1.本发明专利涉及一种自调节维度的草方格沙障铺设机,属于沙漠治理机械设备技术领域。
背景技术:2.随着生态文明建设的持续推进,对荒漠化治理要求越来越高。然而,我国作为世界上荒漠化和沙化面积最大的国家之一,严重的沙化现象导致土地生产力锐减、沙尘暴发生、生态环境恶化和自然灾害加剧,威胁着我国生态安全和经济社会的可持续发展。因此,高效地沙漠治理是生态文明建设和建设美丽中国的重大难题。
3.荒漠化治理是生态文明建设关键组成部分,人类的发展与荒漠化治理的成果息息相关。伴随着干旱土地的过度放牧、粗放经营和盲目垦荒,水资源的不合理利用、过度砍伐森林、不合理开矿等人类活动,全球荒漠化越来越严重,因此寻找一种高效的治沙机械迫在眉睫。经调查研究,在沙漠中铺设草方格沙障是工程治沙最有效的手段。现行人工铺设草方格沙障存在劳动强度大、效率低、成本高等不足。
4.针对该问题,提出一种草方格沙障全自动铺设装置。该思想来源于已发表专利[王良等. 一种草方格沙障全自动铺设装置:中国,cn202111445745.5],该专利主要包括控制检测单元、横向种植机构、纵向种植机构和行走机构等。
[0005]
该文献所提一种草方格沙障全自动铺设装置,通过横向纵向的种植机构,可实现横向与纵向同时铺设,提高铺设效率。然而,其存在不能使用散乱秸秆作为原材料、沙障植入深度不一致、所植入沙障稳定性差、在沙丘崎岖地面无法高质量铺设草方格沙障等问题。基于此,提出本发明。
技术实现要素:[0006]
针对上述存在技术的不足,本发明提供一种自调节维度的草方格沙障铺设机,主要包括前置开沟槽铧犁装置、草料拨动装置、后置压草装置、后置埋草装置和行走装置。使用麦草、稻草、芦苇等秸秆,在流动沙丘上扎设方格状挡风墙,增加沙地表面的粗糙度,起到防风固沙、截留降水的作用。一种自调节维度的草方格沙障铺设机具有较强环境适应能力、平稳运动控制和友好人机交互体验等特点,具有提升治沙效率、节省人力、成本低、高效荒漠化治理等优点。
[0007]
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是:一种自调节维度的草方格沙障铺设机,主要包括前置开沟槽铧犁装置、草料拨动装置、后置压草装置、后置埋草装置和行走装置;车身的前部主要由高度可调节的犁构成,桦犁工作由42byg350a型步进电机、丝杆和丝杠螺母使前置开沟犁下降,插入土中,在车体前进的带动下,通过前置开沟犁斜面,将土翻至地面,实现在沙地里面开沟槽,为草方栽植提供准备工作。
[0008]
所述草料拨动装置由滚轮固定支架、轴承、齿轮轴、播撒轴、中继齿轮、xl30同步齿轮、同步皮带、xl10同步齿轮、42byg350a型步进电机等组成;xl10同步齿轮安装在
42byg350a型步进电机的输出端,通过同步皮带将动力传输到xl30同步齿轮,由xl30同步齿轮带动播撒轴转动,在传动轴的另一端装有中继齿轮,由速比相同的三级的齿轮传动使两个播撒轴以相同角速度对转,在两个播撒轴的对转过程中,挤压草料至中间,撒到沟槽里,完成草料播撒动作。
[0009]
所述后置压草装置和后置埋草结构位于铺设机后挂部分,垄土结构属于后置埋草结构,压草结构和垄土结构均具有上下和左右两个维度的的自由运动,由提升结构和横向移动机构完成该运动;该结构的基本提升结构和前置开沟槽铧犁装置的结构相似,四个42byg350a型步进电机分别固定在压草架和埋土架上,每个装置均由两个42byg350a型步进电机通过柔性联轴器与丝杆螺栓进行连接,通过步进电机的旋转带动丝杆螺栓,与内套上牙纹咬合,通过改变长度,使压草盘和埋土盘下降到合适的工作位置;压草结构、垄土压草结构和垄土结构均由两个步进电机控制;该结构的横移是由固定在车架上的齿条和分别固定在压草架和埋土架上步进电机带20
×
2圆柱齿轮完成啮合动作,通过步进电机旋转,改变齿轮相对位置;完成装置水平方向上的平移,压草结构和垄土结构下方悬挂的工作工具不同,在压草结构的下方通过旋转法兰连接的是压草轮,在垄土结构的下方通过旋转法兰连接的是两个埋土盘,通过悬挂工具不同,完成压草和垄土固定工作。
[0010]
所述行走装置由四个车轮和四个行星减速电机组成,每个行星减速电机由控制器单独控制,每个行星减速电机都带有独立的霍尔传感器,通过霍尔传感器来检测电机的转动速度,进而检测车体的行走情况;行星减速电机输出的动力由圆柱齿轮和圆柱齿轮通过轮轴传输给车轮;每个车轮的驱动电机都是由单独的控制进行控制,通过改变两侧的行星减速电机的转速,使车体两侧的的车轮产生速度差,依靠车轮和地面的摩擦力,完成车辆方向改变。
[0011]
本发明带来的有益效果是:沙障铺设实现智能化、自动化,集多功能于一体,克服人工铺设草方格的主观性,提高了治沙效率;具有较高的社会效益,每年我国因土地沙化造成的直接经济损失达540亿元,严重的土地荒漠化威胁着我国生态安全和经济社会的可持续发展;本装置价格低、工作效率高、实用性强,且利用多种机构结实耐用、工作可靠性强,能够适用于沙土流失严重、沙丘、戈壁滩等地。
附图说明
[0012]
图1为本发明装置总体结构示意图;图2为本发明装置的草料箱结构示意图;图3为本发明装置的拨草对转滚筒示意图;图4为本发明装置的草料箱总体结构示意图;图5为本发明装置的开沟槽铧犁结构示意图;图6为本发明装置的压草结构示意图;图7为本发明装置的埋土结构示意图;图8为本发明装置的压埋草总体结构示意图;图9为本发明装置的车体结构示意图。
[0013]
图中:1-铝型材车架,2-下杠,3-行星减速机支架,4-螺母m5,5-支撑架,6-太阳能板,7-40
×
50隔板,8-30
×
40隔板1,9-螺栓m5,10-螺栓m6,11-螺母m6,12-斗撑1,13-斗撑2,
14-30
×
40隔板2,15-圆柱齿轮20
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2,16-gb/t952002平垫圈c级6
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1.6,17-15mm滑轨-滑块,18-压草架,19-4轴,20-42byg350a型步进电机,21-gb/t57832000六角头螺栓全螺纹m6
×
8(短),22-15mm滑轨-导轨,23-m3螺栓,24-埋土架,25-柔性联轴器,26-12mm直径14cm长度,27-直角架,28-短架,29-后挂-长架,30-42步进电机架,31-齿条,32
‑ꢀ
15mm滑轨-滑块,33-内套,34-埋土盘,35-4mm螺栓,36-旋转法兰,37-轴承(内径8mm),38-轴(60mm、8mm),39-法兰盘,40-压草轮,41-螺栓m4,42-后拨支架车腿,43-管架,44-圆柱齿轮18
×
2,45-轮架2,46-车轮,47-轮板1,48-侧翼板(改),49-2.中继齿轮23
×
2(改),50-播撒轴1,51-轴承座,52-轴承,53-中继齿轮15
×
2,54-齿轮轴(60mm),55-四孔片,56-播洒轴2,57-斗撑(改2),58-轮轴,59
‑ꢀ
42byg350a型步进电机,60-霍尔感传感器,61-行星减速电机,62-螺栓m8,63-前置开沟犁,64-长架,65-连接法兰,66-圆柱齿轮18
×
21,67-rail-2,68-外套,69-轮架1,70-法兰,71-丝杆螺栓,72-滑轨-滑块,73-步进电机电机支架,74-下垂底,75-下杠,76-支撑架,77-斗撑,78-滚轮固定架,79
‑ꢀ
xl10同步轮,80
‑ꢀ
xl30同步轮,81-同步皮带。
具体实施方式
[0014]
下面将结合附图对本发明进行清楚、完整地描述。
[0015]
如图1所示,一种自调节维度的草方格沙障铺设机,主要包括前置开沟槽铧犁装置、草料拨动装置、后置压草装置、后置埋草装置和行走装置。车架1为整个装置的安装平台,由铝型材做成的一体框架,以减轻车身的质量。
[0016]
如图2所示,本发明装置草料箱用来盛装种植沙障草料,可以容纳积125cm
³
的秸秆原料。其主要有亚克力板一体激光切割而成,既保证了完整性,又减轻了装置的重量。亚克力板之间的连接由亚克力板切割时的是的卯榫结构加斗撑12和螺母固定,使装置结构坚固。
[0017]
如图3所示,本发明装置的拨草对转滚筒主要由滚轮固定支架78、轴承37、齿轮轴54、播撒轴50、中继齿轮53、xl30同步齿轮80、同步皮带81、xl10同步齿轮79、42byg350a型步进电机20组成。xl10同步齿轮79安装在42byg350a型步进电机20的输出端,通过同步皮带81将动力传输到xl30同步齿轮80,由xl30同步齿轮80带动播撒轴50转动,在传动轴的的另一端装有中继齿轮,由速比相同的三级的齿轮传动使两个播撒轴50以相同的角速度对转,使草料在两个播撒轴50的对转过程中,使草料被挤压到中间,并且撒到沟槽里,完成草料的播撒动作。所有的装置都安装在固定支架78上,且在固定支架78和播撒轴50之间分别装有4个轴承37,以减少各部件之间的转动摩擦,减少部件的磨损,可以提升整体的使用寿命。
[0018]
如图5所示,在车架的最前方为前置开沟槽铧犁装置,该装置主要由步进电机支架73、42byg350a型步进电机20、柔性联轴器25、连接法兰65、梨63、内套68、、丝杆螺栓71等组成。前置开沟犁63通过连接法兰65连接在内套33的下方,内套上面装有和丝杆螺栓71相互咬合的螺母。丝杆螺栓71通过柔性联轴器25与42byg350a型步进电机20进行连接,柔性联轴器25可以解决步进电机20输出轴和丝杆螺栓71之间连接时,轴心不同的问题。42byg350a型步进电机20通过步进电机支架73固定在外管68上,组成一个完整的前置开沟槽铧犁装置。前置开沟槽铧犁装置固定在车的正前方的管75位置,当车体前进的时候,带动前置开沟槽铧犁装置前进,此时通过42byg350a型步进电机20带动丝杆螺栓71旋转,通过与内套的牙纹咬合,改变长度,使前置开沟犁63下降,插入土中,在车体的前进的带动下,通过前置开沟犁
63的斜面,将土翻至地面,从而实现在沙地里面开沟槽。为后面的草方栽植提供前提条件。
[0019]
如图6至7所示,该装置主要由步进电机支架73、42byg350a型步进电机20、柔性联轴器25、20
×
2圆柱齿轮15、齿条31、旋转法兰36、法兰盘39、压草架18、压草轮40、埋土盘34、埋土架24、丝杆螺栓71组成。压草结构和埋土结构两部分的结构基本相似,作用原理基本相同。这里放在一起进行说明。压草结构和垄土结构均具有上下和左右两个维度的的自由运动,由提升结构和横向移动机构完成该运动。该结构的基本提升结构和前置开沟槽铧犁装置的结构是相似的,四个42byg350a型步进电机20分别固定在压草架40和埋土架24上,每个装置均由两42byg350a型步进电机20通过柔性联轴器25与丝杆螺栓71进行连接,通过42byg350a型步进电机20的旋转带动丝杆螺栓71,与内套上面的牙纹咬合,改变长度,使压草盘40和埋土盘24下降到合适的工作位置。压草结构和垄土压草结构和垄土结构均由两个步进电机控制,以增加装置的稳定性。该结构的横移是由固定在车架上的齿条31和分别固定在压草架40和埋土架上的42byg350a型步进电机20带动20
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2圆柱齿轮15完成啮合动作,通过步进电机的旋转,改变齿轮的相对位置。完成装置水平方向上的平移。压草结构和垄土结构下方悬挂的工作工具不同,在压草结构的下方通过旋转法兰36连接的是压草轮40,在垄土结构的下方通过旋转法兰36连接的是两个埋土盘34,通过悬挂工具不同,完成压草和垄土固定任务。
[0020]
如图9所示,行走装置由四个车轮46和四个行星减速电机61组成,每个行星减速电机61由控制器单独控制,每个行星减速电机61都带有独立的霍尔传感器60,通过霍尔传感器来检测电机的转动速度,进而检测车体的行走情况。行星减速电机61输出的动力由圆柱齿轮44和圆柱齿轮66通过轮轴58传输给车轮46。每个车轮的驱动电机都是由单独的控制进行控制,通过改变两侧的行星减速电机61的转速,使车体两侧的的车轮46产生速度差,依靠车轮和地面的摩擦力,完成车辆方向的改变。
[0021]
上述所介绍的装置均由螺栓固定在车架上。当车体前进的时候,前置开沟槽铧犁装置、压草结构和垄土结构均分由步进电机控制下降到适当的工作高度。前置开沟槽铧犁装置在车体的牵引下在沙丘表面开出宽度约50mm深度可调的沙沟。由拨草装置将草料铺设在沙沟上,再由压草机构将草料压入沙沟中,使草料树立在沙地里,紧接着再由垄土机构将沙子垄起来将草料固定在沙地里。压草装置和埋土装置具有二维度的自由运动,通过感应器控制压草轮和埋土轮始终正对着沙沟,使草方格沙障正中间压入沙子中,完成草料固定。准确完成草方格的建设工作,可降低麦秸秆的损坏率、提高草方格沙障铺设成功率。
[0022]
最后应说明的是:以上所述实施例仅仅是本发明的优选实施方案及所运用技术原理,本领域的普通技术人员应当理解,还可以对本发明进行各种修改、等同替换、变化等;而一切不脱离本发明精神和范围的技术方案及其改进,都应涵盖在本发明的保护范围之内。