自动铺膜割膜系统及播种机的制作方法

1.本发明涉及农业机械设备，具体而言，是一种自动铺膜割膜系统及播种机。


背景技术：

2.铺膜播种是重要的旱作农业技术，具有减少土壤水分蒸发、提高低温等作用，铺膜播种作业由铺膜播种机完成。
3.传统的铺膜播种机功能比较单一，在铺膜作业时，以机械作业为主，但是还需要人工辅助进行拉膜和地头压膜覆土，作业效率较低。例如：在铺膜播种到地头一端时需要切断地膜，铺膜播种机调头后需要把地膜的端部重新铺设在地表，在此过程中，切断地膜和铺设地膜均需要人工进行辅助。
4.目前，在传统的铺膜播种机的基础上进行的改进，能够实现自动切断地膜的功能。但是，根据现有文献的记载，现有技术中主要采用的切割刀纵向切割方式，在切割地膜时地膜会接触地表，以地表土壤作为切割刀的支撑，切割刀与土壤接触容易磨损，且不易完全切断地膜，容易拉膜，切割的地膜幅宽不能过大。
5.例如：公开号为cn108055956a的“自动切膜压膜起膜结构及振动结构施肥播种机”，以及公开号为cn112400576a的“具有切膜压膜结构的铺膜播种机和铺膜方法”发明专利，都是整体切割地膜并且以土壤作为切割地膜的支撑。
6.由于地膜韧性较强，公开号cn108055956a的发明专利所述的旋转式整体切割刀与土壤接触容易磨损，不能彻底切断地膜，地膜容易发生缠绕现象，在地膜宽度大、地表不平时难以切割地膜。
7.此外，现有铺膜、割膜装置自动化程度较低，割膜、铺膜、播种等工序之间不能有效地衔接，集成作业能力较差，地膜端部覆土仍需要人工辅助进行，对覆膜、播种效率造成不利影响。


技术实现要素：

8.本发明要解决的技术问题是提供一种自动铺膜割膜系统及播种机，以实现能够自动进行拉膜、割膜和覆膜的目的。
9.为解决以上技术问题，根据本发明的一个方面，提供一种自动铺膜割膜系统，包括主机架，和设置于所述主机架上的控制中心、拉膜装置、割膜装置和覆膜装置；所述拉膜装置用于夹紧地膜两侧并拉动地膜移动；拉膜装置包括对称设置于主机架中部两侧的拉膜单元，任一拉膜单元包括电动推杆、拉膜支臂和夹膜机构；拉膜支臂上端与设置于主机架后部的拉膜支臂铰接座相铰接，电动推杆第一端与设置于主机架的电动推杆铰接座相铰接，电动推杆第二端与拉膜支臂中部铰接；夹膜机构设置在拉膜支臂下端；所述夹膜机构包括上夹板和下夹板，上夹板与拉膜支臂下端固定连接并在上夹板顶部固定电磁铁，下夹板一端铰接于上夹板下部；所述电磁铁连接至控制中心，由控制中心给电磁铁通电或断电，电磁铁通电状态
下吸引下夹板转动贴近上夹板；所述电动推杆连接至控制中心，由控制中心控制电动推杆动作，电动推杆带动拉膜支臂摆动；所述割膜装置包括割膜机构、支撑板、支撑轮支臂和支撑轮；所述支撑轮安装在支撑轮支臂下端，两个支撑轮支臂的上端分别铰接于主机架两侧的支撑轮支臂铰接座上，支撑板横向固定连接于两个支撑轮支臂的中部；所述割膜机构包括割膜刀和驱动割膜刀移动的割膜驱动机构，所述割膜刀安装于支撑板内且割膜刀端头延伸至支撑板边缘以外；所述割膜驱动机构连接至控制中心；所述覆膜装置包括对称设置于主机架两侧的提土单元，任一提土单元包括刮板式土壤提升机和土分配槽，刮板式土壤提升机和土分配槽连接形成倒v型结构，其中，刮板式土壤提升机的入口端在主机架前端，土分配槽的出口端在主机架后端；刮板式土壤提升机的动力输入端与覆膜起垄驱动机构连接，覆膜起垄驱动机构与控制中心连接。
10.进一步地，所述割膜驱动机构包括电机ⅰ、链轮ⅰ和链条ⅰ；两个链轮ⅰ分别通过链轮轴连接于支撑板上，其中一个链轮ⅰ与电机ⅰ输出轴连接；两个链轮ⅰ之间安装链条ⅰ，所述割膜刀固定在链条ⅰ上；电机ⅰ连接控制中心。
11.进一步地，所述刮板式土壤提升机包括土提升槽、传送带和土运升刮板，土运升刮板间隔垂直固定在传送带外表面，土提升槽内的上下两端分别设置滚轴，传送带连接于两个滚轴上，土提升槽侧面设置双链轮ⅰ，上端的滚轴一端连接链轮ⅵ，双链轮ⅰ与链轮ⅵ之间通过连接链条
ⅴ
连接，双链轮ⅰ连接覆膜起垄驱动机构。
12.进一步地，所述覆膜起垄驱动机构包括液压马达、双链轮ⅱ、链轮ⅲ、链轮ⅳ、链条ⅱ、链条ⅲ、链条ⅳ和中间轴；所述液压马达通过电磁阀连接至控制中心，液压马达输出轴连接双链轮ⅱ，双链轮ⅱ通过链条ⅲ驱动链轮ⅳ，链轮ⅳ与中间轴连接，中间轴上设置链轮
ⅴ
，链轮
ⅴ
与双链轮ⅰ通过链条ⅳ相连接，链轮ⅳ驱动中间轴将动力传递到刮板式土壤提升机。
13.进一步地，包括与控制中心信号连接的接近开关ⅰ、接近开关ⅱ、接近开关ⅲ、接近开关
ⅴ
和接近开关ⅵ；接近开关ⅰ设置在上夹板顶部，用于获得下夹板贴近上夹板的信号；接近开关ⅱ设置在支撑板上，用于获得割膜刀随着链条ⅰ移动回到初始位置的信号；接近开关ⅲ设置在拉膜支臂铰接座上，用于获得拉膜支臂将地膜拉到主机架后端到达后部限位位置的信号；接近开关
ⅴ
设置在支撑轮支臂铰接座上，用于获得割膜装置靠自重绕铰接点转动到下部限位位置的信号；接近开关ⅵ设置在主机架上，用于获得拉膜支臂回到初始位置的信号。
14.进一步地，包括设置于主机架后端底部的行程开关，行程开关用于获得自动铺膜割膜系统放到地表的信号。
15.根据本发明的另一方面，提供一种播种机，包括旋耕机、播种装置、肥箱、地膜支架、压膜轮、起垄整形器和以上所述的自动铺膜割膜系统；所述旋耕机连接主机架前端；播种装置安装在主机架后端，压膜轮安装在地膜支架下方的主机架上，起垄整形器安装在主机架的前端底部，肥箱安装在主机架的前端上部。
16.进一步地，所述播种装置包括固定在主机架上的滚筒架和安装在所述滚筒架上的滚筒，所述滚筒外壁均布安装有3个触动片；滚筒架上设置有与控制中心相连接的接近开关ⅳ，接近开关ⅳ用于获得滚筒上的触动片经过的信号。
17.进一步地，所述肥箱内安装有电机ⅱ和排肥轴，电机ⅱ输出轴与排肥轴直连，电机ⅱ连接至控制中心。
18.进一步地，起垄整形器的轴端与链轮ⅲ连接，双链轮ⅱ通过链条ⅱ驱动链轮ⅲ。
19.本发明提供的自动铺膜割膜系统，通过控制中心控制拉膜装置、割膜装置和覆膜装置配合工作，在电动推杆作用下拉膜支臂带动夹膜机构在其初始位置和主机架后端的后部限位位置之间摆动，从而拉动地膜前后移动；拉膜装置在初始位置夹紧地膜时，割膜装置工作切断地膜；拉膜装置将地膜拉到后部限位位置时，覆膜装置工作为地膜端部覆土。
20.采用本发明所述的播种机，在进行铺膜作业时，仅需在开始铺膜播种时由人工将薄膜拉入拉膜装置的上夹板与下夹板之间，即可开始自动工作，割膜、拉膜、覆土等工作，可由机手一人操作实现铺膜、播种，节省了劳动力，提高了作业效率。
附图说明
21.图1是播种机的整体结构示意图。
22.图2是拉膜装置的结构示意图。
23.图3是割膜装置的结构示意图。
24.图4是覆膜装置的结构示意图。
25.图5是自动铺膜割膜系统的工作状态图。
26.图6是自动铺膜割膜系统主机架抬高时的状态图。
27.图7是起垄整形器与土壤提升装置动力分配示意图。
28.图8是播种装置的结构示意图。
29.图9是自动控制系统中各部件安装示意图。
30.图10是自动控制系统的原理图。
31.图中， 1-旋耕机， 2-起垄整形器，3-主机架，4-压膜轮，5-地膜， 6-扎膜辊，7
ꢀ‑
拉膜装置，8-割膜装置，9-播种装置， 10-覆膜装置，11-肥箱，12-电动推杆，13-拉膜支臂，14-电磁铁，15-下夹板，16-上夹板，17-支撑轮支臂，18-链轮ⅰ，19-割膜刀，20-接近开关ⅱ，21-支撑轮，22-电机ⅰ，23-支撑板，24-链条ⅰ，25-电机ⅱ，26-电磁阀，27-液压马达，28-接近开关ⅳ，29-接近开关ⅵ，30-接近开关ⅲ，32-接近开关ⅰ，33-接近开关
ⅴꢀ
，34-行程开关，35-启动开关，36-控制中心，37-排肥轴，38-触动片。39-滚筒架，40-滚筒，41-中间轴，42-链轮ⅳ，43-链条ⅲ，44-双链轮ⅱ，45-链条ⅱ，46-链轮ⅲ，47-导向杆，48-链轮
ⅴ
，49-链条ⅳ，50-双链轮ⅰ，51-链条
ⅴ
，52-链轮ⅵ，53-土分配槽，54-土升运刮板，55-拉膜支臂铰接座，56-电动推杆铰接座，57-支撑轮支臂铰接座，58-土提升槽，59-传送带，60-滚轴，61-地膜支架，62-销轴。
具体实施方式
32.为了使本领域技术人员更好的理解本发明，以下结合参考附图并结合实施例对本发明作进一步清楚、完整的说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施方式
及实施例中的特征可以相互组合。
33.本发明一种典型的实施方式提供的自动铺膜割膜系统，参考图1和图9，包括主机架3，和设置于所述主机架3上的控制中心36、拉膜装置7、割膜装置8和覆膜装置10。
34.所述拉膜装置7用于夹紧地膜5两侧并拉动地膜5移动；拉膜装置7包括对称设置于主机架3中部两侧的拉膜单元，任一拉膜单元包括电动推杆12、拉膜支臂13和夹膜机构。
35.参考图2，拉膜支臂13上端与设置于主机架3后部的拉膜支臂铰接座55相铰接，电动推杆12第一端与设置于主机架3的电动推杆铰接座56相铰接，电动推杆12第二端与拉膜支臂13中部铰接。
36.夹膜机构设置在拉膜支臂13下端；所述夹膜机构包括上夹板16和下夹板15，上夹板16与拉膜支臂13下端固定连接并在上夹板16顶部固定电磁铁14，下夹板15一端铰接于上夹板16下部。
37.所述电磁铁14连接至控制中心36，由控制中心36给电磁铁14通电或断电，电磁铁14通电状态下吸引下夹板15绕铰接点转动贴近上夹板16；所述电动推杆12连接至控制中心36，由控制中心36控制电动推杆12动作，电动推杆12带动拉膜支臂13摆动。
38.电磁铁14通电时，下夹板15与上夹板16夹紧抓住地膜5的侧边。电动推杆12伸缩时，拉膜支臂13围绕所述拉膜支臂13与拉膜支臂铰接座55的铰接点前后摆动，在拉膜支臂13的初始位置由夹膜机构夹住地膜5两侧边，然后将地膜5拉到主机架3后端的后部限位位置。
39.参考图3，所述割膜装置8包括割膜机构、支撑板23、支撑轮支臂17和支撑轮21。所述支撑轮21安装在支撑轮支臂17下端，两个支撑轮支臂17的上端分别通过销轴62铰接于主机架3两侧的支撑轮支臂铰接座57（图9）上，支撑板23横向固定连接于两个支撑轮支臂17的中部；所述割膜机构包括割膜刀19和驱动割膜刀19移动的割膜驱动机构，所述割膜刀19安装于支撑板23内且割膜刀19端部延伸至支撑板23边缘以外；所述割膜驱动机构连接至控制中心36。
40.在播种作业时，支撑轮21将支撑板23和割膜机构撑起离开地面，使割膜机构不会接触到地膜5（参考图5）。在播种机完成一次作业主机架3抬高时，地膜5离开地面，割膜装置8靠重力围绕所述支撑轮支臂17与支撑轮支臂铰接座57的铰接点转动，使支撑板23贴近地膜5（参考图6），成为切割地膜5的支撑。
41.相对具体的实施方式中，参考图3，所述割膜驱动机构包括电机ⅰ22、链轮ⅰ18和链条ⅰ24；两个链轮ⅰ18分别通过链轮轴连接于支撑板23上，其中一个链轮ⅰ18与电机ⅰ22输出轴连接；两个链轮ⅰ18之间安装链条ⅰ24，所述割膜刀19固定在链条ⅰ24上，电机ⅰ22连接控制中心。
42.本实施方式中，当主机架3抬高，割膜装置8靠自重向下转动至支撑板23贴近地膜5时，电机ⅰ22通电，电机ⅰ22输出轴驱动链轮ⅰ18并通过链条ⅰ24带动割膜刀19横向移动切割地膜5；割膜刀19随着链条ⅰ24运动回到其初始位置时，电机ⅰ22断电，完成一个切割过程。切割过程中，割膜刀19不接触土壤，可以横向切割宽幅地膜。割膜装置8在播种工作状态时，支撑轮21将切割装置8撑高，割膜刀19与土壤保持一定距离，用于防止剐蹭破坏地膜5。
43.参考图4，所述覆膜装置10包括对称设置于主机架3两侧的提土单元，任一提土单元包括刮板式土壤提升机和土分配槽53，刮板式土壤提升机和土分配槽53连接形成倒v型
结构。刮板式土壤提升机的入口端在主机架3前端，土分配槽53的出口端在主机架3后端；刮板式土壤提升机的动力输入端与覆膜起垄驱动机构连接，覆膜起垄驱动机构与控制中心36连接。
44.覆膜装置10工作时，土壤从刮板式土壤提升装置的入口端进入并提升至刮板式土壤提升装置的顶部，然后进入土分配槽53，土壤从土分配槽53的出口端排出后即可对地膜5的端部覆土。
45.相对具体的实施方式中，所述刮板式土壤提升机包括土提升槽58、传送带59和土运升刮板54，土运升刮板54间隔垂直固定在传送带59外表面，土提升槽58内的上下两端分别设置滚轴60，传送带59连接于两个滚轴60上，土提升槽58侧面设置双链轮ⅰ50，上端的滚轴60一端连接链轮ⅵ52，双链轮ⅰ50与链轮ⅵ52之间通过连接链条
ⅴ
51连接，双链轮ⅰ50连接覆膜起垄驱动机构，由覆膜起垄驱动机构驱动刮板土壤提升机工作。
46.参考图4、图7和图9，所述覆膜起垄驱动机构包括液压马达27、双链轮ⅱ44、链轮ⅲ46、链条ⅱ45、链条ⅲ43、链轮ⅳ42、链条ⅳ49和中间轴41；所述液压马达27连接电磁阀26，电磁阀26连接控制中心36，液压马达27输出轴连接双链轮ⅱ44，双链轮ⅱ44通过链条ⅲ43驱动链轮ⅳ42，链轮ⅳ42与中间轴41连接，中间轴41上设置链轮
ⅴ
48，链轮
ⅴ
48与双链轮ⅰ50通过链条ⅳ49相连接，链轮ⅳ42驱动中间轴41将动力传递到刮板式土壤提升机。
47.参考图9和图10，本发明中，自动铺膜割膜系统中的自动控制系统包括控制中心36、执行机构和信号检测元件。
48.执行机构包括分别与控制中心36电连接的电机ⅰ22、电磁阀26、电动推杆12和电磁铁14。其中，电磁阀26连接并控制液压马达27。控制中心36的电源可使用拖拉机的12v电源。
49.信号检测元件包括与控制中心信号连接的接近开关ⅰ32、接近开关ⅱ20、接近开关ⅲ30、接近开关
ⅴ
33和接近开关ⅵ29；接近开关ⅰ32设置在上夹板16顶部，用于获得下夹板15贴近上夹板16的信号；接近开关ⅱ20设置在支撑板23上，用于获得割膜刀19随着链条ⅰ24移动回到初始位置的信号；接近开关ⅲ30设置在拉膜支臂铰接座55上，用于获得拉膜支臂13将地膜拉到主机架3后端到达后部限位位置的信号；接近开关
ⅴ
33设置在支撑轮支臂铰接座57上，用于获得割膜装置8靠自重绕铰接点转动到下部限位位置的信号；接近开关ⅵ29设置在主机架3上，用于获得拉膜支臂13回到初始位置的信号。
50.此外，信号检测元件包括设置于主机架3后端底部的行程开关34，行程开关34用于获得自动铺膜割膜系统放到地表的信号。
51.本发明另一典型的实施方式提供一种播种机，参考图1，所述播种机包括旋耕机1、播种装置9、肥箱11、地膜支架61、压膜轮4、起垄整形器2和以上实施方式中所述的自动铺膜割膜系统。
52.主机架3连接于旋耕机1后端的三角悬挂机构上，利用该三角悬挂机构抬高或降低主机架3。
53.播种装置9安装在主机架3后端，地膜支架61安装在主机架3的中前端上部，压膜轮4安装在地膜支架61下方的主机架3上，起垄整形器2安装在主机架3的前端底部，肥箱11安
装在主机架3的前端上部。
54.其中，起垄整形器2的轴端与链轮ⅲ46连接，双链轮ⅱ44通过链条ⅱ45驱动链轮ⅲ46。起垄整形器2可实现自带动力完成镇压整形，液压马达27以链传动的方式给起垄整形器2输送动力，主动对土壤进行起垄、压实、整形，能够集雨、增加受光面积。
55.参考图8，所述播种装置9包括固定在主机架3上的滚筒架39和安装在所述滚筒架39上的滚筒40，所述滚筒40外壁均布安装有3个触动片38；滚筒架39上设置有与控制中心36相连接的接近开关ⅳ28，接近开关ⅳ28用于获得滚筒40上的触动片38经过的信号。
56.所述肥箱11内安装有电机ⅱ25和排肥轴37，电机ⅱ25输出轴与排肥轴37直连，电机ⅱ25连接至控制中心36。
57.如图1所示，本实施方式提供的铺膜播种机包括扎膜辊6，所述扎膜辊6设置在压膜轮4和割膜装置8之间。扎膜辊6圆周表面上设置有扎膜针，地膜5通过压膜轮4平铺在地表。压膜轮4在旋转压膜的同时将地膜拉紧，扎膜辊6在其上滚动，在扎膜辊6的作用下，将地膜5在播种带上扎出均匀的孔，垄膜面水分可以流入播种带渗入膜下，防止土壤板结。
58.本发明通过自动控制系统可实现全程自动控制施肥、起垄、镇压、整形、铺膜、割膜和覆土作业。
59.在开始工作时，主机架3抬高，拉膜装置7在其初始位置。人工将地膜5拉入下夹板15与上夹板16之间，按动控制中心36的启动开关35，控制中心36给电磁铁14通电，下夹板15贴近上夹板16夹紧地膜5的侧边，给电动推杆12通电，电动推杆12驱动拉膜支臂13将地膜5拉到播种装置9后方，到达后部限位位置时接近开关ⅲ30得到信号，电动推杆12断电停止工作，播种机为准备播种状态。
60.主机架3降低后，地表触动行程开关34，控制中心36给电磁铁14断电，下夹板15与上夹板16放开，下夹板15保持垂直向下，成为播种初始状态。播种机向前移动时，播种装置9上的触动片38触动接近开关ⅳ28，接近开关ⅳ28得到信号后控制中心36给电磁阀26、电机ⅱ25不间断通电，电机ⅱ25的输出轴驱动排肥轴37转动排肥；同时，液压马达27工作，液压马达27输出轴驱动双链轮ⅱ44，双链轮ⅱ44通过链条ⅱ45驱动链轮ⅲ46，链轮ⅲ46驱动起垄整形器2转动，双链轮ⅱ44通过链条ⅲ43驱动链轮ⅳ42，链轮ⅳ42驱动中间轴41将动力提供给覆膜装置10，将土壤输送到播种装置9的后方进行覆膜。
61.当一行铺膜播种结束时，播种机停止前进，接近开关ⅳ28得到信号，控制中心36给电磁阀26、电机ⅱ25断电，液压马达27、电机ⅱ25停止工作。抬起主机架3后，割膜装置8靠自重绕铰接点转动到下部限位位置，支撑轮支臂17靠近接近开关
ⅴ
33，接近开关
ⅴ
33得到信号，控制中心36给电动推杆12通电，电动推杆12开始将拉膜支臂13拉回初始位置。主机架3的两侧固定有导向杆47，在拉膜支臂13回位过程中，下夹板15在导向杆47的导向作用下绕铰接点转动接近上夹板16，下夹板15与上夹板16逐渐形成v字形，拉膜支臂13回到初始位置时，接近开关ⅵ29得到信号，控制中心36给电动推杆12断电，同时给电磁铁14通电，电动推杆12停止工作，电磁铁14工作使下夹板15贴近上夹板16夹紧地膜，同时接近开关ⅰ32得到信号，控制中心36给电机ⅰ22通电，电机ⅰ22输出轴驱动链轮ⅰ18转动带动链条ⅰ24上的割膜刀19运动切割地膜，割膜刀19随着链条ⅰ24运动回到初始位置时，接近开关ⅱ20得到信号，控制中心给电机ⅰ22断电，电机ⅰ22停止工作的同时给电动推杆12通电，电动推杆12驱动拉膜支臂13将地膜5拉到播种装置9的后方，到达后部限位位置的同时接近开关ⅲ30得到信号，
电动推杆12断电停止工作，成为准备播种状态，完成一个自动循环。播种机转弯后，主机架3降低，进入下个自动循环。
62.本发明要求保护的范围不限于以上具体实施方式，对于本领域技术人员而言，本发明可以有多种变形和更改，凡在本发明的构思与原则之内所作的任何修改、改进和等同替换都应包含在本发明的保护范围之内。