一种芒属植物的机械化作业设备及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及农业机械技术领域，尤其涉及一种芒属植物的机械化作业设备及其控制方法。
【背景技术】
[0002]随着化石能源的减少和生态环境的恶化，人类对可再生清洁能源的开发与利用日益重视。在目前已开发和正在开发的非化石能源中，生物质能源不仅具有清洁、安全、可贮藏、可再生、可固碳的优点，且还是唯一可转化为固态、液态、气态燃料，并可提供生物基的能源资源，因而被公认为是应对能源和环境危机最理想的新能源。芒属植物为禾本科的C4类高大草本植物，一直是用于造纸、保持水土和矿区生态修复的资源植物。近年来，芒属植物更由于其高光效、高生物量、高蓄能、强适应性、易繁殖、低成本、耐瘠薄等特性而成为国内外高度关注的纤维能源植物；中国是世界芒属植物的分布中心，形成了极其丰富的种质资源类型，最有经济价值的种类在我国都有广泛分布，其中，芒、五节芒、荻和南荻四个种作为能源植物开发利用的价值最大。随着生物质能源研究的推进，世界各国在纤维生物质转化与利用技术领域的发展也十分迅速，同时随着农业现代化、农业机械化技术的进步，大规模人工种植芒属能源植物，为纤维生物质能源的转化与高值化利用开辟了广阔的应用途径和发展空间。芒属植物种植密度一般为0.75X0.75m，以每亩1000?1200株实生苗为适宜，种植深度为5-lOcm，传统人工种植方法是旋耕田块后，采用单穴单苗或多苗插杆种植，对种植直立度要求不高；但人工插杆容易造成苗杆破损，进而影响其生长。
【发明内容】
[0003]本发明所解决的技术问题在于提供一种芒属植物的机械化作业设备及其控制方法，以解决上述【背景技术】中的缺点。
[0004]本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现:
一种芒属植物的机械化作业设备，包括发动机、传动系统、苗盘、切送苗机构、扶手架、座椅、后支架、限高轮总成、种植机构、旋耕机构、行驶系统及车架；其中，发动机安装在车架前端，扶手架安装在车架后端，发动机通过传动系统与安装在车架上的行驶系统、旋耕机构连接；切送苗机构包括切苗机构与送苗机构，且行驶系统与送苗机构连接，苗盘安装在车架上，并与切苗机构连接，种植机构设置在送苗机构下方，同时在扶手架下方设置有限高轮总成与后支架，座椅安装在后支架上，机械设备行驶时，驾驶员坐在座椅上，调整好参数后机械设备即可工作；具体连接结构如下:
切送苗机构中，切苗机构与送苗机构安装在苗盘外壳内，苗盘设置在切苗机构上方，送苗机构设置在切苗机构下方；切苗机构中，切苗筒为圆环形结构，且位于切苗盘上方，并在切苗盘上开有切苗落苗孔，同时在切苗盘的切削工作面上开设有用于切削芒杆的刃口 ；送苗机构中，送苗筒设置在切苗落苗孔下方，且位于送苗盘的上方，送苗盘上开有送苗落苗孔； 苗盘外壳固定于驱动箱，切苗盘、送苗盘固定在支撑轴上，支撑轴固定在驱动箱上，且切苗盘与驱动轴连接，驱动轴上连接有驱动轴齿轮，用于给切苗机构、送苗机构、栽植机构提供动力；驱动箱中，齿轮轴上套装有齿轮轴齿轮和从动锥齿轮，从动锥齿轮与主动锥齿轮啮合；链轮轴通过轴承安装在驱动箱外壳上，且其一端套装有从动链轮，另一端插入主动锥齿轮中，同时在从动链轮上设置有牙嵌式离合器与离合器操纵机构，通过牙嵌式离合器与离合器操纵机构以实现驱动力的结合与分离；
种植机构包括导苗机构与栽植机构，导苗机构设置在送苗机构下方，且位于栽植机构上方；导苗机构中，导苗筒固定在支撑轴和驱动轴上，且位于支撑轴与驱动轴之间，起传导芒草苗作用，同时导苗筒与送苗落苗孔对接；栽植机构中，导苗筒位于左导土板与右导土板上方，左导土板与右导土板固定在支撑轴上组成竖V型种植器，并在左导土板与右导土板上端安装有用于自动回位的扭转弹簧，在左导土板、右导土板分开后，扭转弹簧可带动左导土板、右导土板自动回位；而左导土板、右导土板前端焊接有导土板开启支架，导土板开启支架内设置有凸轮，凸轮套装在驱动轴上，导土板开启支架通过凸轮实现开启与关闭；
行驶系统中设置有地轮驱动机构，地轮驱动机构包括车轮、主动链轮及车轮驱动轴，其中，车轮驱动轴一端安装有车轮，另一端安装有主动链轮，主动链轮与从动链轮啮合；车轮驱动轴将动力通过主动链轮传递至从动链轮；
限高轮总成中，连接杆一端与扶手架连接，另一端安装在固定套上，固定套上设置有用于调节限高轮的高度调节手柄；主销轴一端与高度调节手柄连接，另一端与用于安装限高轮的限高轮安装架连接，且主销轴嵌套在后支架上。
[0005]在本发明中，切苗盘为圆盘式结构，且切苗盘通过切苗筒固定架固定在支撑轴上。
[0006]在本发明中，送苗盘为圆盘式结构，送苗盘通过送苗筒固定架固定在支撑轴上。
[0007]在本发明中，切苗盘通过花键套与驱动轴连接。
[0008]在本发明中，左导土板通过导土板上端加强筋固定在支撑轴上，右导土板通过导土板下端加强筋固定在支撑轴上。
[0009]在本发明中，主动链轮通过链条与从动链轮啮合，并在链条上安装有链条换向轮。
[0010]在本发明中，后支架包括后支架水平架与后支架垂直架，后支架垂直架一端安装在扶手架上，另一端安装在后支架水平架上，用于平衡扶手架。
[0011 ] 在本发明中，后支架水平架前端嵌套有主销轴。
[0012]在本发明中，连接杆通过扶手架固定套与扶手架连接。
[0013]在本发明中，旋耕机构位于车轮与限高轮之间，且旋耕机构的旋耕刀片最低点低于车轮最低点水平面。
[0014]一种芒属植物的机械化作业设备控制方法，具体步骤如下:
机械设备行驶前，首先将待移栽的芒草苗置于苗盘中，而后启动发动机，发动机通过传动系统带动安装在车架上的行驶系统、旋耕机构运动，当机械设备行驶20?50cm后，行驶系统带动送苗机构进入工作状态；操作人员通过操作牙嵌式离合器与从动链轮结合、分离以实现驱动力的结合与分离；当牙嵌式离合器与从动链轮分离时，从动链轮在链轮轴上空转，暂停输送芒草苗，当牙嵌式离合器与从动链轮结合时，动力经链轮轴传递至主动锥齿轮，主动锥齿轮与从动锥齿轮啮合，动力换向后通过齿轮轴齿轮传递至驱动轴齿轮，驱动轴齿轮驱动驱动轴转动；而后驱动轴带动切苗盘顺时针转动，置于苗盘的芒草苗进入切苗筒，当切苗盘的切苗落苗孔对准切苗筒时，芒草杆开始下落，此时由于送苗盘遮挡送苗筒，故芒草杆被限制在送苗筒中，其高度为芒草节的平均高度，随着切苗盘继续转动，切苗盘的刃口在关闭切苗筒时切断苗杆，同时在切断苗杆的后一个时刻，送苗盘的送苗落苗孔对准送苗筒，芒草苗在自重作用下落至导苗机构的导苗筒中；芒草苗沿着导苗筒下落至栽植机构中，栽植机构中的竖V型种植器插入旋耕土层中随机械一同行驶，且插入深度可调，竖V型种植器在机械行驶时在旋耕土层上划开一道宽4~5cm的土槽，从导苗筒中下落的芒草苗在自重作用下下落至土槽中，竖V型种植器一侧将泥土导离土槽，另一侧挡住芒草苗，以防止芒草苗