一种育苗制钵机及育苗制钵方法与流程

本发明属于农业加工机械技术领域，具体涉及一种用于加工育苗钵体的制钵机及育苗制钵方法。

背景技术：

在棉花种植过程中，为了便于移栽幼苗，需要把种子预先种在提前加工好的钵体中，因此高效、高质量地加工出种植棉花种子所需的钵体就显得十分重要。农民使用传统打钵器制作钵体时效率低，体力消耗大，因此需要把制钵过程机械化，减轻农民的劳动强度。目前已有的育苗制钵机的核心工作机构为一个冲压机构，该机构安装有两个压头，一个用于在集土器中压实土料，另一个实现从集土器中把育苗钵体顶出，由于在作业过程中用于实现压实功能的压头施加给集土器的力远大于用于实现顶出功能的压头，所以冲压机构和集土器的受力很不平衡，容易出现故障；另一方面，该冲压机构在一次上下往复运动中只能实现一次压实和一次顶出功能，工作效率低，不利于规模化生产。因此，亟待研究一种的育苗制钵机，既具有合理的受力分布，又有较高的生产效率，且易于控制，从而实现育苗制钵过程的机械化。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种设计新颖、结构紧凑合理、使用操作便捷、实用性强、便于广泛推广使用的一种育苗制钵机及育苗制钵方法。

为解决上述问题本发明说采用的技术方案是：

一种育苗制钵机，包括机架、设于机架上的电机和减速器，所述减速器上方连接搅拌机构，所述减速器连接冲压机构，所述冲压机构下方设有与搅拌机构底部相接的成型机构，以及与减速器相互啮合的间歇机构；

通过电机带动减速器进而带动搅拌机构旋转，通过减速器齿轮拨动间歇机构转动从而带动成型机构转动，冲压机构依次对搅拌机构放入成型机构中的土料进行冲压压实，并自成型机构中顶出。

进一步，所述机架包括上顶板、下底板和连接上顶板和下底板的支柱，所述搅拌机构设在上顶板上并与减速器相连；所述成型机构设在支柱外侧，并通过其底部的支撑轴支撑。

进一步，所述搅拌机构包括搅拌箱、固定于搅拌箱底盘上的搅拌轴，搅拌轴底部通过搅拌输入锥齿轮与减速器的输出锥齿轮啮合；在搅拌轴上安装有刮土器和搅拌叶片；还包括设于搅拌箱底盘下方的上顶板，在上顶板设有上电磁阀。

进一步，所述搅拌箱底盘与上顶板之间设有上挡板；所述上电磁阀安装在上顶板的下端，上电磁阀带动上挡板移动实现出料孔的打开与闭合。

进一步，所述搅拌箱上设有两个用于向成型机构的集土器送料的出料孔。

进一步，所述冲压机构包括下底板、安装于下底板上的立柱和曲柄轴；所述立柱上设有与曲柄轴连接的横支架；所述横支架上设有一对压杆；所述曲柄轴上设有一对凸轮和贯穿下底板的链轮；还包括设在下底板上的电磁开关。

进一步，所述曲柄轴通过曲柄和连杆的两端旋转副连接横支架；所述压杆上套有弹簧，压杆底部设有压头。

进一步，所述成型机构包括上、下支撑板和设于上、下支撑板之间的筒状集土器，下支撑板固定安装在支撑轴上；所述集土筒安装在支撑轴上且相对于其可以转动；所述下支撑板的两端各有一处缺口，缺口上对应设有下挡板；所述下支撑板下方设有控制下挡板运动的电磁阀。

进一步，所述间歇机构包括安装在搅拌轴上的不完全主动齿轮和套在筒状集土器中部的不完全从动齿轮；所述不完全主动齿轮上设有一个挡条，所述不完全从动齿轮的外围均匀分布有缺口，不完全从动齿轮的上端面对应于缺口中间位置处设有挡块；不完全主动齿轮和不完全从动齿轮相互啮合，相互做间歇运动。

本发明进而给出了一种育苗制钵机的育苗制钵方法，包括如下步骤：

1)电机与减速器相连，减速器将电机产生的动力传递至搅拌机构和冲压机构；

2)冲压机构中曲柄轴通过曲柄和连杆带动横支架做上下往复运动，压杆和压头对集土器内的土料进行压缩成型；

3)通过电机带动间歇机构的不完全主动齿轮做连续旋转运动，当不完全主动齿轮的光滑圆面和不完全从动齿轮的缺口接触时，不完全从动齿轮静止；当挡条与挡块接触时，不完全主动齿轮和不完全从动齿轮啮合，同时挡条和挡块脱离接触；不完全主动齿轮和不完全从动齿轮结束啮合，一次循环运动结束；

4)集土器转动到与搅拌箱上的出料孔相照应位置时，右凸轮触发右电磁开关闭合，上电磁阀通电带动上挡板移动，出料孔通道打开，搅拌箱内的土料在刮土器的作用下被送到集土器内；

5)曲柄带动横支架、压头和压杆运动到下止点位置时，集土器中的土料被压缩成钵体；左凸轮触发左电磁开关闭合，下电磁阀通电带动下挡板向外侧运动，集土器下部通道打开，钵体就被推出集土器；

6)重复步骤2)-4)上下往复运动实现两次压实和两次顶出。

相对于现有技术本发明具有如下优点：

1、本发明通过冲压机构和成型机构的配合工作，可以实现冲压机构在一次上下往复运动中能够实现两次压实和两次顶出功能，相比于现有制钵机在一次上下往复运动中只能实现一次压实和一次顶出功能，工作效率提高了一倍。

2、现有的制钵机的冲压机构普遍安装有两个不同的压头，一个实现压实功能，另一个实现顶出功能，在作业过程中用于实现压实功能的压头施加给集土器的力远大于用于实现顶出功能的压头，造成集土器两侧受力不对称，本发明的冲压机构，在曲柄连杆带动横支架、压头和压杆做上下往复运动时，整个冲压机构所受的力左右对称，大大降低了制钵机的故障率。

3、本发明采用不完全齿轮来实现成型机构的时转时静的工作状态，结构简单，所占用的空间小。

4、本发明所有运动部件的动作都由同一个电动机来驱动，使整个制钵机的控制系统制作简单，成本低廉，且容易实现各部件运动的协调。

5、本发明采用电磁阀来控制个挡板的打开与闭合，使得开合时间易于实现精确控制，避免了土料从搅拌箱和集土器中泄露造成的浪费，也使制钵机在完成制钵过程后易于清扫。

综上所述，本发明设计新颖，结构合理，布局紧凑，使用灵活可靠，能够满足搅拌、填充、冲压、顶出动作的一体化需求，实现制钵过程的机械化，具有宽广的应用前景。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为机架的结构图；

图3、4为搅拌机构的结构图；

图5为刮土器的结构图；

图6为搅拌叶片的结构图；

图7为冲压机构的结构图；

图8为压头和压杆的结构图；

图9为曲柄、曲柄轴和左、右凸轮的结构图；

图10为成型机构的结构图；

图11为集土器的结构图；

图12为下支撑板和下挡板的结构图；

图13为下支撑板、下挡板和下电磁阀的结构图；

图14为间歇机构的结构图；

附图标记说明:100机架、101上顶板、102支柱、103下底板；200搅拌机构、201搅拌箱、202刮土器、203搅拌轴、204搅拌叶片、205上挡板、206上电磁阀、207搅拌输入锥齿轮；300冲压机构、301曲柄、302轴套、303右凸轮、304右电磁开关、305链轮、306连杆、307立柱、308横支架、309压头、310压杆、311弹簧、312螺母、313曲柄轴、314左电磁开关、315左凸轮；400成型机构、401集土器、402下支撑板、403下挡板、404下电磁阀、405支撑轴；500间歇机构、501不完全主动齿轮、502挡条、503挡块、504不完全从动齿轮；600传动链；700减速器；800皮带；900电机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对发明作进一步的详细说明，但并不作为对发明做任何限制的依据。

如图1所示，本发明的一种育苗制钵机，包括机架100、搅拌机构200、冲压机构300、成型机构400、间歇机构500、传动链600、减速器700、皮带800和电机900。电机900和减速器700设于机架100上，电机900为整台机器提供动力；减速器700上方连接搅拌机构200，减速器700通过传动链600连接冲压机构300，传动链600用于将减速器700输出的动力传递至冲压机构300；冲压机构300下方设有与搅拌机构200底部相接的成型机构400，以及与减速器700相互啮合的间歇机构500。减速器700为两级减速装置，通过螺栓安装在机架下底板103上，减速器700输入端通过皮带800与电机900相连，皮带800用于将电机900产生的动力传递至减速器700；减速器700将电机900产生的动力传递至搅拌机构200和冲压机构300。

如图2所示，机架100包括上顶板101、支柱102和下底板103，上顶板101上钻有用于安装支柱102和搅拌轴203的孔，下底板103上钻有用于安装支柱102、立柱307、减速器700、电机900、左电磁开关314、右电磁开关304、轴套302和支撑轴405的孔；支柱102安装在上顶板101和下底板103之间；减速器700设在支柱102之间的下底板103上；搅拌机构200设在上顶板101上；成型机构400设在支柱102外侧，并通过其底部的支撑轴405支撑。

如图3、图4所示，搅拌机构200包括搅拌箱201、刮土器202、搅拌轴203、搅拌叶片204、上挡板205、上电磁阀206和搅拌输入锥齿轮207；搅拌箱201和搅拌轴203安装在上顶板101上，搅拌箱201上设有两个用于向集土器401送料的出料孔，搅拌输入锥齿轮207安装在搅拌轴203下端且与减速器700的输出锥齿轮啮合，刮土器202和搅拌叶片204安装在搅拌轴203上，上挡板205安装在上顶板101的上端，上电磁阀206安装在上顶板101的下端，上电磁阀206带动上挡板205移动实现出料孔的打开与闭合。

图5、图6分别为刮土器和搅拌叶片结构示意图；刮土器202的叶片沿中心轴孔呈倾斜角度分布。搅拌叶片的叶片沿中心轴孔呈直角分布。

如图7所示，冲压机构300包括曲柄301、轴套302、右凸轮303、右电磁开关304、链轮305、连杆306、立柱307、横支架308、压头309、压杆310、弹簧311、螺母312、曲柄轴313、左电磁开关314和左凸轮315；其中，下底板103上安装立柱307和曲柄轴313，立柱307上设有与曲柄轴313连接的横支架308，横支架308中部安装有两个完全相同的压杆310，压杆310安装在横支架308上，压杆310下端安装有两套完全相同的压头309、上端安装有螺母312和弹簧311，压杆310中段设有限位槽，如图8所示。压杆310和横支架308之间安装有弹簧311；曲柄轴313上设有一对凸轮和贯穿下底板103的链轮305；还包括设在下底板103上的电磁开关。左电磁开关314和右电磁开关304安装在下底板103上；曲柄轴313安装在轴套302上，轴套302和立柱307安装在下底板103相应的孔里；左凸轮315、右凸轮303和链轮305安装在曲柄轴313上，曲柄301安装在曲柄轴313两端，如图9所示。连杆306的两端分别通过旋转副与曲柄301和横支架308连接在一起；横支架308安装在立柱307上，左凸轮315、右凸轮303、链轮305和曲柄301同曲柄轴313一起做旋转运动，且曲柄轴313通过曲柄301和连杆306带动横支架308做上下往复运动。

如图10、图11所示，成型机构400包括集土器401、下支撑板402、下挡板403、下电磁阀404和支撑轴405；支撑轴405固定安装在下底板103上，下支撑板402固定安装在支撑轴405上，集土器401包括六个集土筒并通过轴套安装在支撑轴405上且集土器401相对于支撑轴405可以转动，两个下电磁阀404安装在下支撑板402下面的前后两端，两个下挡板403安装在下支撑板402的两端。

如图12所示，成型机构400中的下支撑板402的两端各有一处缺口，每处缺口各开有两处45°的滑槽，下支撑板402的每处缺口各安装有一块下挡板403，每块下挡板403各开有两处45°的滑槽，与下支撑板402缺口处的滑槽相互配合，即下挡板403在和下支撑板402的同一平面内运动。

如图13所示，下支撑板402底部安装有两个下电磁阀404，当横支架308带动压头309和压杆310运动到下止点位置时，下电磁阀404通电带动下挡板403向外侧运动，集土器401下部通道打开，钵体就被推出集土器401。

如图14所示，间歇机构500包括不完全主动齿轮501、挡条502、挡块503和不完全从动齿轮504；其中，不完全从动齿轮504焊接在集土器401中部且不完全从动齿轮504上焊接有六个挡块503；不完全主动齿轮501安装在搅拌轴203上，且不完全主动齿轮501上焊接有一个挡条502。在一个实施例中，间歇机构500所包含的不完全主动齿轮501仅有五个齿，五个齿两边各有一处缺口，左边缺口的左端焊接有一根挡条502，不完全主动齿轮501的其余大部分区域为光滑圆面，不完全主动齿轮501在搅拌轴203的带动下做连续旋转运动；不完全从动齿轮504的外围均匀分布有六处缺口，不完全从动齿轮504的上端面对应于缺口中间位置处焊接有六个挡块503。不完全主动齿轮501和不完全从动齿轮504相互配合，不完全主动齿轮501带动不完全从动齿轮504做间歇运动。

本发明的育苗制钵机的育苗制钵工作过程如下：

1)电机900通过皮带与减速器700相连，减速器700将电机900产生的动力传递至搅拌机构200和冲压机构300；电机900输出的动力经过减速器700后分为两部分输出，一部分通过链传动传递至冲压机构300，另一部分通过锥齿轮传动传递至间歇机构500和搅拌机构200；

2)冲压机构300中曲柄301和连杆306带动横支架308、压杆310和压头309做向下运动的过程中，在压头309没有接触到集土器401内的土料之前，压头309和压杆310同横支架308一起向下运动；在压头309接触到集土器401内的土料之后，土料作用到压头上的力使弹簧311收缩，因此压杆310相对于横支架308做向上运动，直到压杆310上的限位槽与横支架308接触；压杆310和压头309接着同横支架308一起向下运动对集土器401内的土料进行压缩成型；当曲柄301带动横支架308、压头309和压杆310运动到下止点位置时，土料被压缩成为钵体，此时集土器401下面的下挡板403打开，压头309和压杆310在被压缩的弹簧311的回复力作用下快速将钵体推出集土器401，之后曲柄301和连杆306带动横支架308、压头309和压杆310向上运动，该机构在一次上下往复运动中能够实现两次压实和两次顶出功能；

由于冲压机构中的横支架中部安装有两个完全相同的压杆，压杆上安装有两套完全相同的压头、螺母和弹簧，在曲柄连杆带动横支架、压头和压杆做上下往复运动时，整个冲压机构所受的力左右对称。相对于目前已有的制钵机的冲压机构普遍安装有两个不同的压头，一个实现压实功能，另一个实现顶出功能，在作业过程中用于实现压实功能的压头施加给集土器的力远大于用于实现顶出功能的压头，造成集土器两侧受力不对称。本发明中冲压机构300在曲柄301连杆306带动横支架308、压头309和压杆310做上下往复运动时，压头309作用到集土器401上的力左右平衡；集土器受力更加平衡，大大降低了制钵机的故障率。

3)间歇机构500实现间歇运动的步骤如下：不完全主动齿轮501做逆时针连续旋转运动，当不完全主动齿轮501的光滑圆面和不完全从动齿轮504的缺口接触时，不完全从动齿轮504处于静止状态；当挡条502转动到与挡块503接触的位置时，不完全从动齿轮504开始转动，接着不完全主动齿轮501和不完全从动齿轮504上的齿接触并啮合在一起，不完全从动齿轮504继续转动，同时挡条502和挡块503脱离接触，接着不完全主动齿轮501和不完全从动齿轮504的齿结束啮合，一次循环运动结束，如此循环往复实现间歇运动；

4)集土器401转动到与搅拌箱201上的出料孔相照应的位置时，右凸轮303触发右电磁开关304闭合，上电磁阀206通电带动上挡板205移动，出料孔通道打开，搅拌箱201内的土料在刮土器202的作用下被送到集土器401内；

5)曲柄301带动横支架308、压头309和压杆310运动到下止点位置时，集土器401中的土料被压缩成钵体，左凸轮315触发左电磁开关314闭合，下电磁阀404通电带动下挡板403向外侧运动，集土器401下部通道打开，钵体就被推出集土器401；

6)接着曲柄301带动横支架308、压头309和压杆310向上运动，当压头309运动到高于集土器401上端位置时，间歇机构500带动集土器401转动120°，一个工作循环完成；

7)重复步骤2)-6)上下往复运动实现两次压实和两次顶出。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。