本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種同軸雙桿彈射式栽植臂。

背景技術(shù)：

目前水稻機(jī)械種植主要有三種方式：直播、插秧和拋秧。其中直播是一種無(wú)序種植方式且生長(zhǎng)期長(zhǎng)，插秧有5～7天緩苗期，兩種方法均會(huì)延長(zhǎng)生長(zhǎng)期；然而拋秧沒有緩苗期，對(duì)于普通秧苗，拋秧可以提高10-15％產(chǎn)量。此外拋秧具有移植速度快，不傷根部的優(yōu)點(diǎn)，被水稻種植專家推薦為增產(chǎn)比率最高的種植農(nóng)藝。然而無(wú)序拋秧作業(yè)不利于后期田間管理，而且影響水稻通風(fēng)、均勻吸收陽(yáng)光和土壤養(yǎng)分，容易引發(fā)病蟲害，不適合我國(guó)小田塊種植的國(guó)情從而影響拋秧機(jī)的推廣。因此有序拋秧機(jī)構(gòu)的研發(fā)是解決以上問題的關(guān)鍵。

80年代初，日本已生產(chǎn)出有序拋秧機(jī)械，并進(jìn)入市場(chǎng)；由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工精度要求高、成本高，工作效率低等諸多原因，未能大面積推廣，只占水稻種植面積的0.5％以下。

目前國(guó)內(nèi)大部分拋秧機(jī)采用人力背負(fù)式拋秧機(jī)，其原理是利用壓縮空氣將水稻缽體吹出，并利用重力落地，與傳統(tǒng)人力拋秧的方式如出一轍，雖然節(jié)省人工成本，但仍不能解決秧苗漂浮、秧苗分布不均等問題。國(guó)內(nèi)也開發(fā)了多種不同類型的有序拋秧機(jī)構(gòu)，典型的有中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的2ZPY-H530型水稻缽苗行栽機(jī)，沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的氣吸式小型手扶式水稻缽苗有序移栽機(jī)，南京農(nóng)機(jī)化研究所設(shè)計(jì)的頂桿推出式有序拋秧機(jī)構(gòu)，此外黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)、浙江大學(xué)、湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)和廣西大學(xué)都對(duì)缽苗輸送排序式拋秧機(jī)構(gòu)進(jìn)行了研究。這些機(jī)構(gòu)由于工作效率或結(jié)構(gòu)上原因，未能得到廣泛推廣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種同軸雙桿彈射式栽植臂。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：一種同軸雙桿彈射式栽植臂，包括栽植臂殼體，所述栽植臂殼體內(nèi)滑動(dòng)設(shè)置有空心套桿，所述空心套桿中滑動(dòng)設(shè)置有實(shí)心推桿，所述空心套桿的末端和栽植臂殼體之間設(shè)置有套桿彈簧，所述實(shí)心推桿和栽植臂殼體之間設(shè)置有推桿聚能彈簧；所述空心套桿上設(shè)有第一限位板、第二限位板和開合機(jī)構(gòu)；所述實(shí)心推桿上開有扣槽，所述開合機(jī)構(gòu)與扣槽開合連接；所述栽植臂殼體內(nèi)鉸接有雙輪廓線凸輪、撥叉和扣扳機(jī)，所述撥叉和扣扳機(jī)同軸，所述撥叉的一端架在第一限位板和第二限位板之間，所述撥叉的另一端和扣扳機(jī)的一端均與雙輪廓線凸輪抵接，所述扣扳機(jī)的另一端與開合機(jī)構(gòu)配合傳動(dòng)，所述扣扳機(jī)的另一端與栽植臂殼體之間設(shè)置有扣扳機(jī)拉伸彈簧；所述空心套桿的外端部設(shè)置有取秧機(jī)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述開合機(jī)構(gòu)包括Z形扣和Z形扣壓縮彈簧，所述Z形扣鉸接在空心套桿上，所述Z形扣的一端與空心套桿之間設(shè)置Z形扣壓縮彈簧，所述Z形扣的另一端與扣槽開合連接。

進(jìn)一步的，所述雙輪廓線凸輪上具有第一環(huán)形凹槽和第二環(huán)形凹槽。

進(jìn)一步的，所述第一環(huán)形凹槽的圓心角范圍α為75-85度，第二環(huán)形凹槽的圓心角范圍β為345-350度，所述第一環(huán)形凹槽和第二環(huán)形凹槽所在的對(duì)稱軸線之間的夾角為100-250度。

進(jìn)一步的，所述撥叉的一端架在第一限位板和第二限位板之間；所述撥叉的另一端與雙輪廓線凸輪的第一環(huán)形凹槽抵接，所述扣扳機(jī)的一端與雙輪廓線凸輪的第二環(huán)形凹槽抵接，扣扳機(jī)的另一端與栽植臂殼體之間設(shè)置扣扳機(jī)拉伸彈簧，扣扳機(jī)的另一端與Z形扣配合傳動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述取秧機(jī)構(gòu)包括秧針，所述秧針對(duì)稱鉸接在空心套桿的外端上，所述秧針與空心套桿之間設(shè)置有秧針夾緊彈簧。

進(jìn)一步的，所述實(shí)心推桿的外端固定連接有梯形導(dǎo)向塊，所述梯形導(dǎo)向塊位于兩個(gè)秧針之間。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果如下：目前國(guó)內(nèi)大部分拋秧機(jī)采用人力背負(fù)式拋秧機(jī)，其原理是利用壓縮空氣將水稻缽體吹出，并利用重力落地，與傳統(tǒng)人力拋秧的方式如出一轍，雖然節(jié)省人工成本，但仍不能解決秧苗漂浮、秧苗分布不均等問題。本發(fā)明提出一種同軸雙桿彈射式栽植臂，本設(shè)計(jì)基于現(xiàn)有的非圓齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，對(duì)拋秧機(jī)構(gòu)的栽植臂做創(chuàng)新設(shè)計(jì)，缽苗的夾持和彈射過程分二個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)，采用雙凸輪廓線機(jī)構(gòu)及可以分離的推秧?xiàng)U裝置，改變傳統(tǒng)拋秧機(jī)構(gòu)的工作順序，增加水稻缽苗的彈射環(huán)節(jié)，本設(shè)計(jì)可以達(dá)到不傷秧苗，提高秧苗的存活率，并在一定高度將秧苗彈射入土，能有效解決秧苗漂浮、秧苗分布不均等問題，本次設(shè)計(jì)旨在解決水稻拋秧機(jī)構(gòu)工作時(shí)秧苗漂浮、分布不均相關(guān)問題，用機(jī)械取代人工拋秧。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的剖視圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的俯視圖；

圖3為圖1中的局部放大圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中雙輪廓線凸輪的軸測(cè)圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例中扣扳機(jī)和撥叉的轉(zhuǎn)配軸側(cè)圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例中第一環(huán)形凹槽的圓心角示意圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例中第二環(huán)形凹槽的圓心角示意圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例中第一環(huán)形凹槽和第二環(huán)形凹槽的位置關(guān)系示意圖；

圖9為本發(fā)明實(shí)施例中空心套桿5個(gè)運(yùn)動(dòng)過程在雙輪廓線凸輪上體現(xiàn)的示意圖；

圖中，套桿彈簧1、推桿聚能彈簧2、空心套桿3、實(shí)心推桿4、撥叉5、Z形扣6、Z形扣壓縮彈簧7、扣扳機(jī)8、扣扳機(jī)拉伸彈簧9、雙輪廓線凸輪10、栽植臂殼體11、秧針12、秧針夾緊彈簧13、梯形導(dǎo)向塊14、秧針固定架15、第一限位板16、扣槽17、第二限位板18、第一環(huán)形凹槽101、第二環(huán)形凹槽102。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

本次設(shè)計(jì)旨在解決水稻拋秧機(jī)構(gòu)工作時(shí)秧苗漂浮、分布不均相關(guān)問題，用機(jī)械取代人工拋秧。本設(shè)計(jì)基于現(xiàn)有的非圓齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，對(duì)拋秧機(jī)構(gòu)的栽植臂做創(chuàng)新設(shè)計(jì)。缽苗的夾持和彈射過程分二個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)，采用雙凸輪廓線機(jī)構(gòu)及可以分離的推秧?xiàng)U裝置，改變傳統(tǒng)拋秧機(jī)構(gòu)的工作順序，增加水稻缽苗的彈射環(huán)節(jié)，本設(shè)計(jì)可以達(dá)到不傷秧苗，提高秧苗的存活率，設(shè)計(jì)的拋秧機(jī)構(gòu)繼承齒輪系傳動(dòng)平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)，并達(dá)到水稻缽苗有序拋秧機(jī)構(gòu)作業(yè)時(shí)所需的工作軌跡要求。

如圖1-2所示，本發(fā)明提供的一種同軸雙桿彈射式栽植臂，包括栽植臂殼體11，所述栽植臂殼體11內(nèi)滑動(dòng)設(shè)置有空心套桿3，所述空心套桿3中滑動(dòng)設(shè)置有實(shí)心推桿4，所述空心套桿3的末端和栽植臂殼體11之間設(shè)置有套桿彈簧1，所述實(shí)心推桿4和和栽植臂殼體11之間設(shè)置有推桿聚能彈簧2；所述空心套桿3上設(shè)有第一限位板16、第二限位板18和開合機(jī)構(gòu)；所述實(shí)心推桿4上開有扣槽，所述開合機(jī)構(gòu)與扣槽17開合連接；所述栽植臂殼體11內(nèi)鉸接有雙輪廓線凸輪10、撥叉5和扣扳機(jī)8，撥叉5和扣扳機(jī)8同軸，如圖5所示，所述撥叉5的一端架在第一限位板16和第二限位板18之間，所述撥叉5的另一端與雙輪廓線凸輪10抵接，所述扣扳機(jī)8與開合機(jī)構(gòu)配合傳動(dòng)，所述扣扳機(jī)8與栽植臂殼體11之間設(shè)置有扣扳機(jī)拉伸彈簧9；所述空心套桿3的外端部設(shè)置有取秧機(jī)構(gòu)。

如圖3所示，所述開合機(jī)構(gòu)包括Z形扣6和Z形扣壓縮彈簧7，所述Z形扣6鉸接在空心套桿3上，所述Z形扣6的一端與空心套桿3之間設(shè)置Z形扣壓縮彈簧7，所述Z形扣6的另一端卡扣在與扣槽17上。

如圖4、圖6-8所示，所述雙輪廓線凸輪10上具有兩道環(huán)形凹槽，即第一環(huán)形凹槽101和第二環(huán)形凹槽102，第一環(huán)形凹槽101的圓心角范圍α為75-85度，第二環(huán)形凹槽102的圓心角范圍β為345-350度，第一環(huán)形凹槽101和第二環(huán)形凹槽102所在的對(duì)稱軸線之間的夾角為100-250度。雙輪廓線凸輪10對(duì)比普通凸輪其特點(diǎn)在于只需要一個(gè)動(dòng)力源，并且在相同的旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)，可完成多個(gè)相互獨(dú)立的工作，且做到不互干擾。

本實(shí)施例中，采用兩片撥叉5，兩片撥叉5的中間夾住扣扳機(jī)8，這三個(gè)鉸接在同一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，如圖5所示，所述撥叉5的一端架在第一限位板16和第二限位板18之間，撥叉5的一端在雙輪廓線凸輪10的驅(qū)動(dòng)下，繞其撥叉5的鉸接點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，由于撥叉5的一端架在第一限位板16和第二限位板18之間以及空心套桿3的末端和栽植臂殼體11之間設(shè)置有套桿彈簧1，使得撥叉5的一端始終抵住第一限位板16；當(dāng)空心套桿3向外移動(dòng)時(shí)，第二限位板18則限制空心套桿3的軸向行程；所述撥叉5的另一端與雙輪廓線凸輪10的第一環(huán)形凹槽101抵接，所述扣扳機(jī)8的一端與雙輪廓線凸輪10的第二環(huán)形凹槽102抵接，所述扣扳機(jī)8的另一端與Z形扣6配合傳動(dòng)，用來(lái)?yè)軇?dòng)Z形扣6，扣扳機(jī)8的另一端與栽植臂殼體11之間設(shè)置扣扳機(jī)拉伸彈簧9。

同軸雙桿彈射機(jī)構(gòu)是本設(shè)計(jì)的主要機(jī)構(gòu)之一，其以空心套桿3套實(shí)心推桿4的設(shè)計(jì)，使雙桿始終工作在同一軸線。圖1中Z型扣6鉸鏈在空心套桿3上，Z型扣6只能繞鉸接處旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或者跟隨空心套桿3沿空心套桿3的軸線軸向運(yùn)動(dòng)，實(shí)心推桿4內(nèi)有扣槽17，通過Z形扣6扣住實(shí)心推桿4(如圖3所示)可以使雙桿一起運(yùn)動(dòng)，依靠此種機(jī)構(gòu)配合雙輪廓線凸輪10在同一軸線上完成取秧和彈射兩種特點(diǎn)動(dòng)作。

如圖2所示，所述取秧機(jī)構(gòu)包括秧針固定架15和秧針12，所述秧針固定架15固定在空心套桿3的外端，所述秧針12對(duì)稱鉸接在秧針固定架15上，所述秧針12與秧針固定架15之間設(shè)置有秧針夾緊彈簧13。所述實(shí)心推桿4的外端固定連接有梯形導(dǎo)向塊14，所述梯形導(dǎo)向塊14位于兩個(gè)秧針12之間。取秧機(jī)構(gòu)屬于本栽植臂的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其中的梯形導(dǎo)向塊14與實(shí)心推桿4的外端剛性連接，隨實(shí)心推桿4軸向運(yùn)動(dòng)的同時(shí)與秧針12的內(nèi)側(cè)導(dǎo)向面配合實(shí)現(xiàn)秧針的開合。與現(xiàn)有的插秧機(jī)的秧針作比較，因其采用秧針夾緊彈簧13提供夾緊的力，所以在夾持堅(jiān)硬物體時(shí)不會(huì)損壞秧針、不易傷害秧苗。本發(fā)明的工作原理如下：

取秧動(dòng)作通過取秧機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，如圖2所示，空心套桿3與整個(gè)秧針12固定架剛性連接實(shí)現(xiàn)兩者同時(shí)運(yùn)動(dòng)；

如圖9所示，空心套桿3由雙輪廓線凸輪10、撥叉5和彈簧(包括Z形扣壓縮彈簧7和扣扳機(jī)拉伸彈簧9)控制，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程包括近休、推程、回程、遠(yuǎn)休、彈射5個(gè)運(yùn)動(dòng)過程，詳細(xì)如下：

(1)近休：秧針12處于起始狀態(tài)，在該區(qū)段秧針12的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)和牽連運(yùn)動(dòng)完全相同，此時(shí)實(shí)心推桿4和梯形導(dǎo)向塊14處于彈出狀態(tài)，Z形扣6的另一端未卡扣在與扣槽17上，第二限位板18抵住栽植臂殼體11，使空心套桿3不進(jìn)行軸向運(yùn)動(dòng)。

(2)推程：實(shí)現(xiàn)秧針12的取秧過程，撥叉5的另一端滑入雙輪廓線凸輪10的第一環(huán)形凹槽101內(nèi)，通過雙輪廓線凸輪10上的第一環(huán)形凹槽101使得空心套桿3、秧針固定架15和秧針12沿軸向向外伸出運(yùn)動(dòng)，此時(shí)實(shí)心推桿4和梯形導(dǎo)向塊14仍然靜止，則秧針12相對(duì)梯形導(dǎo)向塊14向前運(yùn)動(dòng)，秧針12內(nèi)側(cè)與梯形導(dǎo)向塊14相接觸，使得秧針12在秧針夾緊彈簧13壓力和梯形導(dǎo)向塊14的共同作用下夾住缽體，Z形扣6的另一端卡扣在與扣槽17上。

(3)回程：撥叉5的另一端在雙輪廓線凸輪10的第一環(huán)形凹槽101內(nèi)完成滑動(dòng)后，雙輪廓線凸輪10繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，撥叉5的另一端開始滑出第一環(huán)形凹槽101，使得撥叉5推動(dòng)第一限位板16，從而壓縮套桿彈簧1，在此過程中Z形扣6已經(jīng)扣住實(shí)心推桿4的扣槽17上并跟隨空心套桿3一起向套桿彈簧1壓縮的方向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)缽體跟隨空心套桿3一起運(yùn)動(dòng)。

(4)遠(yuǎn)休：整體處于圖1狀態(tài)，秧針12上面夾取著缽體，套桿彈簧1、推桿聚能彈簧2都處于壓縮狀態(tài)；期間秧針12尖點(diǎn)到拋秧機(jī)構(gòu)行星輪系的行星輪旋轉(zhuǎn)中心的距離保持不變。

(5)彈射：雙輪廓線凸輪10的第二環(huán)形凹槽102控制扣扳機(jī)8的一端的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)扣扳機(jī)8的一端滑出第二環(huán)形凹槽102時(shí)，扣扳機(jī)8的另一端撥動(dòng)Z型扣6的一端，Z型扣6利用杠桿原理，使得Z形扣6的另一端脫開與扣槽17的連接，此時(shí)被壓縮的推桿聚能彈簧2釋放彈性勢(shì)能，使實(shí)心推桿帶動(dòng)導(dǎo)向塊14快速運(yùn)動(dòng)，秧針12夾持的缽體被快速?gòu)棾觯淙胪恋亍Ｖ鬆顟B(tài)保持，為下一次取秧做準(zhǔn)備。

本發(fā)明在非圓齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上研發(fā)，此傳動(dòng)機(jī)構(gòu)技術(shù)成熟，使得本發(fā)明有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和可靠性。具體有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)與現(xiàn)有的使用行星齒輪不等速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)插秧機(jī)栽植臂可進(jìn)行互換，有較強(qiáng)的可互換性。

2)采用全機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)比電控結(jié)構(gòu)相對(duì)更穩(wěn)定。

3)比人工拋灑更節(jié)省人力資源。

4)解決秧苗漂浮、秧苗分布不均等問題，將無(wú)序的拋秧工作有序化。