输出轴。切割刀片(图5)以螺丝口安装在作业部件的立轴底部，与切割平板(7-4)保持0.5mm的间距。组装顺序是：橡胶套管(7-7)、安装框架(7-1)、支撑磙子(7-3)、带有四个拨子的传送带(7-5)、切割平板(7-4)、切割刀片(图-5)。运用上述零件组装成切割传送附件实际上是一个对应作业部件的工作单体，如果作业机器有多个作业部件需要进行多行作物的收割时，可以安装多个切割传送附件单体，由于每个附件的作业宽度都是210mm，组装时应注意将传送带上的拨子(7-6)错开，以免互相干涉碰撞。

附图8是用于人工跟随操作的小型自走式作业机器的减速器，由蜗杆蜗轮和涨珠式自动差速器结构而成。

在图8中，蜗杆(8-1)为三头、模数2。蜗轮(8-2)为45齿、模数2。蜗轮轴(8-3)与蜗轮(8-2)为花键配合，两端轴肩有五个R＝3.5mm的等分凹面，两端轴头各装有一个201号滚动轴承。传动半轴(8-4)左右各一根，内端为喇叭口，其内置蜗轮轴(8-3)、滚柱(8-4-A)、滚珠架(8-7)及201轴承；两端轴颈各装有两盘203号滚动轴承(8-8)并以胶封密封于壳体(8-9)内，两端轴头以键配合的方式装有链轮(8-5)。以链条直接带动左右行走轮上的链轮(8-6)，从而驱动两只行走轮作业。在这里，蜗轮轴(8-3)是主动件，两个传动半轴(8-4)是从动件，它们的工作过程是，电机(用连轴器与蜗杆轴头连接)驱动蜗杆蜗轮及蜗轮轴旋转，蜗轮轴肩上的八个凹槽中的八个滚柱(8-4-A)由于受弧线(坡度)的推移便同时向外扩涨，从而卡死在蜗轮轴(8-3)与传动半轴(8-4)之间，使二者形成一个临时的整体向外输出动力，但如果其中一个行走轮得到外力而加速时(例如操作者利用扶手调整机器的行驶方向就会使其中一个行走轮得到外力而加速)，由于链条的反作用力迫使其中一个传动半轴(8-4)也加快了速度，这时这根传动半轴(8-4)变成了主动件，原来卡死在蜗轮轴(8-3)与传动半轴(8-4)之间的八个滚柱(8-4-A)便迅速回到了凹槽的底部，于是蜗轮轴(8-3)与传动半轴(8-4)便自动分离。外力一经消失，八个滚柱(8-4-A)便再次向外扩涨，重新卡死在二者之间，它们便又形成一个临时的整体向外输出动力。由此形成一套既减速又自动差速的部件。

附图9是一具有自动收放电缆线功能的绕线器，由于本实用新型提供的大小两种作业机器都是使用220v交流市电作业的，作业机器在大棚内时而走远时而走近，这就需要一种能跟随作业机器活动的供电设备，这个部件便是为解决这个问题设计的，它是由绕线绞盘、绞盘架、触发开关和一个小电机组合而成，其中的图9-B是该部件的内部结构图。

在图9中，用于缠绕电缆线的木制绕线绞盘(9-1)利用轴头座(9-2)安装在用3×30mm角钢焊制的架体(9-3)上而形成一个可转动的绕线体；用木或塑料制成的三角皮带轮(9-4)以螺钉安装在绕线绞盘(9-1)的一侧，以三角皮带与电机(9-8)的皮带轮相连接，该电机的额定电压220v、功率50w、额定转速2820转/分，电机皮带轮与木制三角皮带轮(9-4)的减速比设定为10∶1，在该电机的皮带轮上还装有一个S型叶片。绕线绞盘(9-1)上的电缆线(9-7)与耕作机直接相连，当耕作机向前行进时，拉动电缆线(9-7)使绕线绞盘(9-1)随之转动，同时通过三角皮带轮(9-4)也使电机以1∶10的速度反向空转(此时电机不通电)，为了克服绕线绞盘(9-1)产生惯性造成电缆线的松落，利用安装在电机皮带轮上的S型叶片所得到的空气阻力给它增加惰性。在架体(9-3)上设有一个自动排线器(9-5)，它是由一块能左右滑动的酚醛塑料和两根垂直安装的细铁棍所组成，电缆线(9-7)置于两根铁棍的中间，收放线时可将缆线排列整齐，这是它的第一个作用；此外，在该排线器(9-5)的酚醛塑料块前端还装有一只按压式开关(9-6)，此开关的特点是压下通电、放开断电，该开关串联在小电机(9-8)的电源电路上用以控制电机电源的通断。由于这一开关处于电缆线(9-7)的下方，当耕作机倒退或反向行驶时，电缆线(9-7)失去了拉力而下垂，下垂的电缆线(9-7)刚好压在按压式开关(9-6)上，于是小电机(9-8)电源被接通而带动绕线绞盘(9-1)反向旋转，电缆线迅速被收回，直至缆线重新拉紧脱离开关时，电机电源被切断。本实用新型便是利用电缆线(9-7)的松松紧紧和这样一个简单装置完成电缆线的自动收放作业的。绕线绞盘(9-1)的内部结构(图9-B)是利用一根直径为40mm的酚醛塑料空管为轴管(9-12)，在其两端管壁上各开一孔，220v电源线(9-9)经闸盒(9-10)穿入管内，电源线(9-9)中的两根导线由管壁上的小孔穿出，以螺钉(9-16)分别连接于左右两个铜套(9-13)上，该铜套(9-13)以紧配合的方式安装在轴管(9-12)的两端，以轴头座(9-2)固定在架体(9-3)上，由此构成绕线绞盘(9-1)的一个支体。在绕线绞盘(9-1)的腰圆孔两头，也装有两个铜环(9-14)，电缆线(9-7)的一端中的两根内线分别以螺钉(9-17)连接在左右两个铜环(9-14)上，而后与轴管(9-12)进行组装，铜套(9-13)与铜环(9-14)为滑动配合的关系，它们既是电源的导体，又相当一对轴承，220v电源通过(9-13)传送给(9-14)。电源线中的安全地线连接于架体(9-3)，通过架体上的入地脚(9-11)与大地相连接。

针对大棚的不同建造规模和需要，运用上述9种部件可结构成单行或多行作业的小型耕作机器和大型耕作机器，以下是本实用新型提供的大小两种耕作机器的具体实施例：

例1，适用于小型大棚的人力跟随操作的小型自走式作业机器，它是一次作业三行的手扶自走式耕作机，每一个作业行间的耕幅为210mm，三个行间的耕幅为630mm，该幅度刚好是大棚中垄田作物的三个行距，同时也是爬架作物(株田作物)的一个行距，利用它的进、退双向作业性能，可适应小型大棚中的各种作业条件。附图10是它的整机结构图，图中的10-B是图10-A的旋转图。

在图10中，机架(10-1)用3×30mm角钢焊制，前端焊有左右两个立柱，在立柱的顶端分别焊有两个直径为20mm的管头，以便与作业部件的悬挂架(10-3)以销轴相连接；在左右两个立柱的顶端还焊有两根平行的角钢，以便安装种子箱(10-2)；在机架(10-1)的中部(分左右)也焊有两根立柱以便安装扶手(10-4)；在机架(10-1)的后下部(分左右)也焊有两块三角形钢板，其上焊有直径为25mm、长度为150mm的轴头，以便安装行走轮(10-7)；在机架(10-1)的后端中下部焊有一个M20×2.25mm螺母，该螺母配有一根带有摇把的螺杆(10-10)与作业部件悬挂架(10-3)下部的环头以销轴相连接，当作业部件悬挂架(10-3)与机架(10-1)组装后，利用该螺杆(10-10)的伸缩功能，调节悬挂架(10-3)与机架(10-1)的垂直角度。设置这一机构是因为本实用新型的作业部件(图1)所使用的刀片必须保持在土壤内水平旋转的特点，否则将会因角度不适而加大阻力、降低垡力、影响它的工作质量与功耗。作业部件(图1)在这里使用三组(三个电机的电源线采取并联的方式连接在操作部件(10-4-1)的电源插座上)，三个作业部件之间的间距为210mm，三个种子箱(10-2)安装于机架(10-1)的立柱横梁上，用螺钉与三个电子精量播种部件(图6)连为一体。扶手(10-4)用两根直径25mm的铁管制作，下端焊有半圆形轨板，用螺栓与机架(10-1)相连接，以便操作者根据自己的身高或作业地段棚顶的高度调节扶手(10-4)的角度，扶手(10-4)上端插入装有电器开关、插座和手柄的操作部件(10-4-1)。电机(10-5)与蜗轮蜗杆组成的减速器用螺栓安装在机架上，它的动力输出轴的两端轴头通过涨珠式自动差速装置(图8)以链轮、链条与行走轮(10-7)相连接。驱动行走部件的电机(10-5)采用220v、550w、750转/分单项普通四级电机，这种电机是用电容器启动的，利用调换电容器串线接头的方法可使电机正反两个方向旋转，利用电机的这种功能，设置一个倒顺开关便可使机器前进或倒退。蜗轮蜗杆的减速比设置为15∶1。行走轮(10-7)采用直径为250mm的手推车充气胶轮，由此获得0.5米/秒的作业速度。限深轮(10-9)是一个控制作业深度的专用部件，利用轮架上的圆环安装在作业部件(图1)的立轴套管(1-2)上，二者成为滑动配合的关系，在作业部件立轴套管(1-2)上开有几个小孔，限深轮架上装有一个活动销子(10-11)，通过圆环上的小孔插入作业部件立轴套管(1-2)上的小孔加以固定刀片的入土深度，活动销子(10-10)以钢丝闸线连于操作部件的手柄(10-4-2)，操作手柄可使销子从小孔中抽出，借以调节限深轮(10-9)与机架(10-1)的距离，距离小、刀片入土深，距离大、刀片入土浅。

有益效果

由于本实施例选用的行走轮(10-7)为直径25cm的充气胶轮，电机(10-5)经蜗轮蜗杆减速后，动力输出轴的实际转速为50转/分，左右轴头上的链轮与行走轮的链轮均为19齿，因而行走轮的转速与动力输出轴的转速相等，耕作机由此获得0.25×3.1416×50＝39.27米/分的理论速度，此作业速度相当于人的步行速度。作业部件(图1)可以单个使用，也可以利用一个悬挂架(10-3)(用3×30mm的角钢焊制一个长方形框架)将几个作业部件并联使用，本实施例的作业部件(图1)使用三组，它们之间的间距为210mm，安装三只耕地刀片(图2)后，实际耕作幅度为0.6m；安装三只锄地刀片(图3)每个作业部件之间留有60mm的作物通过间隙，用于垄畦作物的耕、播、锄、割作业，一次可完成三行。用于爬架作物的锄地和套种作业时，三个刀片的作业幅面刚好是作物的行间距离，因而一次可完成一个行间的耕作。采取往复式作业，在7m×40m的大棚中耕作一次约需70～80分钟。所选用的四个电机(370W×3、550W×1)的总功率为1660W，每作业一小时约耗电1.7度。这就是说，本实施例不但能够满足大棚的作业要求，同时也具有无污染、费用低的优点。

例2，适用于大型通光温室的无人操作、一次作业六行的自动运行耕作机，附图11是它的机架结构图。它是由上、中、下三个部分所组成，上部是一套门型升降悬挂架，其作用是悬挂作业部件并使之垂直升降，中部是左右两套结构完全相同的旋转架，下部是左右两套结构完全相同的底座(行走部件)，上中下三个部分组装一起，便是本实施例的完整机架。

在图11中，悬挂架(11-2)是由前后两对长1.2M、内直径32mm空管、其上焊有六个悬挂板(11-2-A)组合而成，各个悬挂板(11-2-A)之间的距离为210mm。升降架(11-1)是由前后两对长1.4米、外直径30mm的铁管(或合金铝管)利用弯头(11-1-A)与四根长0.6米、直径30mm的立式铁管(或合金铝管)(11-1-B)结构成前后两个门型框架。结构前先将前后两对1.4M长的横管插入悬挂架(11-2)的两对横管内，使二者成为平行滑动配合的关系，然后再利用弯头(11-1-A)组装升降架的四根立管，由此构成一个既能悬挂作业部件，又可上下升降的完整部件。六个作业部件(图1)用螺栓安装在六个悬挂板上。在悬挂架上管的两端焊合M8×1.25螺母(11-2-B)，以顶丝加以固定在升降架(11-1)的适当位置。所谓适当位置，是根据作业项目的变化确定的，例如播种时应将悬挂架(11-2)置于升降架(11-1)的左端，锄地时则需要把它推到右端去，推到右端时作业刀片刚好处于两行作物的中间，进行收割时，悬挂架又需要推到左边，以便切割刀片能对准成熟的作物。在升降架(11-1)的两端弯头上各焊有一根600mm长、3×30mm的角钢(11-1-C)，在其中间部位装有轴承座(11-1-D)，以便安装控制升降架上下活动的丝杠。旋转架(11-3)是左右行走部件上的一个旋转架体，它的结构是在一根0.6米长、5×50mm的工字钢(11-3-A)的两端焊有两根内直径为32mm、长度为0.6米的垂直铁管(11-3-B)，在两根垂直铁管(11-3-B)的中间焊有一块厚度为1.2mm的铁板(11-3-C)，在该铁板的中间部位(与11-1-C上下相对应的位置)安装丝杠、蜗轮、蜗杆组合件(11-3-D)及电机(11-3-E)，该电机选用220V、370W、2820转/分单相二级电机，与蜗轮蜗杆相对应安装在(11-3-C)铁板上，以电机(11-3-E)的倒顺旋转驱动蜗杆蜗轮并带动丝杠上下运动，借以完成升降架(11-1)的提起或下降的动作。这个部件中的蜗杆为单头、模数M＝2，蜗轮27齿、模数M＝2，它的中心孔为M30×2的螺孔(与丝杠的螺纹尺寸相配套)，在这里蜗杆蜗轮的减速比为27∶1。由于蜗轮是封装在它的壳体里，因而它相当一个位置固定又能倒顺旋转的螺母，利用它的倒顺旋转推动丝杠上下运动。由于蜗轮蜗杆具有自锁的特性，因而升降架(11-1)的提升、停止或下降完全由电机(11-3-E)所控制。也就是说，当提升或下降到一定尺度时，只要关断电机电源它就会停止在这一高度。本实用新型便是利用这一简单装置，实现了调整、控制作业刀片的入土深度之目的。另在旋转架横梁(11-3-A)的中心位置焊有一根直径为50mm、长度为150mm的立轴(11-3-G)，在该立轴的根部以紧配合的方式装有一个厚度为5mm、直径为100mm的胶木圆盘(11-3-H)，在该圆盘圆周线上分为a、b、c三点，a点与b点为90度，a点与c点为180度，在a点上铆合一块弹簧铜片其上装有一个白金触点以导线并联在电源火线，c点也装有一个白金触点以导线并联于电源零线，这两个触点都安装在圆盘向下的一面。另外利用一根200mm长、10mm宽、10mm厚的杠杆，一端铆合在圆盘向上一面的b点位置，另一端安装两个常闭式按压开关(开关的触头采取一个向前一个向后的形式安装)，这两个开关以串联的方式接线，导线一端并联在电源零线，另一端与行走部件的电机相连接。在左右两套旋转架圆盘b点上安装的杠杆，它们的伸出方向相反(左旋转架的杠杆向左伸出，右旋转架的杠杆向右伸出)。底座即行走部件(11-4)是由一根长度为1.2M的5×50mm工字钢在其中心部位焊有一个内直径52mm、长度为145mm的铁管(11-4-A)，在该铁管的顶部以紧配合的方式也装有一块厚度为5mm、直径为100mm的胶木圆盘(11-4-B)，在该圆盘向上的一面也安装一个白金触点d，以导线连接在电机启动电容器的电源输入端。旋转架与底座组装后，使上下两个圆盘相对合，圆盘上的白金触点对接时构成电连接关系，从而给电容器供电；随着旋转架的旋转，上盘的a、c触点调换位置，从而改变电容器的供电相位，以实现电机旋转方向的变化；a、d触点对接时电机正方向旋转，c、d触点对接时电机反方向旋转。铆合在圆盘b点的杠杆上的开关是一控制驱动行走部件电机自动断电停机的枢纽，当机器行驶过程中，开关一旦碰到障碍物时，电机便自动断电停机，开关一旦脱离障碍物时，开关复原电机通电。这里所说的障碍物，是根据作业的需要埋设在需要机器回头转弯地段的碰桩，该碰桩可以是一根木制的杠杆，高度以能够触及开关为宜，碰桩的埋设数量和位置也是根据作业的需要事先安排的，需要机器向左转弯时碰桩埋设在左方，需要机器向右转弯时碰桩埋设在右方，需要机器转弯几次就需要埋设几个碰桩。在底座工字钢的右端安装蜗轮蜗杆减速器以及电机(11-4-C)、蜗轮的中心孔以键配合方式装有一根直径30mm、长150mm带有法兰盘的短轴，利用法兰盘安装后行走轮(11-4-D)，该工字钢的左端是一个活转节，在该活转节的左端焊有一根直径30mm、长150mm的短轴，用以安装前行走轮(11-4-E)，在(11-4-E)的轴头两侧和该工字钢左端(连接活转节处)焊有四个直径为10mm长度为20mm的铁棒，以便悬挂两根拉簧。这两根拉簧的作用是为了使前行走轮(11-4-E)在机器转弯时能自动偏移角度以适应行走弧线的需要。安装在底座即行走部件(11-4)上的这种电机(11-4-C)选用的是220V、550W、750转/分的普通四级单相电机，电机的轴头以靠背轮式连轴器与蜗杆蜗轮组件相连接，蜗杆为三头、模数＝2，蜗轮45齿、模数＝2，减速比15∶1。

上述上、中、下三种部件以图11虚线所示进行组装，即升降架(11-1)的四根立管(11-1-B)插入左右旋转架(11-3)的四根立管(11-3-B)；左右旋转架的中心立轴插入左右底座即行走部件(11-4)的中心铁管(11-4-A)内。机架组装完成后即可组装其他部件；六个作业部件(图1)用螺栓安装在六块悬挂板的中部，六个种子箱安装在悬挂板的后部，电子精量播种器安装在种子箱的下部，配电箱安装在悬挂板的前部，由此构成本实施例一台完整的作业机器。

本实用新型的这一实施例的主要特征在于机架的组合式和作业过程的自动化。机架之所以设计为组合的型式，目的是为了求得作业幅面的可变性、以提高它的适应性。如上所述，作业幅面的宽度只取决于升降架(11-1)和悬挂架(11-2)四根横向管子的长度以及作业部件悬挂板(11-2-A)和所使用的作业部件的数量，每一个作业部件(图1)的耕幅为210mm，增加或减少一个作业部件就等于增加或减少210mm的耕幅，然而增减作业部件，则必须更改升降架(11-1)和悬挂架(11-2)的横向尺寸与悬挂板(11-2-A)的数量，由于本实施例的机架为组合的形式，因而更换升降架与悬挂架横向管子的尺寸和悬挂扳的数量就比较方便了，变更它们的横向尺寸又不影响两套行走部件的既定结构。本实施例实现作业过程的自动化、依靠的是旋转架(11-3)的旋转功能和两个胶木圆盘(11-3-H与11-4-B)上的电源触点的变换。如上所述，由旋转架(11-3)和底座(11-4)构成的两套行走部件是结构完全相同互不干涉的两套机构，因而两部电机会协同工作驱动机体直线行驶或回头转弯。在机器行走过程中，如果其中一部电机(假设是左边行走部件的电机)因杠杆开关触及碰桩而断电停止工作时，对右边的另一部电机则毫无影响，它会驱动它的行走部件继续行驶，但由于升降架(11-1)的牵制，它只能以左边底座(11-4)上的立轴为中心进行环状绕行，绕行的过程便是带动左旋转架(11-3)旋转的过程，在此过程中杠杆会自动脱离碰桩使零线恢复通电，同时使a、d触点错位电容器断电，直到旋转到180度时，左右两套底座(11-4)又成为平行的状态，上下圆盘的c、d触点实现对接给电容器送电，电机便重新启动，但这时由于电容器变换了电源相位，电机是反方向旋转的，这样，两部电机则又以一反一正的旋转方式协同工作、驱动机体在另一个作业区域直线行驶，由此便可达到机器自动回头转弯之目的。

图12是本实施例的整体结构图。图中，升降架(11-1)，悬挂架(11-2)，旋转架(11-3)，驱动升降的蜗轮蜗杆丝杠及电机组合部件(11-3-A)，底座即行走部件(11-4)，后行走轮及电机组合部件(11-4-D)，前行走轮(11-4-E)，作业部件(图1)，种子箱(12-1)，电子精量播种部件(图6)，配电箱(12-2)，电缆活转架(12-3)是一根直径为20mm、长度为1m的铁管，下端焊接在配电箱(12-2)的底板上，上端连接摇臂(12-4)。摇臂是由一根直径20mm、长度为0.2m的铁管和弯头组合而成。弯头的内圆装有一个轴承(型号203)与电缆活转架(12-3)以紧配合的方式相连接。来自电缆线自动收放装置的电源电缆经摇臂穿入电缆活转架(12-3)而后与配电箱的总闸相连接。配电箱(12-2)的内部设有电源总闸、控制升降电机的倒顺开关、电机的电源插座以及220V交流变12V直流的稳压电源组件等。

根据通光温室(大型大棚)经营者的经济能力和需要，本实施例的行走轮可以是两种不同形式，一种是行走在地面上的充气胶轮，另一种是行走在用直径40mm铁管制作的轨道上的铝合金槽轮。后者因阻力较小行走轻快，具有节省动力的优点，但一次性设备投资较大。

图13是本实用新型说明书摘要的附图

有益效果

本实施例所选用的四个行走轮均为直径25cm的充气胶轮，驱动行走部件(底座)的两部电机转速均为750转/分，经蜗轮蜗杆减速后行走轮的实际转速为50转/分，本实施例由此获得0.25×3.1416×50＝39.27米/分的理论作业速度；它的六个作业部件的耕作幅度共为1.2米，一个8m×48m面积的大棚耕作一次需要1小时左右。本实施例共使用370W的电机8部，550W的电机2部，50W的电机1部，总功率为4110W，耗电率为4.11度/时。另外，本实用新型的这一实施例还具有以下特点：

1，由于它是利用同一种作业部件进行耕、播、锄、割四种不同作业的，因而它具有互相搭配、一次完成的复合作业特性。例如在锄地的同时进行套种、在收割的同时进行播种等。当前，农业部门为了有效地保存土壤中的水分和营养提倡实行免耕播种法(或称硬茬播种法)，本实用新型的两个实施例均具有硬茬播种的特性。

2，由于本实施例是一种自动运行作业的机器，因而使用人工很少，需要人工配合的、主要是调整性的工作，例如变更作业项目时更换刀片、安装附件、调整刀片的入土深度以及添加、更换种子、开关电源等。这些工作一经调定，机器就会自动工作，无需人工控制。由于使用人力很少，在联洞式大型大棚中，一个人可以兼管四至五台机器，从而大幅度降低经营成本。

3，由于本实施例结构简单、用料较少，因而也具有成本低、易制造、易普及的特点。

Claims (6)

1，一种大棚耕作机，由机械与电器相结合结构而成，根据大棚内作业地面的大小和作业项目的需要，运用相应的机架和专用部件结构成人工跟随操作的小型自走式作业机器和无人驾驶操作的大型自动作业机器；所述的人工跟随操作的小型自走式作业机器，其特征是由机架(10-1)、扶手(10-4)和安置在扶手上的操作部件、作业部件(1)、可倒顺旋转的驱动电机和结构在蜗轮蜗杆减速器上的涨珠式自动差速装置与行走轮构成的行走部件、耕深调控部件、种子箱(10-2)、电子精量播种部件(6)、切割传送附件以及电源电缆线自动收放装置所构成；所述的无人驾驶操作的大型自动作业机器，它的机架(11)是由升降架(11-1)、悬挂架(11-2)、旋转架(11-3)、底座(11-4)、行走轮(11-4-D、11-4-E)以及驱动升降架上下活动的电机(11-3-B)与蜗轮蜗杆减速器(11-3-D)、驱动底座行走的电动机(11-4-C)与蜗轮蜗杆减速器和自动控制该机停、驶、进、退、回头转弯的电器组合部件所构成。

2，根据权利要求1所述的大棚耕作机，其所述的两种机型所结构的作业部件(1)，其特征是由电动机直接驱动的封闭型立式转动的工作单体；每一个单体结构都是由电动机(1-1)、立轴(1-3)、连轴器(1-4)、立轴套管(1-2)、轴承(1-5)、胶封(1-6)、铜套(1-7)、毡封(1-8)、立轴套管盖(1-9)所组成；电机轴头利用连轴器与立轴相连接，立轴的下端为用以连接刀片的螺丝头结构；与作业机器组装时，利用电动机本身的安装座安装在作业机器的机架上，根据作业机器的需要可安装一个、三个或多个单体，单体与单体之间的中心距离为210mm。

3，根据权利要求1所述的大棚耕作机，其所述的两种机型所使用的作业刀片，其特征是作业刀片均是以螺丝口安装在作业部件立轴下端的，刀片在土壤内水平旋转、利用刃部切削和平面弯曲角度及刀片转速的配合所取得的土壤升垡力进行松土作业的，根据作业性质的需要分为耕、播、锄、割四种构造形式；用于耕地的刀(2)是上下双层结构、每层刀片的宽度为40mm、长度为200mm、厚度为3mm、平面弯曲角度为12度，上下两层刀片的间距为80mm；用于锄地的刀(3)是单层结构，刀片宽度为30mm、长度为150mm、平面弯曲角度为10度、厚度为3mm；用于播种的刀(4)是单层结构，刀片宽度为30mm、厚度为3mm、平面弯曲角度为10度、长度为60mm；用于切割的刀(5)是单层结构，刀片的几何形状为两个半月型的对接，宽度为50mm，刃口开在凹形部分并带有锯齿，刃口宽度为5mm、30度锐角、无平面弯曲角度。

4，根据权利要求1所述的大棚耕作机，其所述的两种机型所结构的电子精量播种部件(6)，其特征是由机械和电器相结合所构成，其机械部分有上排种管(6-1)、中排种管(6-2)、下排种管，在其中排种管内设有手动预调阀门(6-3)和电动阀门(6-4)；其电动阀门利用螺杆上的螺母调节与电磁阀之间的吸合距离；其电器部分由电磁阀(5-5)、继电器(6-7)、脉冲发生器(6-6)、发光二极管(6-8)和单刀双掷开关(6-9)所组成；其脉冲发生器(6-6)是由一只LM555集成电路块及其外围元件所组成，电路中的R3是一只用以调节脉冲快慢的电位器，LM555的输出脉冲用以触发继电器(6-7)，该继电器连接在12V直流电源与电磁阀之间，形成一个受LM555集成块输出脉冲控制的电子开关；单刀双掷开关用于改变电磁阀的供电方式，开关拨在A位、12V直流电源经LM555集成块和继电器(6-7)流向电磁阀(6-5)以控制电动阀门作间断开闭；开关拨在B位、12V直流电源直接流向电磁阀(6-5)使之长时间吸合带动电动阀门长时间打开；发光二极管并联于LM555的脉冲输出端。

5，根据权利要求1所述的大棚耕作机，其所述的无人驾驶操作的大型自动作业机器所结构的机架，其特征是由升降架(11-1)、旋转架(11-3)、底座(11-4)三个部分所组成；所述的升降架(11-1)是由两对平行的铁管或合金铝管，利用弯头与四根立管结构成前后两个门型框架，在左右两对弯头下方各焊有一根长度为600mm的3×30mm角钢，用以将两个门型框架连接成一个长方形框架，该框架组装前，先将焊有作业部件悬挂板(11-2-A)的两对平行的铁管(11-2)套在升降架平行横管上而后用顶丝紧固，悬挂板的数量和间距应视需要而定；所述的旋转架(11-3)是在一平行工字钢两端各焊有一根内直径与升降架立管外径相等的铁管，在两根立式铁管的中间焊有一块1.2mm厚的铁板，在其中间与升降架两侧角钢上安装的轴承座上下对应的部位安装蜗轮蜗杆组件(11-3-D)及驱动电机(11-3-B)，蜗轮的中心是一M30X2的螺孔，其内装有一根螺距配套的丝杠，丝杠的顶端为直径25mm的轴头，该轴头与升降架两侧三角钢上安装的204轴承相配套；蜗轮蜗杆组件(11-3-D)中蜗杆为三头、模数2，蜗轮45齿、模数2，电机采用220V、370W、2820转/分的普通由电容器启动的二级单相电机；在该平行工字钢(11-3-A)下面的中心位置焊有一根立轴、在该立轴根部以紧配合方式装有一个胶木圆盘(11-3-H)，该胶木圆盘向下的一面铆合有一个电源触点，圆盘向上的一面与电源触点成90度的位置装有一根长200mm的杠杆，该杠杆的一端分前后装有两个常闭式按压开关，压下时使电机断电停止运转；所述的底座(11-4)是在一平行的工字钢的上部中心位置焊有内直径与旋转架上的立轴的外径相等的铁管，在其铁管的顶部以紧配合方式装有一个胶木圆盘(11-4-B)，在该胶木圆盘上铆合有一只电源触点，以导线连接于电机上启动电容器的电源输入端；在该工字钢的右端装有驱动电机及相配套的蜗杆蜗轮减速器(11-4-C)，蜗轮的中心孔以键配合的方式装有一根带法兰盘的短轴，利用发兰盘安装后行走轮(11-4-D)；在该工字钢的左端有一活结，活结的左端焊有一根短轴，用以安装前行走轮(11-4-E)；由左右旋转架和底座构成的两套行走部件是结构完全相同的两套机构，置于升降架的左右两侧，组装时先将旋转架的中心立轴插入底座上的中心铁管内，而后将升降架的四根立管插入两套旋转架的四根立管内，组装成完整的机架。

6，根据权利要求1所述的大棚耕作机，其所述的无人驾驶操作的大型自动作业机器所结构的自动控制机器停、驶、进、退及回头转弯的电器组合部件，其特征是由安装在旋转架(11-3)和底座(11-4)上的一对胶木圆盘、横向伸出机外的杠杆和在需要机器回转的地段上埋设的碰桩所构成；安装在底座(11-4)上的胶木圆盘(11-4-B)上有一个白金触点d，以导线连接在电机电容器的电源输入端，安装在旋转架(11-3)上的胶木圆盘(11-3-H)的圆周线上分a、b、c三个位置，a、b两点为90度，a、c两点为180度；在a点上与胶木园盘(11-4-B)的d触点相对应装有一只白金触点，以导线并联于电源火线，在c点上也装有一只白金触点，以导线并联于电源零线；上下两盘上的a、d触点对接时，电容器输入的是火线电流，电机正向旋转，当旋转架旋转180度时，a、c触点互换位置，使d、c触点对接，电容器输入端由火线变成了零线，于是电机变成了反方向旋转；所述的横向伸出机外的杠杆，是一根长200mm、宽10mm、厚10mm的胶木杠杆，一端铆合在胶木圆盘(11-3-H)的b点位置，另一端分前后各装有一个按压式常闭机械开关，该开关的特点是按下断电、放开通电，安装时两个开关的触头为一个向前一个向后，两个开关以串联的方式连线，导线一端连接电源零线，另一端连接电机；所述的碰桩是在需要机器回转的地段上，埋设的碰桩障碍物，需要机器向左回转时，碰桩埋在机器前进方向的左方，需要机器向右回转时，碰桩埋在其右方，碰桩可以是一木杆，高度以刚好触及杠杆上的机械开关为宜，在机器行驶中，杠杆上的机械开关一旦触及碰桩便会自动断电使电机停止旋转，碰桩、杠杆与安装在旋转架(11-3)和底座(11-4)一对胶木圆盘构成本实用新型自动控制机器停、驶、进、退、回头转弯的电器组合部件。

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