一种基于小型多连杆插草机构的草方格铺设车

1.本发明涉及沙漠治理用机械装置领域，尤其涉及一种基于小型多连杆插草机构的草方格铺设车。


背景技术：

2.随着科学技术的进步和生存发展的需要，人类获取资源并影响环境的空间范围不断扩大，这也导致了许多处于极端干旱环境的地表疏松沙质沉积被风力吹蚀的现象，搬运和再堆积过程导致的风沙危害问题日益严峻。而许多研究表明设置草方格沙障能减弱近地表风速、延缓或阻止沙丘前移，是防治风沙危害的一种有效措施。
3.传统的草方格布设大多由人工进行，不仅劳动强度大，而且作业周期长，人工作业的负荷极大，现有的草方格铺设车或沙障铺设车比如公开号为“cn216739556u”、名称为“一种全自动草方格铺设机器”的中国实用专利以及公告号为“cn102657036b”、名称为“多行草方格沙障全自动铺设栽植联合机”的中国发明专利所示，这其中，大型的沙障铺设车通常由液压机构进行驱动，整体驱动机构笨重，能耗高，并且动作效率低；而小型的沙障铺设车则只能铺设纵向草方格或不连续的单列草方格，工作效率低。对此，如何对草方格铺设设备进行优化以解决上述问题，就成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明针对以上问题，提出了一种基于小型多连杆插草机构的草方格铺设车，结构精巧、动作效率高、插草行程施力大、回收行程速度快，按预定路径铺设，可以独立地完成连续的多行列草方格沙障铺设。
5.本发明的技术方案为：所述草方格铺设车包括底盘8以及固定连接在底盘8上的机架，所述机架上连接有多个草帘供给系统，所述草帘供给系统包括用于存储草帘的储草系统1及设在储草系统1之下用于将草帘向下输送的输草系统3；多个草帘供给系统分为纵向草帘供给系统和横向草帘供给系统，所述纵向草帘供给系统和横向草帘供给系统相垂直，纵向草帘供给系统的下方都设有纵向插草系统5，横向草帘供给系统的下方则设有横向插草系统7，并且在横向插草系统7的下方设有横向铺草系统6；所述纵向插草系统5包括沿草方格铺设车纵向布置的纵向插草刀52，所述纵向插草刀52通过竖直设置的高度调整电推杆51连接所述机架，所述纵向插草刀52可旋转地连接在高度调整电推杆51的底端，所述高度调整电推杆51的顶端与机架固定相连；所述横向铺草系统6包括沿草方格铺设车横向布置的平整器64以及同步带63，所述同步带63处在平整器64的一侧，并且在同步带驱动机构的带动下往复运动，将草帘铺设在平整器64上，所述平整器64的中部开设有沿草方格铺设车横向布置的横向插草孔；所述横向插草系统7包括固定连接在机架上的竖直滑台74、滑动连接在竖直滑台74上的横向插草刀75以及用于驱动横向插草刀75的直线驱动机构，所述竖直滑台74竖直设
置，所述横向插草刀75与横向插草孔相适配，并且处在横向插草孔的正上方，通过直线驱动机构驱动横向插草刀75上下往复运动。
6.进一步的，所述直线驱动机构包括驱动电机71、多连杆机构72以及固定架73，所述固定架73固定连接在机架上，所述多连杆机构72连接在固定架73和横向插草刀75之间，所述驱动电机71固定连接在机架上，并且驱动电机71的输出轴上固定连接有驱动连杆，所述驱动连杆铰接于多连杆机构72中的一个铰接点上。
7.进一步的，所述多连杆机构72包括杆一721、杆二722、杆三723、杆四724、杆五725、杆六726及杆七727；所述杆六726及杆七727同时铰接固定架73，所述杆五725的两端则分别铰接杆六726及杆七727；所述杆二722、杆三723、杆五725、杆四724首尾相接呈一四边形，并且两两之间铰接；所述杆一721的一端铰接所述横向插草刀75，并且另一端同时与杆二722、杆四724铰接，所述驱动连杆则同时与杆二722、杆三723铰接。
8.进一步的，所述同步带驱动机构包括铺草主动轴61、铺草从动轴、同步带轮62以及驱动电机65，所述驱动电机65固定连接在机架上，所述铺草主动轴61固定连接在驱动电机65的输出轴上，所述铺草从动轴可旋转地连接在机架上，所述铺草主动轴61及铺草从动轴都垂直于平整器设置，并且二者上都固定连接有同步带轮62，所述同步带63依次绕过两个同步带轮62。
9.进一步的，所述纵向草帘供给系统还包括设在输草系统3下方并且用于剪断草帘的剪草系统4，所述剪草系统4包括切断刀片41、刀片连杆42、支架43以及电推杆44，所述支架43以及电推杆44都固定连接在机架上，所述支架43上设有滑轨以及一对滑动连接在滑轨上的滑块，所述切断刀片41包括两个交叉设置并且相铰接的刀杆，两个刀杆的根部分别铰接在两个滑块上，所述刀片连杆42具有两个，两个刀片连杆42分别与两个滑块铰接，并且两个刀片连杆42还同时与电推杆44的动作杆铰接。
10.进一步的，横向插草刀75的宽度大于两个纵向插草刀52之间的间距。
11.进一步的，所述储草系统1包括固定连接在机架上的草辊架12以及固定轴13，所述固定轴13的端头可旋转地连接在草辊架12中，所述固定轴13上还设有至少一个草辊11，所述固定轴13贯穿所述草辊11的中心；所述输草系统3包括夹紧驱动丝杆31、导向杆、从动滚筒32、主动滚筒电机33、夹紧驱动电机34以及主动滚筒35，所述主动滚筒电机33以及夹紧驱动电机34都固定连接在机架上，所述主动滚筒35以及从动滚筒32都平行于固定轴13设置，所述主动滚筒35固定连接所述主动滚筒电机33的输出轴，在主动滚筒电机33的带动下绕自生轴心旋转，所述夹紧驱动丝杆31固定连接夹紧驱动电机34的输出轴，在夹紧驱动电机34的带动下绕自生轴心旋转，所述导向杆固定连接在机架上，并且处在夹紧驱动丝杆31旁，所述导向杆、夹紧驱动丝杆31都垂直于主动滚筒35设置，所述从动滚筒32两端连接有滑动座，其中一个滑动座滑动连接在导向杆上，另一个滑动座中固定连接有与夹紧驱动丝杆31适配的丝母，所述丝母与夹紧驱动丝杆31螺纹连接，通过旋转夹紧驱动丝杆31带动从动滚筒32沿导向杆往复运动。
12.进一步的，所述储草系统1中的固定轴13上设有两个以上的草辊11，所述草帘供给
系统还包括用于切换草辊11的换草系统2，所述换草系统2包括换草驱动电机21、换草驱动丝杆22、固定光轴23、换草舵机24以及拨片25，所述换草驱动丝杆22、固定光轴23都平行于固定轴13设置，所述固定光轴23的两端固定连接在机架上，所述换草舵机24滑动连接在固定光轴23上，所述拨片25的根部固定连接在换草舵机24的输出轴上；所述换草驱动电机21固定连接在机架上，所述换草驱动丝杆22固定连接在换草驱动电机21的输出轴上，所述换草驱动丝杆22上还设有与其螺纹连接的螺母，所述螺母与换草舵机24固定相连。
13.与现有大型沙障铺设车相比，本发明创新地将多连杆机构运用于横向插草，节省了体积，利用连杆机构的特性，将长行程、插草行程施力大，回收行程速度快等优点融为一体，，足以在大部分沙土中完成插草，并且在完成插草动作后可以快速抽出，避免损伤已经插好的草方格。相比于其使用液压等多种动力，本发明全车均由电力驱动，减少了系统复杂度，提高了稳定性与可维护性；与现有小型铺设车相比，本发明能够在特别设计的铺设路径上独立地、全自动地完成连续的多行列草方格沙障铺设，而不是只能铺设纵向草方格或不连续的单列草方格，再配合现有技术中的无人驾驶技术，可实现设定目标后自动运行，多车集群协同铺设，极大的节省了人力的投入。
14.本发明可以在连续行进过程中完成多列草方格铺设，同时还可以通过往返行动进行横向多行草方格的铺设，从而可以完成单列纵向草方格的铺设以及两倍宽度的横向边的铺设，通过多车联合作业或单车往返作业可将横向边连成一行，完成多行列草方格的铺设。必要时还可以配合其他现有技术中的播种机或洒水机对草方格进行播种、洒水等工作，进一步提高固沙效果，节约了人工成本，提高了草方格的铺设效率与质量。
附图说明
15.图1是本案的结构示意图，图2是图1的左视图，图3是本案的立体图一，图4是本案的立体图二，图5是本案中横向插草系统所在位置的立体图，图6是本案中纵向插草系统所在位置的立体图，图7是本案中一个纵向草帘供给系统所在位置的结构示意图，图8是图7的立体图，图9是本案中草帘供给系统的结构示意图，图10是本案中剪草系统及纵向插草系统的结构示意图，图11是本案中横向铺草系统的结构示意图，图12是本案中横向插草系统的结构示意图一，图13是本案中横向插草系统的结构示意图二，图14是本案中底盘的结构示意图，图15是本案的行驶路线及铺设草方格效果示意图。
16.附图标记说明：1：储草系统、2：换草系统、3：输草系统、4：剪草系统、5：纵向插草系统、6：横向铺草
系统、7：横向插草系统、8：底盘；11：草辊、12：草辊架、13：固定轴；21：换草驱动电机、22：换草驱动丝杆、23：固定光轴、24：换草舵机、25：拨片；31：夹紧驱动丝杆、32：从动滚筒、33：主动滚筒电机、34：夹紧驱动电机、35：主动滚筒；41：切断刀片、42：刀片连杆、43：支架、44：电推杆；51：高度调整电推杆、52：纵向插草刀；61：铺草主动轴、62：同步带轮、63：同步带、64：平整器、65：驱动电机；71：驱动电机、72：多连杆机构、73：固定架、74：竖直滑台、75：横向插草刀；81：安装框架、82：充气轮、83：悬挂系统、84：固定板。
具体实施方式
17.为能清楚说明本专利的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本专利进行详细阐述。
18.本发明如图1-15所示，所述草方格铺设车包括底盘8以及固定连接在底盘8上的机架，所述机架上连接有多个，优选为四个草帘供给系统，所述草帘供给系统包括用于存储草帘的储草系统1及设在储草系统1之下用于将草帘向下输送的输草系统3；四个草帘供给系统分为两个纵向草帘供给系统和两个横向草帘供给系统，所述纵向草帘供给系统和横向草帘供给系统相垂直，每个纵向草帘供给系统的下方都设有纵向插草系统5，两个横向草帘供给系统之间则设有横向插草系统7，并且在横向插草系统7的下方设有横向铺草系统6；所述纵向草帘供给系统中的固定轴13、主动滚筒35、从动滚筒32都沿横向布置，使得草帘被输草系统输出后沿纵向铺设，而横向草帘供给系统中的固定轴13、主动滚筒35、从动滚筒32都则沿纵向布置，使得草帘被输草系统输出后沿横向铺设；如图10所示，所述纵向插草系统5包括沿草方格铺设车纵向布置的纵向插草刀52，所述纵向插草刀52通过竖直设置的高度调整电推杆51连接所述机架，所述纵向插草刀52可旋转地连接在高度调整电推杆51的底端，所述高度调整电推杆51的顶端与机架固定相连，从而随着草方格铺设车的前进，边旋转边将纵向草帘供给系统输出的纵向铺设的草帘插入土中，闲置时高度调整电推杆51收缩，将纵向插草刀提起，需要插草时，则可控制高度调整电推杆51伸长，使纵向插草刀可以被动地绕连接处转动，使得被轮盘状的纵向插草刀压过的草帘成功的插入沙土中。
19.如图11所示，所述横向铺草系统6包括沿草方格铺设车横向布置的平整器64以及同步带63，所述同步带63处在平整器64的一侧，并且在同步带驱动机构的带动下往复运动，将草帘铺设在平整器64上，所述平整器64的中部开设有沿草方格铺设车横向布置的横向插草孔；横向插草会在草方格铺设车停止前进时进行，需要先将自草辊中引出的草帘通过同步带的带动，沿横向平铺在长条板状的平整器上，再进行插草；同步带驱动机构可以正反转，使得两个方向的来草都可以被铺设到位。
20.如图12-13所示，所述横向插草系统7包括固定连接在机架上的竖直滑台74、滑动连接在竖直滑台74上的横向插草刀75以及用于驱动横向插草刀75的直线驱动机构，所述竖直滑台74竖直设置，所述横向插草刀75与横向插草孔相适配，并且处在横向插草孔的正上
方，通过直线驱动机构驱动横向插草刀75上下往复运动，从而在草方格铺设车停下时，通过横向插草刀75的下行将横向铺设在平整器64上的草帘，在平整器64的作用下使得草帘弯折，沿横向插草孔插入土中。
21.如图12-13所示，所述直线驱动机构包括驱动电机71、多连杆机构72以及固定架73，所述固定架73固定连接在机架上，所述多连杆机构72连接在固定架73和横向插草刀75之间，所述驱动电机71固定连接在机架上，并且驱动电机71的输出轴上固定连接有驱动连杆，所述驱动连杆铰接于多连杆机构72中的一个铰接点上。
22.如图13所示，所述多连杆机构72包括杆一721、杆二722、杆三723、杆四724、杆五725、杆六726及杆七727；所述杆六726及杆七727同时铰接固定架73，所述杆五725的两端则分别铰接杆六726及杆七727，从而在杆五725、杆六726、杆七727之间形成一稳定的三角形，作为支撑基础；所述杆二722、杆三723、杆五725、杆四724首尾相接呈一四边形，并且两两之间铰接；所述杆一721的一端铰接所述横向插草刀75，并且另一端同时与杆二722、杆四724铰接，所述驱动连杆则同时与杆二722、杆三723铰接。这样，驱动连杆的旋转，将直接带动杆二722摆动，进而经过杆一721的传递带动横向插草刀75上下运动。将多连杆机构运用于横向插草，节省了体积，利用连杆机构的特性，将长行程、插草行程施力大，回收行程速度快等优点融为一体，，足以在大部分沙土中完成插草，并且在完成插草动作后可以快速抽出，避免损伤已经插好的草方格。
23.如图11所示，所述同步带驱动机构包括铺草主动轴61、铺草从动轴、同步带轮62以及驱动电机65，所述驱动电机65固定连接在机架上，所述铺草主动轴61固定连接在驱动电机65的输出轴上，所述铺草从动轴可旋转地连接在机架上，所述铺草主动轴61及铺草从动轴都垂直于平整器设置，并且二者上都固定连接有同步带轮62，所述同步带63依次绕过两个同步带轮62。这样，在驱动电机65开启后即可通过同步带轮带动同步带运动，从而实现将草帘横向平铺在平整器上的目的。
24.如图10所示，所述纵向草帘供给系统还包括设在输草系统3下方并且用于剪断草帘的剪草系统4，所述剪草系统4包括切断刀片41、刀片连杆42、支架43以及电推杆44，所述支架43以及电推杆44都固定连接在机架上，所述支架43上设有滑轨以及一对滑动连接在滑轨上的滑块，所述切断刀片41包括两个交叉设置并且相铰接的刀杆，两个刀杆的根部分别铰接在两个滑块上，所述刀片连杆42具有两个，两个刀片连杆42分别与两个滑块铰接，并且两个刀片连杆42还同时与电推杆44的动作杆铰接。这样，在电动推杆的作动杆进行伸缩运动的过程中，将通过两个刀片连杆42带动两滑块靠拢或张开，从而带动切断刀片41中的两个刀杆相对运动，以借助刀杆上安装的刀片以对输草系统3向下输送的草帘进行切断，实现切断草帘上的连接绳，使草帘断开的目的。必要时，依用户的选装，在横向草帘供给系统中也可以布置用于剪断草帘的剪草系统4。
25.横向插草刀75的宽度大于两个纵向插草刀52之间的间距。从而避免插草完毕后，横向插草的长度不够，草方格无法封闭的问题。
26.如图9所示，所述储草系统1包括固定连接在机架上的草辊架12以及固定轴13，所
述固定轴13的端头可旋转地连接在草辊架12中，所述固定轴13上还设有至少一个草辊11，所述固定轴13贯穿所述草辊11的中心；所述输草系统3包括夹紧驱动丝杆31、导向杆、从动滚筒32、主动滚筒电机33、夹紧驱动电机34以及主动滚筒35，所述主动滚筒电机33以及夹紧驱动电机34都固定连接在机架上，所述主动滚筒35以及从动滚筒32都平行于固定轴13设置，所述主动滚筒35固定连接所述主动滚筒电机33的输出轴，在主动滚筒电机33的带动下绕自生轴心旋转，所述夹紧驱动丝杆31固定连接夹紧驱动电机34的输出轴，在夹紧驱动电机34的带动下绕自生轴心旋转，所述导向杆固定连接在机架上，并且处在夹紧驱动丝杆31旁，所述导向杆、夹紧驱动丝杆31都垂直于主动滚筒35设置，所述从动滚筒32两端连接有滑动座，其中一个滑动座滑动连接在导向杆上，另一个滑动座中固定连接有与夹紧驱动丝杆31适配的丝母，所述丝母与夹紧驱动丝杆31螺纹连接，通过旋转夹紧驱动丝杆31带动从动滚筒32沿导向杆往复运动。这样，通过夹紧驱动电机34的动作，可以使得从动滚筒32向主动滚筒35靠近，并夹住二者之间的草帘，此后再开启主动滚筒电机33，即可在主动滚筒35的主动旋转、从动滚筒32的被动旋转下，拉拽二者之间的草帘，使得草帘向下输送，实现牵引被夹紧的草帘向下延伸的目的。
27.进一步的，所述储草系统1中的固定轴13上设有两个以上的草辊11，所述草帘供给系统还包括用于切换草辊11的换草系统2，所述换草系统2包括换草驱动电机21、换草驱动丝杆22、固定光轴23、换草舵机24以及拨片25，所述换草驱动丝杆22、固定光轴23都平行于固定轴13设置，所述固定光轴23的两端固定连接在机架上，所述换草舵机24滑动连接在固定光轴23上，所述拨片25的根部固定连接在换草舵机24的输出轴上；所述换草驱动电机21固定连接在机架上，所述换草驱动丝杆22固定连接在换草驱动电机21的输出轴上，所述换草驱动丝杆22上还设有与其螺纹连接的螺母，所述螺母与换草舵机24固定相连。这样，在一卷草帘用完，需要用到下一个草辊11时，可通过所述换草驱动电机21驱动换草驱动丝杆22旋转，来带动换草舵机24平移至草辊11的一侧，再通过换草舵机24驱动拨片转动进入草辊所在的区域，此后，重新开启换草驱动电机21带动换草舵机24平移，最终使得草辊11移动至输草机构的上方，等待取用。
28.作为现有技术，所述底盘8包括用于承载机架的安装框架81、固定连接在安装框架81上的固定板84以及通过悬挂系统83连接在固定板84旁的充气轮82。
29.本发明具体实施途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。