专利名称：多行草方格沙障全自动铺设栽植联合机的制作方法土地荒漠化被公认为是“地球的癌症”，全世界每年因荒漠化造成的直接经济损失高达400多亿美元。中国荒漠化面积占国土总面积的27. 46%，相当于全国农田总面积的2.5倍，是世界上受沙化危害最严重的国家之一。多年研究与实践表明，通过铺设草方格建立防沙障是公认的最有效的工程治沙手段。但到目前，我国草方格沙障布设仍主要依靠人工完成，效率低、人工成本高，极不适应我国荒漠化治理的需要。因此，有关草方格沙障铺设与栽植技术及装备的研发具有非常重要的意义。此前国内曾有草方格铺设技术与机械方面的少量研究，但至今仍不能推广、应用到实际生产中，且需要将所用草料事前编织成草帘才能使用，既不方便，作业成本又高，致使国家拟对沙漠实施工程化治理至今仍缺乏经济、高效、可靠的技术与装备而无法实现。
本发明的目的在于提供一种多行草方格沙障全自动铺设栽植联合机。本发明的目的是这样实现的它是由行走与支撑系统、纵向铺草-栽植系统、横向铺草系统、横向铲压栽植系统、检测与同步助力系统和机架组成的，行走与支撑系统、纵向铺草-栽植系统、横向铺草系统、横向铲压栽植系统和检测与同步助力系统分别安装在机架上。本发明还有以下技术特征(I)所述的行走与支撑系统包括支撑行走装置起落联动装置、支撑行走装置和支撑行走装置起落动力缸，支撑行走装置起落联动装置安装在机架上，支撑行走装置以轴连接安装在支撑行走装置起落联动装置上，支撑行走装置起落动力缸为起落联动装置提供必要的动力，安装在机架上。(2)所述的纵向铺草-栽植系统包括纵向铺草装置、纵向滚压栽植轮、镇压轮、纵向铺草装置驱动轴、纵向铺草装置驱动链传动、纵向铺草装置驱动轴轴承座、支撑行走装置与纵向铺草装置驱动轴间链传动和纵向铺草装置驱动轴联轴节，纵向铺草装置安装在机架上，纵向滚压栽植轮位于纵向铺草装置的后方并装在机架上，镇压轮位于纵向滚压栽植轮的后方并安装在机架上，支撑行走装置与纵向铺草装置驱动轴间链传动分别与支撑行走装置和纵向铺草装置驱动轴联接，纵向铺草驱动轴通过纵向铺草装置驱动轴轴承座固定在机架上，纵向铺草装置驱动轴之间通过纵向铺草装置驱动轴连轴节相互连接，纵向铺草装置驱动轴通过纵向铺草装置驱动链传动与纵向铺草装置连接。(3)所述的纵向铺草装置包括纵向铺草驱动链轮、第一拨料齿链条、纵向栽草开沟器和料仓，纵向铺草驱动链轮与第一拨料齿链条连接，两者固定在以料仓为主体的支架上，纵向栽草开沟器位于整个纵向铺草装置的前方，固定在机架上。(4)所述的横向铺草系统包括横向铺草装置和横向铺草机构动力获得链传动，横向铺草装置安装在机架上，与横向铺草机构动力获得链传动通过传动机构连接。(5)所述的横向铺草装置包括锥齿轮、传动轴、间歇驱动主动槽轮、间歇驱动从动槽轮、链传动、落草机构、横向铺草驱动链轮、第二拨料齿链条、横向铺草从动链轮、料仓、支撑行走装置、横向铺草机构驱动轴和横向铺草机构驱动力分配轴，锥齿轮与传动轴联接，传动轴与间歇驱动主动槽轮联接，间歇驱动主动槽轮分别与第一间歇驱动从动槽轮和第二间歇驱动从动槽轮联接，第一间歇驱动从动槽轮通过链传动将动力传递给落草机构，第二间歇驱动从动槽轮通过链传动将动力传递给横向铺草驱动链轮，横向铺草驱动链轮与第二拨料齿链条、横向铺草从动链轮组成链传动。(6)所述的横向伊压栽植系统包括横向伊压栽植装置、横向铺草伊压栽植驱动链 传动和横向铲压装置偏置式曲柄滑块机构与凸轮机构驱动轴，横向铲压栽植装置安装在机架上，支撑行走装置通过链轮、链条与横向铲压装置偏置式曲柄滑块机构和凸轮机构的共同驱动轴连接。(7)所述的横向铲压栽植装置包括横向铲压铲导向支架、横向铲压铲驱动连杆、横向铲压铲、曲柄连杆滑块机构、滑道和气压缸，横向铲压铲导向支架为整个装置的主体，气压缸、横向铲压铲驱动连杆以及横向铲压铲依次连接并安装在横向铲压铲导向支架上，曲柄连杆滑块机构与横向铲压铲导向支架连接并为之提供动力，横向铲压铲导向支架在滑道上滑动。(8)所述的检测与同步助力系统包括置于牵引机上的机载PLC、机载执行放大系统及相关二次仪表、测速传感器、横向铲压机构前后运动助力油缸、助力液压马达、液压助力控制凸轮和液压阀，测速传感器安装在机架上，横向铲压机构前后运动助力油缸安装在横向铲压栽植装置上，助力液压马达安装在机架上，液压阀与液压助力控制凸轮连接，液压助力控制凸轮与凸轮机构驱动轴连接。本发明提供一种沙漠治理用全自动草方格沙障铺设与栽植全新大型联合机械。该联合机械既可同时连续进行纵向多行草方格沙障铺设和栽植，又可同时在车辆连续行进的过程中按规定的间距完成横向草方格沙障的高效、可靠铺设与栽植。必要时，还可根据需要对草方格根部进行施肥和播种，以期实现依靠技术与装备经济、高效地进行治沙、固沙的目的。图I为本发明的构造原理及布局示意图；图2为本发明的纵向铺草示意图；图3为本发明的横向铺草示意图；图4为本发明的横向铺草装置工作原理示意图；图5为本发明的横向铺草装置驱动传动示意图；图6为本发明的横向栽植示意图；图7为本发明的横向铲压栽植装置工作原理示意图。(9)以轴连接安装在支撑行走轮起落联动装置(14)上，支撑行走轮起落动力缸(18)为起落联动装置提供必要的动力，安装在机架(3)上。 所述的纵向铺草-栽植系统包括纵向铺草装置(10)、纵向滚压栽植轮(12)、镇压轮(21)、纵向铺草装置驱动轴(5)、纵向铺草装置驱动链传动(8)、纵向铺草装置驱动轴轴承座￠)、支撑行走轮与纵向铺草装置驱动轴间链传动(7)和纵向铺草装置驱动轴联轴节
(4)，纵向铺草装置(10)安装在机架(3)上，纵向滚压栽植轮(12)位于纵向铺草装置(10)的后方并装在机架(3)上，镇压轮(21)位于纵向滚压栽植轮(12)的后方并安装在机架(3)上，支撑行走轮与纵向铺草装置驱动轴间链传动(7)分别与支撑行走轮(9)和纵向铺草装置驱动轴(5)连接，纵向铺草装置驱动轴(5)通过纵向铺草装置驱动轴轴承座￠)固定在机架(3)上，纵向铺草装置驱动轴(5)之间通过纵向铺草装置驱动轴联轴节(4)相互连接，纵向铺草装置驱动轴(5)通过纵向铺草装置驱动链传动(8)与纵向铺草装置(10)连接。所述的纵向铺草装置(10)包括纵向铺草驱动链轮(101)、第一拨料齿链条(102)、纵向栽草开沟器(103)和料仓(105)，纵向铺草驱动链轮(101)与第一拨料齿链条(102)连接，两者固定在以料仓(105)为主体的支架上，纵向栽草开沟器(103)位于整个纵向铺草装置(10)的前方，固定在机架(3)上。所述的横向铺草系统包括横向铺草装置(13)和横向铺草机构动力获得链传动
(1)，横向铺草装置(13)安装在机架(3)上，与横向铺草机构动力获得链传动(I)通过传动机构连接。所述的横向铺草装置(13)包括锥齿轮(131)、传动轴(132)、间歇驱动主动槽轮
(133)、第一间歇驱动从动槽轮(134)、第二间歇驱动从动槽轮(135)、第一链传动(136)、第二链传动(137)、第三链传动(138)、落草机构(139)、横向铺草驱动链轮(1310)、第二拨料齿链条(1311)、横向铺草从动链轮(1312)、料仓(1313)、支撑行走轮与纵向铺草装置驱动轴间链传动(7)、支撑行走轮(9)、横向铺草机构驱动轴(25)、第四链传动(26)、第五链传动
(27)、第六链传动(28)和横向铺草机构驱动力分配轴(29)，锥齿轮(131)与传动轴(132)联接，传动轴(132)与间歇驱动主动槽轮(133)联接，间歇驱动主动槽轮(133)分别与第一间歇驱动从动槽轮(134)和第二间歇驱动从动槽轮(135)联接，第一间歇驱动从动槽轮
(134)通过第一链传动(136)和第三链传动(138)将动力传递给落草机构(139)，第二间歇驱动从动槽轮(135)通过第二链传动(137)将动力传递给横向铺草驱动链轮(1310)，横向铺草驱动链轮(1310)与第二拨料齿链条(1311)、横向铺草从动链轮(1312)组成链传动。所述的横向伊压栽植系统包括横向伊压栽植装置(17)、横向铺草伊压栽植驱动链传动(15)和横向伊压装置偏置式曲柄滑块机构与凸轮机构驱动轴(16),横向伊压栽植装置(17)安装在机架(3)上，横向铺草铲压栽植驱动链传动(15)与支撑行走轮(9)连接，横向铲压装置偏置式曲柄滑块机构与凸轮机构驱动轴(16)连接横向铺草铲压栽植驱动链传动(15)。所述的横向铲压栽植装置(17)包括横向铲压铲导向支架(171)、横向铲压铲驱动连杆(172)、横向铲压铲(173)、曲柄连杆滑块机构(174)、滑道(175)和气压缸(176)，横向铲压铲导向支架(171)为整个装置的主体，气压缸(176)、横向铲压铲驱动连杆(172)以及横向铲压铲(173)依次连接并安装在横向铲压铲导向支架(171)上，曲柄连杆滑块机构(174)与横向铲压铲导向支架(171)连接并为之提供动力，横向铲压铲导向支架(171)在滑道(175)上滑动。所述的检测与同步助力系统包括置于牵引机上的机载PLC、机载执行放大系统及相关二次仪表、测速传感器(11)、横向铲压机构前后运动助力油缸(19)、助力液压马达
(2)、液压助力控制凸轮(23)和液压阀(24)，测速传感器(11)安装在机架(3)上，横向铲压 机构前后运动助力油缸(19)安装在横向铲压栽植装置(17)上，助力液压马达(2)安装在机架(3)上，液压阀(24)与液压助力控制凸轮(23)连接，液压助力控制凸轮(23)与凸轮机构驱动轴(16)连接。实施例2 :结合图I 图7，本发明由大型拖拉机牵引运行。该实施例中，共有5个纵向铺草-栽植系统、4个横向铺草系统和4个横向铲压栽植系统，上述三个系统的具体数量由实际工作条件及选择的牵引机械而定。其中，5个纵向铺草装置通过纵向铺草装置驱动轴联轴节相互连接；4个横向铺草系统通过横向铺草装置驱动传动彼此联系在一起；4个横向铲压栽植系统通过横向铲压装置偏置式曲柄滑块机构与凸轮机构驱动轴彼此联系在一起。草方格纵向铺设与栽植工作过程如下纵向铺草装置(10)从支撑行走轮(9)经支撑行走轮与纵向铺草装置驱动轴间链传动(7)、纵向铺草装置驱动链传动(8)获得铺草驱动链轮(101)所需的驱动力，进行顺时针旋转，事先装入料仓(105)中的杆状草料(104)在重力作用下落入具有第一拨料齿链条
(102)的钉齿间隙中，并被拨出料仓(105)随具有一定坡度的第一拨料齿链条均勻输送到近地链轮端，之后规则均匀地铺设在地面上；与此同时，位于第一拨料齿链条下方的开沟器
(103)超前开出栽植沟，均匀铺在地面上的草被纵向滚压栽植轮(12)沿着事先开好的栽植沟压入地中20 25厘米，随后镇压轮(21)将立起的草沙障进一步镇压扶正，完成草方格纵向连续高效的铺设与栽植。草方格横向铺设及其过程如下由料仓(1313)提供工作所必需的草料，来自于支撑行走轮(9)的驱动力经链传动
(I)、横向铺草机构驱动轴(25)、第五链传动(27)、第六链传动(28)传至横向铺草机构驱动力分配轴(29)，经锥齿轮(131)传至传动轴(132)，驱动槽轮组(133)、(134)、(135)，一路经具有特定传动比的第二链传动(137)带动铺草链轮(1310)驱动第二拨料齿链条(1311)和横向铺草从动链轮(1312a)、(1312b)，实现间歇、均匀性的横向铺草；另一路经具有合理传动比的第一链传动(136)、第三链传动(138)带动间歇式落草机构(139)运动，实现间隔I. O米的定时落草。
草方格横向栽植及其过程如下草方格横向铲压栽植装置(17)通过机载PLC控制的液压油缸或气压缸(176)、驱动连杆(172)、导向支架(171)产生铲压原件(173)的向下冲压运动，实现草方格的横向铲压栽植并达到20 25厘米压深。为了确保铲压原件(173)在入土期间相对于地面的速度为零，该装置前后运动的驱动力来自于经支撑行走轮(9)，通过链传动(15)传递至驱动轴(16)，驱动经过专门设计的偏置式曲柄滑块机构(174)带动横向铲压装置(17)沿导向滑道(175)往复运动，以实现铲压原件(173)入土后相对地面速度为零、出土后快速退回原位。若工作的沙漠地带沙质过于松散，不能提供足够的往复驱动力时，有特殊设计凸轮机构(23)控制液压伺服阀
(24)，和液压助力油缸(19)实现对横向铲压栽植装置往复运动的助力。本发明具有如下功能
I、本发明为多行草方格沙障全自动铺设-栽植技术与联合机，所谓“多行”，是指至少为两行，无最大行数要求，多少皆可，可根据实际工作条件及选择的牵引机械而定。2、本发明的草方格料草只需经简单的裁剪以统一长度，整齐、规则地置于料仓内即可使用，无需任何编织或缝纫处理。3、本发明的纵向、横向铺草装置之中的第一拨料齿链条和第二拨料齿链条可以将放置于料仓中的料草方便地拨动输送至指定位置，链条的拨料齿形状、高度及间距可根据草方格的实际施工参数确定。4、本发明的纵向铺草装置设有开沟器，可在砂地上预先开出一条深沟，之后联合机可将料草对中横置于该深沟上，后置的滚压栽植轮随后将铺好的料草植入砂地之中，并由后面的镇压轮从两侧镇实。5、本发明的偏置式曲柄滑块机构在驱动轴的带动下以一定速度在滑道上往复运动，该往复运动可以实现以下两个功能其一，可实现横向铲压栽植装置的横向铲压铲出土之后到达初始待命状态位置时的急回动作；其二，可实现横向铲压栽植装置在工作行程中横向铲压铲入土之后、出土之前与地面的相对速度为零，减少因横向铲压铲入土造成的与地面在联合机行进方向上的阻力。6、本发明的横向铺草装置通过经驱动力分配轴传递而来的动力驱动槽轮组将动力合理地分配给横向铺草驱动链轮和落草机构，两者通过合理的速度传动分配以保证横向铺草所需合理的间歇运草运动和必要的草料间歇保持及恰当的落草时机与时间。7、本发明的液压助力马达主要用来校正联合机在相对松软的砂地工作时，支撑行走轮可能出现打滑而导致的传动误差。在机架上装有速度传感器，用以检测联合机的前进速度，并将实时信号传递给机载PLC，PLC可控制液压助力马达的转速，以保证其与联合机实际前进速度相一致，并为纵向、横向铺草装置提供充足的驱动力和准确的时间控制。8、本发明的横向铲压栽植机构前后运动助力油缸借助于测速传感器和机载PLC等测控装置，用来校正联合机在相对松软的砂地工作时，可能导致的从支撑行走轮获得的驱动力不足时，进行随动助力，以保证横向铲压装置在入土期间有足够的驱动力实现相对地面速度等于零。9、本发明的行走与支撑系统可以实现以下两个功能其一，在治沙联合机工作时，可将支撑行走轮置于离地合理高度上，起到支撑、并为联合机提供驱动力；其二，在联合机运输时，可将支撑行走轮置于另一个离地合理高度上，同时链轮上的张紧轮松开，此时不为联合机提供驱动力，只起到支撑和运输的作用。实施例3 :结合图I-图7，本发明为多行草方格沙障全自动铺设-栽植技术与联合机，所谓“多行”，是指至少为两行，无最大行数要求，多少皆可，可根据实际工作条件及选择的牵引机械而定。所述的偏置式曲柄滑块机构(174)在驱动轴(16)的带动下以一定速度在滑道(175)上往复运动，该往复运动可实现横向铺草装置(17)急回并在工作行程保证横向铺草装置(17)与地面相对速度为零。所述的横向铺草装置(13)通过经横向铺草机构驱动力分配轴(29)传递而来的动力驱动槽轮组(133)、(134)、(135)将动力合理地分配给横向铺草驱动链轮(1310)和落草 机构(139)，两者通过合理的速度传动分配能够保证横向铺草所需合理的间歇运草运动和必要的草料间歇保持及恰当的落草时机。所述的液压助力马达(2)用来校正联合机在相对松软的沙质表面工作时，支撑行走轮(9)可能出现打滑导致的传动误差。在机架(3)上装有速度传感器(11)，用以检测联合机的前进速度，并将实时信号传递给机载PLC，PLC可控制液压助力马达(2)的转速，以保证其与联合机实际前进速度向一致，并为铺草装置(10)、(13)提供充足的驱动力。因此，可避免因支撑行走轮(9)打滑而造成驱动传动不准的影响。所述的横向铲压栽植机构前后运动助力油缸(19)借助于测速传感器(11)和机载PLC等测控装置，用来校正联合机在相对松软的沙质表面工作时，可能导致的从支撑行走轮(9)获得的驱动力不足时，进行随动助力，以保证横向铲压装置
(17)在入土期间相对地面速度等于零。实施例4 :结合图I-图7，本发明为多行草方格沙障全自动铺设-栽植技术与联合机，所述的支撑行走装置起落动力缸(18)可以为液压缸或气缸两种形式。支撑行走装置
(9)可以为轮式或履带式两种方式。第一拨料齿链条(102)、第二拨料齿链条(1311)，其特征在于拨料齿的应用范围和结构特点包括在各种链传动链条或同步带上设置不同长度、不同截面形状、不同截面尺寸、不同间距的拨料齿，以形成适用于不同草方格原料的拨料齿链或拨料齿带。所述的链传动及相关的链轮和链条，都可替换为同步带传动及相关的带轮和同步带。草方格纵向铺设与栽植工作过程如下纵向铺草装置(10)从支撑行走履带(9)经支撑行走履带与纵向铺草装置驱动轴间同步带传动(7)、纵向铺草装置驱动同步带传动(8)获得铺草驱动同步带轮(101)所需的驱动力，进行顺时针旋转，事先装入料仓(105)中的杆状草料(104)在重力作用下落入具有第一拨料齿同步带(102)的钉齿间隙中，并被拨出料仓(105)随具有一定坡度的第一拨料齿同步带均匀输送到近地同步带轮端，之后规则均匀地铺设在地面上；与此同时，位于第一拨料齿同步带下方的开沟器(103)超前开出栽植沟，均匀铺在地面上的草被纵向滚压栽植轮(12)沿着事先开好的栽植沟压入地中20 25厘米，随后镇压轮(21)将立起的草沙障进一步镇压扶正，完成草方格纵向连续高效的铺设与栽植。草方格横向铺设及其过程如下由料仓(1313)提供工作所必需的草料，来自于支撑行走履带(9)的驱动力经同步带传动(I)、横向铺草机构驱动轴(25)、同步带传动(27)、(28)传至横向铺草机构驱动力分配轴(29)，经锥齿轮(131)传至传动轴(132)，驱动槽轮组(133)、(134)、(135)，一路经具有特定传动比的同步带传动(137)带动铺草同步带轮(1310)驱动第二拨料齿同步带(1311)和横向铺草从动同步带轮(1312a)、(1312b)，实现间歇、均匀性的横向铺草；另一路经具有合理传动比的同步带传动(136)、(138)带动间歇式落草机构(139)运动，实现间隔I. O米的定时落草。草方格横向栽植及其过程如下草方格横向铲压栽植装置(17)通过机载PLC控制的液压油缸或气压缸(176)、驱动连杆(172)、导向支架(171)产生铲压原件(173)的向下冲压运动，实现草方格的横向铲压栽植并达到20 25厘米压深。为了确保铲压原件(173)在入土期间相对于地面的速度为零，该装置前后运动的驱动力来自于经支撑行走履带(9)，通过同步带传动(15)传递至驱动轴(16)，驱动经过专 门设计的偏置式曲柄滑块机构(174)带动横向铲压装置(17)沿导向滑道(175)往复运动，以实现铲压原件(173)入土后相对地面速度为零、出土后快速退回原位。若工作的沙漠地带沙质过于松散，不能提供足够的往复驱动力时，有特殊设计凸轮机构(23)控制液压伺服阀(24)，和液压助力油缸(19)实现对横向铲压栽植装置往复运动的助力。


本发明提供一种多行草方格沙障全自动铺设栽植联合机。它是由行走与支撑系统、纵向铺草-栽植系统、横向铺草系统、横向铲压栽植系统、检测与同步助力系统和机架组成的，行走与支撑系统、纵向铺草-栽植系统、横向铺草系统、横向铲压栽植系统和检测与同步助力系统分别安装在机架上。本发明提供一种沙漠治理用全自动草方格沙障铺设与栽植全新大型联合机械。该联合机械既可同时连续进行纵向多行草方格沙障铺设和栽植，又可同时在车辆连续行进的过程中按规定的间距完成横向草方格沙障的高效、可靠铺设与栽植。必要时，还可根据需要对草方格根部进行施肥和播种，以期实现依靠技术与装备经济、高效地进行治沙、固沙的目的。