一种玉米抽雄作业的单电机抽雄执行机构的制作方法

1.本实用新型涉及一种玉米抽雄作业的单电机抽雄执行机构，属于农业器械技术领域。


背景技术：

2.我国是农业大国，玉米是主要粮食作物，制种玉米的发展直接影响玉米的产量和质量。近年来国家大力重视种业振兴，制种业相比传统的播种、植保、收获等环节，机械化率较低。尤其是制种玉米的抽雄作业期间，大部分地区仍然依赖传统人工抽雄，效率低且人工劳动力成本高。部分地区使用玉米抽雄机，但是抽雄机抽净率不如人工，还需要人工复检，而且玉米抽雄机器采购和维护成本高昂。
3.现有的抽雄机构，形式较为单一，一种是旋转切割刀盘，主要部件为水平切割刀盘，刀盘上安装有2到4个刀片。该方案在实际抽雄过程中，效率较低，主要缺点是容易误把本应保留的玉米营养叶片切割掉，精准度较差。而且经过实际研究，抽雄作业要求必须将雄蕊整体拔除，这样才不会遗留花蕊导致散粉污染制种玉米田。而这种刀片形式很容易将雄蕊拦腰切断，导致剩余雄蕊残留在玉米枝杆上，最终自发散播花粉依然达不到完全抽雄的效果。
4.另一种是采用气缸、抽雄手爪、竖直导轨等模拟夹取动作进行抽雄，该抽雄机构比较接近人工抽雄的动作，但是两只手爪末端也是刀片，难以完整夹取雄蕊，从而导致雄蕊易被夹断，残留部分散粉造成污染。
5.基于此，有必要设计一种既能达到人工抽雄的作业精度，又能在成本上较为经济的抽雄执行机构。


技术实现要素：

6.本实用新型提供一种玉米抽雄作业的单电机抽雄执行机构，具有成本低、结构简单、坚固耐用、抽雄质量高以及实用性高等优点，效益广泛。
7.本实用新型所采用的技术方案为：
8.一种玉米抽雄作业的单电机抽雄执行机构，包括一主支架，在所述主支架的一侧下方固定有一电机，所述电机的的转子表面固定有一抽雄主轮；在所述主支架的另一侧下方固定有一副壳体，并在副壳体的两端内侧水平且对称开设有两个槽口，在每个所述槽口内均设置有可沿槽口横向位移的带槽轴承；在副壳体内设置有两端穿插过槽口上对应的带槽轴承并延伸至副壳体外的一转轴，所述转轴上转动设置有与抽雄主轮对应的一抽雄副轮；在副壳体的外侧两端对应设置有用于驱动抽雄副轮沿槽口横向位移以靠近或远离抽雄主轮的两驱动机构。
9.作为本实用新型的一种优选，抽雄主轮和抽雄副轮均为内部具有散热叶片以及表面具有胎纹橡胶表面的轮结构，散热叶片直接作为抽雄轮的一部分，且具有胎纹的橡胶表面，能够实现增大抽雄轮和雄蕊之间摩擦力，继而能够提升抽雄质量。
10.作为本实用新型的一种优选，所述驱动机构包括一舵机，所述舵机的执行轴末端固定有一转臂，在所述转臂的末端与对应的转轴末端之间设置有一减震器；两舵机同时动作，带动对应的转臂转动，继而通过减震器带动转轴相对槽口横向位移。
11.作为本实用新型的一种优选，所述抽雄执行机构还包括一固定杆，所述主支架连接在固定杆的下端，且所述固定杆的杆体下端向后倾斜设置。
12.作为本实用新型的一种优选，所述抽雄执行机构还包括一主壳体，所述主壳体罩设在抽雄主轮的外侧，并通过一吊臂与主支架固定连接。
13.作为本实用新型的一种优选，在副壳体与主支架之间还设置有一连接臂。
14.作为本实用新型的一种优选，在每个槽口的开口端均设置有与副壳体固定连接的限位板。
15.本实用新型的有益效果在于：
16.1.成本低：该抽雄执行机构较传统抽雄机构来说，通过电机直驱结构精简了传统抽雄机“液压马达 减速机 传动轴”的驱动形式，从而降低了成本。
17.2.结构简单：该抽雄执行机构的组成简单，结构比较清楚，由于精简了传统抽雄机“液压马达 减速机 传动轴”的驱动形式，空间占用更低，结构更加简单。电机、舵机、减震器均可以采用现有产品代替，且去雄主轮驱动方式采用电机直驱，没有齿轮、链条等精密复杂结构，结构简单，容易制作；采用内部具有散热叶片的抽雄主轮和抽雄副轮，散热叶片直接作为抽雄轮的一部分成为整体，无需单独安装叶片，既增强了抽雄轮的结构稳定性，又降低了设计的复杂程度。
18.3.坚固耐用：本专利设计时充分考虑实际使用中产生的电机振动和受力情况，使结构设计合理化。本方案采用电机转子表面通过螺丝和抽雄轮连接，使抽雄主轮和电机连接紧实，所以不会出现滑动情况；固定杆和主壳体、副壳体之间采用三角形力学稳定性特点进行设计，保证了抽雄主轮和抽雄副轮在轴向和垂直方向不会出现晃动和变形，从而延长了使用寿命，增强了耐久性；且抽雄轮具有散热叶片，抽雄轮转动时散热叶片即开始转动散热，延缓了电机转动发热的损耗。
19.4.抽雄质量高：相比现有的刀片式切割抽雄的方式，本专利的抽雄方式能够将玉米雄蕊从根部连根抽取，解决了其他切割式抽雄方案造成的雄蕊断裂问题，极大地提升了制种玉米的抽净率，降低了人工复检率；另外，本设计的两个抽雄主轮和抽雄副轮之间的间隙可以调整，能够适应不同粗细雄蕊的抽雄处理，进一步避免了夹不紧或者夹断的情况发生。
20.5.可变抽雄方向的倾斜角度，具有实用性：固定杆与主支架采用可拆卸式固定，通过更换下端具有不同向后倾斜角的固定杆，即可以改变抽雄执行机构的抽雄主轮和抽雄副轮的倾角，在抽净率上具备可选的操作空间，从而能够通过调节来提升抽净率。
附图说明
21.图1为单电机抽雄机构的立体图；
22.图2为单电机抽雄机构的左视立体图；
23.图3为单电机抽雄机构张紧时状态示意图；
24.图4为单电机抽雄机构松开时状态示意图；
25.图5为主支架的结构示意图；
26.图6为主壳体的立体示意图；
27.图7为副壳体的立体示意图；
28.图8为电机与抽雄主轮轮体固定处立体图示意图；
29.图9为抽雄轮间隙状态1：较细雄蕊的抽取示意图；
30.图10为抽雄轮间隙状态2：较粗雄蕊的抽取示意图；
31.图11为抽雄轮倾角状态1：小倾角状态的抽取示意图；
32.图12为抽雄轮倾角状态2：大倾角状态的抽取示意图；
33.图中主要附图标记含义如下：
34.1、固定杆，2、主支架，3、电机，4、抽雄主轮，5、主壳体，6、吊臂，7、副壳体，8、连接臂，9、槽口，10、带槽轴承，11、限位板，12、转轴，13、抽雄副轮，14、舵机，15、转臂，16、减震器，17、散热叶片，。
具体实施方式
35.下面结合附图和实施例对本实用新型做具体的介绍。
36.如图1-8所示：本实施例是一种玉米抽雄作业的单电机抽雄执行机构，包括一固定杆1和一主支架2，主支架2可拆卸地连接在固定杆1的下端；固定杆1上端可以连接到不同的农业机械上，作为末端执行机构的接口，安装后的状态则如图11、图12中所示。固定杆1的角度可变，改变不同的角度，从而改变抽雄轮夹取雄蕊时的滚转倾角，据文献《制种玉米抽雄机轮式抽雄部件设计与试验》(王锦江，陈志，董祥，等.农业机械学报，2016(3):75-81.)研究表明，滚轮中心距和倾角对抽雄率的影响比较显著。因此固定杆1的上端部分做成可变角度的不同版本，根据实际情况更换具有不同向后倾斜角的固定杆1以满足需求。
37.在主支架2的一侧下方固定有一电机3，电机3的基座与主支架2连接，转动部分安装有抽雄主轮4，作用是带动抽雄主轮4，完成玉米抽雄的过程，为抽取动作提供动力来源，相比静止夹取雄蕊拔出，这种转动情况下的“卷取”动作比直接“拔取”动作更为连贯，可以大幅减小突然拔取雄蕊造成的雄蕊断裂，从而使雄蕊全部整体可以更为顺利的抽出而不会断裂残留。
38.抽雄主轮4是抽雄作业的主要部件，该部件受电机3转动而同步转动，抽雄主轮4表面为一层橡胶胎纹，用于增大和雄蕊接触时的摩擦力，当抽雄主轮4转动时，根据前述电机3的作用可以知道，比静止状态下的夹取更能将雄蕊整体抽出。
39.在抽雄主轮4的外侧罩设有一主壳体5，主壳体5通过一吊臂6与主支架2固定连接；在主支架2的另一侧下方固定有一副壳体7，在副壳体7与主支架2之间还设置有一连接臂8。
40.在副壳体7的两端内侧水平且对称开设有两个槽口9，在每个槽口9内均设置有可沿槽口9横向位移的带槽轴承10，在每个槽口9的开口端均设置有与副壳体7固定连接的、防止带槽轴承10从槽口9滑出的限位板11；在副壳体7内设置有两端穿插过槽口9上对应的带槽轴承10并延伸至副壳体7外的一转轴12，转轴12上转动设置有与抽雄主轮4对应的一抽雄副轮13，抽雄副轮13本身无动力，但是可以自由转动，作用是和抽雄主轮4共同将玉米雄蕊卷取抽出。该抽雄副轮13设计为自由转动的形式，相比不能转动的形式，优点是能够更流畅地将雄蕊“送”出植株外面，不会产生固定状态下的摩擦力而导致雄蕊断裂或抽不出。
41.在副壳体7的外侧两端对应设置有用于驱动抽雄副轮13沿槽口9横向位移以靠近或远离抽雄主轮4的两驱动机构，驱动机构包括一舵机14，舵机14的执行轴末端固定有一转臂15，在转臂15的末端与对应的转轴12末端之间设置有一减震器16，减震器16为现有技术中的成熟器件，此处不再赘述减震器16的具体结构。
42.两个舵机14同步转动，作用是控制抽雄副轮13改变与抽雄主轮4的间隙，实现和所要抽取的雄蕊粗细的适配，从而适合不同长势、不同品种的制种玉米抽雄作业，实现方式为舵机14带动转臂15转动以通过减震器16拉动或推动转轴12在槽口9内横向位移，继而使得转轴12上的抽雄副轮13靠近或远离抽雄主轮4。安装两个舵机14，相比只安装一个舵机14，优势是能够在对称的方向上同时控制抽雄副轮13的移动，通过前后两个舵机14的同步转动，使抽雄副轮13的表面始终和抽雄主轮4的表面平行，不会因为只受到单舵机14的力而产生偏差从而影响抽雄效果。
43.减震器16作用是将舵机14的转动转化为“张紧”或“松开”的状态传递给抽雄副轮13，从而表现为抽雄主轮4、抽雄副轮13的间隙调节。该设计的作用是为了适应不同粗细的玉米雄蕊，遇到较细的雄蕊，则控制抽雄轮间隙缩小；遇到较粗的雄蕊，则控制抽雄轮间隙变大，避免将雄蕊夹取过紧而断裂或者夹取不到的问题。减震器16能够将抽雄主轮4转动时产生的震动减轻，也能减轻整个抽雄执行机构的震动，从而提升抽雄作业精准度。
44.主壳体5、副壳体7分别覆盖到对应的抽雄轮的前面和/或后面以及外露的表面。作用一是防止在抽雄期间，因为抽雄轮的转动而误把周围的叶片或其他植株卷入抽雄轮影响作业效果。作用二是抽雄副轮13的外壳需要安装舵机14和减震器16，使之比没有外壳安装的更为牢固。
45.另外，抽雄主轮4和抽雄副轮13均为内部具有散热叶片17以及表面具有胎纹橡胶表面的轮结构，散热叶片17设计在抽雄轮内部直接作为抽雄轮的一部分，作用是随同抽雄轮的转动而产生气流，从而起到散热的作用，一方面能够降低自身转动或摩擦产热，另一方面抽雄主轮4上的散热叶片17还能降低电机3运转时的发热情况，延长抽雄轮和电机3的使用寿命；且具有胎纹的橡胶表面，能够实现增大抽雄轮和雄蕊之间摩擦力，继而能够提升抽雄质量。
46.本抽雄执行机构主要通过电机3驱动抽雄主轮4转动，舵机14驱动抽雄副轮13相对抽雄主轮4张紧或松开，当该抽雄执行机构作业时，舵机14根据所要抽取雄蕊的粗细程度，将抽雄副轮13距离抽雄主轮4的距离调整成和玉米雄蕊直径一致稍略窄的间隙，因为玉米雄蕊的形状为：从顶部尖端位置向下越来越粗。所以当该抽雄执行机构整体下探到玉米雄蕊中端偏下的部位时，玉米雄蕊会接触到抽雄主轮4，雄蕊受到两个抽雄轮表面胎纹的摩擦力和舵机14收紧距离的夹紧，随着下探的距离增大，雄蕊的直径将大于两个抽雄轮的间隙，此时雄蕊被整体抽出，从而完成一次抽雄过程。以下通过4种典型状态进行描述：
47.1.玉米雄蕊较细时：
48.如图9，此时，舵机14转动，抽雄副轮13靠近抽雄主轮4，使两个抽雄轮的间隙变小，同时下探(可通过与固定杆1连接的农业机械实现)，使抽雄轮间隙的中点对准较细的玉米雄蕊。当下探到雄蕊直径大于抽雄轮间隙且雄蕊和抽雄轮之间的摩擦力足够大时，这根较细的雄蕊被整体抽出。
49.2.玉米雄蕊较粗时：
50.如图10，此时，舵机14转动，抽雄副轮13远离抽雄主轮4，使两个抽雄轮的间隙变大，同时下探(通过与固定杆1连接的农业机械实现)，使抽雄轮间隙的中点对准较粗的玉米雄蕊。当下探到雄蕊直径大于抽雄轮间隙且雄蕊和抽雄轮之间的摩擦力足够大时，这根较粗的雄蕊被整体抽出。
51.3.小倾角状态下的抽雄作业：
52.如图11、图12，图11中的固定杆1上端的部分选用小折弯角的连接件，连接抽雄执行机构下半部结构，此时图11中抽雄轮的倾角θ1小于图12中抽雄轮的倾角θ2，则图11中抽雄执行机构则以较小的抽雄轮倾角进行抽雄作业。
53.4.大倾角状态下的抽雄作业：
54.如图11、图12，图12中固定杆1上端的部分选用大折弯角的连接件，连接抽雄执行机构下半部结构，此时图12中抽雄轮的倾角θ2大于图11中抽雄轮的倾角θ1，则图12中抽雄执行机构则以较大的抽雄轮倾角进行抽雄作业。
55.综上所述，本实用新型提供的一种玉米抽雄作业的单电机抽雄执行机构，能够代替人工抽雄作业，解决传统抽雄机构不能完整、彻底地将玉米雄蕊成功抽出的问题，提升了玉米抽雄作业效率，并提高玉米抽雄作业质量，具有优异的经济效益。
56.以上所述仅是本实用新型专利的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型专利原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型专利的保护范围。