一种播种深度实时调节机构及调节方法与流程

1.本发明属于农业机械技术领域，涉及一种播种深度实时调节机构和调节方法。


背景技术：

2.精准播种是精准农业发展的重要趋势，在同一地块的不同区域内土层的土壤性质有差异，播种时根据不同土层的土壤性质进行调节播种深度，可以保证种子播落在适宜的种沟深度，以充分利用土壤的水分和养分等，提高种子的发芽率和出苗一致性。目前的播深调节方式主要是手动调节，在播种前调节播深控制手柄，使播深维持在既定深度，以保证播种机开沟深度一致性；上述方式无法实现实时的播深调节。
3.国外目前采用液压来实现播种开沟深度的调节，其主要目的在于：保证播深一致性而非实时播深改变，其准确性和响应速度难以满足根据土壤性质调节播种深度的需求。国内播种机上主要采用机械式仿形机构来保持播深的稳定性，播前调节深度控制手柄，依靠限深轮与地面的仿形，保持开沟深度的一致，其精确度和反应速度离满足精准播种的要求还有一定差距。
4.本发明旨在实现一种播种深度实时调节机构和调节方法，通过控制电机进行驱动，达到实时改变播种深度的效果，实现根据土壤状况在无需停机作业的情况下进行播种开沟深度的调节，从而满足精准播种中使种子落在适宜萌发的土层的要求，实现苗齐苗壮。简述结构如下：双圆盘开沟器固定在机架上，限深轮贴合在双圆盘开沟器两侧，限深轮通过限深轮拐臂与机架活动连接，调节装置改变挡块的位置，从而改变限深轮拐臂的位置，进而改变限深轮与双圆盘开沟器之间的高度差，实现播种深度的改变。
5.调节装置采用电机驱动，控制简单，计算方便，便于实现实时控制。调节装置采用锥齿轮改变动力传输方向，实现电机侧向安装；调节装置采用螺纹传动和丝杠原理，实现螺纹杆的平动，同时利用螺纹的自锁性，维持当前播种深度的稳定性；利用螺纹杆的平动为驱动，以滑块曲柄和曲柄连杆的方式模仿手动调节手柄，实现手柄的机械式调节；采用齿轮啮合方式实现调节连杆的支撑滚动，保证齿轮轴运动轨迹地稳定，使传动受力均匀，提高播深控制精度。


技术实现要素：

6.为实现本发明的目的，采用以下技术方案予以实现：
7.一种播种深度实时调节机构，包括：机架1、两个双圆盘开沟器2、两个限深轮3、两个限深轮拐臂4、挡块5和调节装置6；
8.所述两个双圆盘开沟器2分别对称安装在机架1的左右两侧；
9.所述两个限深轮3分别位于左右两个双圆盘开沟器2的外侧；
10.所述两个限深轮拐臂4的一端与机架1铰接，所述两个限深轮拐臂4的另一端分别安装一个限深轮3；
11.所述限深轮3用于：贴合地面，实现仿形；
12.所述两个限深轮拐臂4与限深轮3连接的一端能够围绕两个限深轮拐臂4与机架1铰接的一端转动，从而改变限深轮3的位置，改变限深轮3与双圆盘开沟器2的高度差；
13.所述挡块5位于两个限深轮拐臂4与限深轮3连接的一端的上方，且挡块5与两个限深轮拐臂4接触；限深轮拐臂4受地面向上的顶力，受挡块5向下的顶力后，限深轮拐臂4的位置得以固定。
14.所述调节装置6安装在机架1上，并与挡块5固定连接；
15.所述调节装置6用于：改变挡块5的位置，使得两个限深轮拐臂4转动。
16.在上述技术方案的基础上，所述调节装置6包括：连杆601、两个齿轮602、齿轮轴603、齿圈604、电机606、曲柄607、齿轮轴轴承609、摇杆610、l形杆611、壳体612、螺纹杆613、滑块614、限位套筒615、螺纹锥齿轮617、锥齿轴承618、侧端盖619、锥齿轮620、两个套筒621和两个套筒盖622；
17.所述电机606固定在壳体612外，壳体612固定连接在机架1上；
18.所述锥齿轮620、螺纹锥齿轮617和限位套筒615均位于壳体612内；
19.电机606的输出轴穿过壳体612上设有的孔与锥齿轮620固定连接；锥齿轮620与螺纹锥齿轮617啮合，且锥齿轮620的轴线与螺纹锥齿轮617的轴线夹角为：90
°
；
20.所述螺纹锥齿轮617的锥齿轮轴从大端的一面伸出；
21.在所述螺纹锥齿轮617的中心对应锥齿轮面处设有内孔一，
22.在所述锥齿轮轴的中心设有内孔二；
23.在所述螺纹锥齿轮617的内孔一壁上设有螺纹；
24.所述螺纹杆613旋入所述螺纹锥齿轮617的内孔一上设有的螺纹，螺纹杆613与所述螺纹锥齿轮617的内孔一壁上设有的螺纹配合；
25.所述螺纹锥齿轮617的锥齿轮轴安装在锥齿轴承618的内圈上；
26.在所述壳体612上开设孔三，所述锥齿轴承618安装在孔三内；
27.在壳体612的外部孔三处安装侧端盖619，所述侧端盖619与所述螺纹锥齿轮617的锥齿轮轴的端面、锥齿轴承618的端面均接触；
28.所述侧端盖619用于：对所述螺纹锥齿轮617和锥齿轴承618进行轴向限位；
29.所述限位套筒615套在所述螺纹杆613上，所述限位套筒615的一端与所述螺纹锥齿轮617靠近小端的轴端接触，另一端与所述壳体612的内壁接触，并固定在壳体612上；
30.所述限位套筒615用于：对所述螺纹锥齿轮617进行轴向限位；
31.螺纹杆613的一端穿出壳体612壁上的孔四，与滑块614铰接；
32.所述滑块614嵌在曲柄607上设有的曲柄滑槽中；
33.所述曲柄607的一端与壳体612下方设有的凸块铰接，曲柄607的另一端与连杆601的呈直线状的一端铰接；
34.所述连杆601的形状由直线状过度至圆弧状，在圆弧状的尾端分成两支分杆，呈“y”形；
35.在所述两支分杆的末端均设有圆环结构，在所述摇杆610的上端也设有圆环结构；
36.所述摇杆610的上端的圆环结构与连杆601的两支分杆的圆环结构同心，并且所述摇杆610的上端的圆环结构位于连杆601的两支分杆的中间；
37.在所述摇杆610的圆环结构内安装齿轮轴轴承609；齿轮轴轴承609外圈与摇杆610
的圆环结构配合，在齿轮轴轴承609的内圈安装齿轮轴603；
38.在所述齿轮轴603上套有两个套筒621；所述两个套筒621分别位于齿轮轴轴承609的两端，且所述两个套筒621分别位于连杆601的两支分杆末端的圆环结构内；
39.所述两个套筒621用于：对齿轮轴轴承609进行轴向限位，防止套筒621脱出，并遮挡尘埃，保护齿轮轴轴承609；
40.在所述连杆601的两支分杆末端的圆环结构的外侧分别固定一个套筒盖622，且所述套筒盖622的内侧与套筒621的端部接触；
41.所述套筒盖622用于：对套筒621进行轴向限位；
42.所述齿轮轴603的两端穿出套筒盖622分别与一个齿轮602固定连接；两个齿轮602分别与固定连接在机架2上的两个齿圈604啮合；
43.所述l形杆611由互相垂直连接的长管与短管组成；
44.所述摇杆610的下端插入l形杆611的长管中，摇杆610的下端与l形杆611的长管之间为过盈配合；
45.所述l形杆611的短管端固定连接有挡块5；
46.所述两个齿圈604的形状相同，且均为：向上弯曲的圆弧状；
47.在所述l形杆611的长管与短管的连接处通过转轴安装在机架1上；
48.所述转轴的轴线位于两个齿圈604的圆弧圆心的连线上。
49.在上述技术方案的基础上，所述电机606通过螺栓连接固定在壳体612上，壳体612以焊接方式固定连接在机架1上；所述电机606的输出轴与锥齿轮620通过键固定连接；所述限位套筒615通过螺钉固定在壳体612上；所述套筒盖622通过螺钉固定在连杆601末端的圆环结构上；所述齿轮轴603通过键连接与齿轮602固定连接。
50.在上述技术方案的基础上，所述螺纹杆613的螺纹长度大于螺纹锥齿轮617整体的轴向长度。
51.在上述技术方案的基础上，所述锥齿轮轴的内孔二的直径大于螺纹杆613的直径。
52.在上述技术方案的基础上，在所述锥齿轮轴的端部设有一圆柱，所述圆柱的直径大于螺纹杆613的内孔一中的螺纹段的直径，且所述圆柱的直径小于螺纹锥齿轮617的锥齿轮轴的内孔二的直径。
53.在上述技术方案的基础上，所述调节装置6还包括：销轴ⅰ605和销轴ⅱ608；
54.所述曲柄607的一端通过销轴ⅰ605与壳体612下方设有的凸块铰接，曲柄607的另一端通过销轴ⅱ608与连杆601的一端铰接。
55.在上述技术方案的基础上，所述调节装置6还包括：顶盖616，
56.在所述壳体612的上方开设孔五，在壳体612的孔五的位置处通过螺钉安装有顶盖616；
57.所述顶盖616用于：遮挡灰尘，保护壳体612内的锥齿轮620与螺纹锥齿轮617等。
58.一种应用上述播种深度实时调节机构的播种深度实时调节方法，包括以下步骤：
59.s1、电机606驱动锥齿轮620转动，将动力传输给螺纹锥齿轮617，带动螺纹锥齿轮617旋转；
60.s2、螺纹锥齿轮617带动螺纹杆613做平移运动；
61.s3、螺纹杆613带动滑块614在曲柄607中的曲柄滑槽中滑动；
62.s4、滑块614带动曲柄607转动；
63.s5、曲柄607带动连杆601转动；
64.s6、连杆601带动摇杆610转动，进而带动l形杆611转动；同时，齿轮602在齿圈604上啮合转动；
65.s7、摇杆610的杆端带动l形杆611转动；
66.s8、l形杆611的短管端带动挡块5上下移动；
67.s9、挡块5推动两个限深轮拐臂4转动；
68.s10、两个限深轮拐臂4带动限深轮3运动，从而改变限深轮3与双圆盘开沟器2的高度差。
69.本发明的有益技术效果如下：
70.本发明所述的一种播种深度实时调节机构和调节方法，采用电机606作为驱动，控制简单方便，计算准确度高，响应速度迅速，能满足播种机作业过程不停机调节播种深度的要求；对于实现依据土层土壤性质进行实时变播深精准播种有一定的意义。采用锥齿轮传动，使动力传递换向，便于电机606的排布；利用丝杠原理，实现螺纹杆613的平动，以驱动曲柄607，同时螺纹的自锁性能防止由于力的回传而导致电机606反转，维持当前播种深度的稳定；使用曲柄连杆方式模拟手动掰动手柄的方式，实现了机械式运动调节；执行终端采用齿轮齿圈啮合的方式，齿轮602与齿圈604的啮合保证了齿轮轴603沿与齿圈604圆弧同心的弧状轨迹运动的稳定，使挡块5的位置能稳定地调节，提高了运动传输精度，进一步增强了摇杆610的定位能力，保证播种深度调节的精度，同时齿轮齿圈的对称排布，提高了机构的受力均匀性。
附图说明
71.本发明有如下附图：
72.图1为本发明所述播种深度实时调节机构的总体立体结构示意图；
73.图2为本发明所述播种深度实时调节机构的调节装置6的正视结构示意图；
74.图3为本发明所述播种深度实时调节机构的调节装置6的剖视结构示意图一；
75.图4为本发明所述播种深度实时调节机构的调节装置6的剖视结构示意图二；
76.图5为本发明所述播种深度实时调节机构的调节装置6的局部剖视结构示意图。
77.附图标记：
78.1、机架；2、双圆盘开沟器；3、限深轮；4、限深轮拐臂；5、挡块；6、调节装置；601、连杆；602、齿轮；603、齿轮轴；604、齿圈；605、销轴ⅰ；606、电机；607、曲柄；608、销轴ⅱ；609、齿轮轴轴承；610、摇杆；611、l形杆；612、壳体；613、螺纹杆；614、滑块；615、限位套筒；616、顶盖；617、螺纹锥齿轮；618、锥齿轴承；619、侧端盖；620、锥齿轮；621、套筒；622、套筒盖。
具体实施方式
79.下面结合实施例和附图，对本发明的具体实施方式进行进一步详细描述。
80.如图1所示，一种播种深度实时调节机构，主要包括：机架1、两个双圆盘开沟器2、两个限深轮3、两个限深轮拐臂4、挡块5和调节装置6。
81.如图2
‑
图5所示，调节装置6主要由连杆601、两个齿轮602、齿轮轴603、齿圈604、销
轴ⅰ605、电机606、曲柄607、销轴ⅱ608、齿轮轴轴承609、摇杆610、l形杆611、壳体612、螺纹杆613、滑块614、限位套筒615、顶盖616、螺纹锥齿轮617、锥齿轴承618、侧端盖619、锥齿轮620、两个套筒621和两个套筒盖622构成。
82.两个双圆盘开沟器2分别对称安装在机架1的左右两侧，两个限深轮3分别位于左右两个双圆盘开沟器2的外侧。限深轮3的作用是：贴合地面实现仿形。每个限深轮拐臂4的一端与一个限深轮3安装在一起，限深轮拐臂4的另一端与机架1铰接。
83.通过调节装置6改变挡块5的位置，限深轮拐臂4做小角度的转动，限深轮3的位置随之改变，从而改变限深轮3与双圆盘开沟器2的高度差，该高度差即播种机开沟深度。
84.调节装置6采用电机驱动方式，电机606通过螺栓连接固定在壳体612外，壳体612焊接于机架1上；电机606的输出轴穿过壳体612上设有的孔与锥齿轮620通过键固定连接。
85.电机606驱动锥齿轮620转动，将动力以90
°
方向传输给螺纹锥齿轮617，带动螺纹锥齿轮617旋转。
86.螺纹锥齿轮617由侧端盖619及限位套筒615进行轴向位置的固定，螺纹锥齿轮617仅做绕轴旋转运动，不做平动；锥齿轴承618使其转动更加均匀稳定。螺纹锥齿轮617内孔一壁有一段螺纹与螺纹杆613上的螺纹啮合，依据丝杠传动原理，螺纹锥齿轮617原位转动，螺纹杆613则做平移运动。螺纹锥齿轮617内孔二的无螺纹段直径略大于螺纹杆613螺纹段的直径，以保证螺纹杆613的正常平动，螺纹杆613不与螺纹锥齿轮617内孔二壁发生摩擦。螺纹杆613带螺纹端的尾端要略大于螺纹杆613螺纹段的直径，且小于螺纹锥齿轮617的锥齿轮轴的内孔二的直径，防止其在运动过程中脱出。
87.螺纹杆613的末端与嵌在曲柄607中曲柄滑槽的滑块614铰接，螺纹杆613平动时产生的推力将使得滑块614在曲柄滑槽内滑动，推动曲柄607绕销轴ⅰ605转动，进而带动连杆601绕销轴ⅱ608转动，与连杆601末端圆环同轴的摇杆610的圆环也绕齿轮轴603转动，从而实现摇杆610的杆端的转动。摇杆610的杆端插在l形杆611的长管内，带动l形杆611绕其转轴转动，固接在l形杆611短管上的挡块5的位置也随之改变。
88.齿轮轴603的稳定转动由齿轮轴轴承609保证，套筒621对齿轮轴轴承609进行定位，套筒盖622的作用是：防止套筒621脱出，并遮挡尘埃，保护齿轮轴轴承609。
89.在连杆601运动的过程中，连接在齿轮轴603两端的齿轮602会沿固定在机架1上的齿圈604啮合转动，因此齿轮轴603的运动轨迹是与齿圈604圆弧部分同心的弧状。
90.壳体612上侧通过螺钉安装有顶盖616，用于：遮挡灰尘，保护锥齿轮620与螺纹锥齿轮617等。
91.一种应用上述播种深度实时调节机构的播种深度实时调节方法，包括以下步骤：
92.s1、电机606驱动锥齿轮620转动，将动力传输给螺纹锥齿轮617，带动螺纹锥齿轮617旋转；
93.s2、螺纹锥齿轮617带动螺纹杆613做平移运动；
94.s3、螺纹杆613带动滑块614在曲柄607中的曲柄滑槽中滑动；
95.s4、滑块614带动曲柄607转动；
96.s5、曲柄607带动连杆601转动；
97.s6、连杆601带动摇杆610转动，进而带动l形杆611转动；同时，齿轮602在齿圈604上啮合转动；
98.s7、摇杆610的杆端带动l形杆611转动；
99.s8、l形杆611的短管端带动挡块5上下移动；
100.s9、挡块5推动两个限深轮拐臂4转动；
101.s10、两个限深轮拐臂4带动限深轮3运动，从而改变限深轮3与双圆盘开沟器2的高度差。
102.本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明可扩展到任何在本说明书中展示的新特征或任何新的组合，以及展示的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
103.本说明书中未做详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。