專利名稱：采棉機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種采摘棉花的機械，具體地，涉及一種具有圓柱形采錠 的采棉機，屬于農業收獲機械。
(二)
背景技術：
隨著農業自動化的發展，在較大面積的農田里，棉花收獲基本上都是 機械采摘。就目前來看，用于機械采摘棉花的采棉機基本上被以美國為首 的西方國家所壟斷，其中美國凱斯和帝爾采棉機占據了目前采棉機市場的
較大份額，其價格多在20 30萬美元。美國的采棉機采頭多數包括具有紡 錘形采錠的采頭、脫棉裝置和負壓吸棉裝置的采棉機，其中所述采錠的工 作形式是繞所述采頭軸線公轉和以設置在其中部的軸自轉的行星運動模 式，其工作方式是將棉株整體輸送到該采頭內，依靠采錠將籽棉巻扯下來， 接著將籽棉脫下來，由負壓吸棉裝置將籽棉輸送到盛棉箱內，在此過程中， 所說的采錠始終處于工作狀態，升溫較快，因此，為了避免棉花這種易燃 物質自燃，通常需要設置專門的噴水裝置以對其降溫，結構復雜，且如果 不對收獲的籽棉進行及時晾曬，可能導致籽棉變質；即便如此，在實際收 獲過程中仍然出現過將采棉機械燒毀的現象。另一方面，由于其采棉結構 決定了其采棉方式，使得在采棉之前要對待采棉田噴灑落葉素，以減小含 雜率，即便是如此，其含雜率仍然高于18 30%，對籽棉的后期處理帶來較 多的困難。
由于我國是產棉大國，國內本領域技術人員也對采棉機械進行了很多 有益的探索，其中國家局第2003101009058號發明專利公開了一種全自動 采棉機的采棉頭，其包括棉株攏集器、傳動機構，其采用布滿彈性撥打棍 的采棉巻軸將籽棉采集下來，不過由于撥打輥與棉花的結合力較小，其采 棉與采雜質不加區分，難以獲得含雜率較低的籽棉。此外國家局第 2007100888925發明專利申請公開了一種全自動采棉機的采棉摘錠以及由 該摘錠構成的采棉機采摘頭，其采棉摘錠用彈性橡膠材料制做，表面有橫 向凸起的條紋，其原理是借助于采棉摘錠的摩擦力將棉花撥打下來。由于 棉纖維容易纏繞在摩擦力較大的物體之上，如果沒有將棉花清理下所述采 棉摘錠的裝置，必然會造成棉纖維將采棉摘錠包覆住，而失去采棉能力。另一方面，由于其原理仍然是撥打，目前自動化采棉都是在棉株上的棉花 基本開放完畢后開始的，上面的鈴、殼與棉株的結合力已經很小了，也就 是說上述采棉過程很容易將上述雜質和葉子一塊采摘下來，加之棉纖維容 易混雜的缺陷，很不容易將棉花與雜質分離，其含雜率仍然偏高。此外上 述兩種采棉設備由于采棉構件持續運轉，仍然需要考慮防火問題，結構相 對比較復雜。
國家局第200610141979X號發明專利申請則公開了一種高度自動化的 棉田收獲機械，其在電腦的控制下通過攝像頭在棉田中拍照獲取圖像數據， 圖像數據經過處理后得到棉花在棉田中的空間坐標，電腦根據此坐標參數 輸出控制信號驅動機械手臂動作到位，從而實現多個機械手臂在棉田中同 時采棉。顯然，其收獲方式類同于人工采摘，含雜率非常低，不過由于機 械手臂目前主要靠步進電機或者伺服電機來驅動，那么上述每個機械手臂 為了實現在三維空間的運動至少需要三臺電機，正如上面所提到的采棉機 一樣其使用是在棉株上的棉花基本上全部開放后進行收獲，每棵棉株上面 的棉鈴少則數十，多則上百，顯然要想達到較快速的收獲，必然所需機械 手臂會很多，其控制點數則至少三倍于該手臂數量，其結構的復雜程度就 目前來看達到了不可想象的地步。如果從目前的主流單片機或者PLC來看， 其輸入輸出點數都有限，根本不能適應效率要求較高的棉花收獲場合。
發明內容
因此，本發明為了克服現在采棉設備效率較低或者所采摘棉花含雜率 太高的缺陷，提供了一種采棉效率高、所采摘棉花含雜率低，且防火性能 好的采棉機。
為了實現本發明的發明目的，本發明采用以下技術方案 該發明采棉機，其采棉頭的采棉通道前面設有棉株攏集器，兩側設有 采棉輥，且采棉頭還設有該采棉輥的傳動機構和用于輸送籽棉的輸棉機構， 其特征在于所述采棉輥為周邊均勻設有多個采錠的、軸線豎直的采棉輥； 所說采錠的軸線平行于采棉輥軸線，并繞其公轉，且位于采棉通道側處于 采棉狀態的采錠自轉，其它采錠與使其自轉的構件處于脫開狀態，該運動 形式由所述傳動機構實現；所述的輸棉機構位于采棉輥外側。
上述采棉機，所述采錠的上下軸頸安裝于所述采棉輥上下面板上，且 采錠端部設置有摩擦輪，所述采棉輥傳動機構包括用于驅動采棉輥轉動的 大齒輪和固定的、位于采棉通道側的、與采棉輥軸線同軸的弧形摩擦片，該弧形摩擦片通過壓緊裝置與位于采棉通道側的采錠摩擦輪配合。
對于采棉輥的驅動機構也可以采用以下方案所述采錠的上下軸頸安 裝于所述采棉輥上下面板上，且采錠端部設置有小齒輪，所述采棉輥傳動 機構包括用于驅動采棉輥轉動的大齒輪和固定的、位于采棉通道側的、與 采棉輥軸線同軸的扇形齒輪，該扇形齒輪與位于通道側的采錠小齒輪嚙合。 對于所述采錠，沿其軸線均勻設置有鋸片，相應地，每個采棉輥相對 于采棉通道和棉株進入方向后外側設置有一個用于刷掉采錠上面籽棉的毛 刷輥。
上述采棉機，所述采棉通道每側有兩個采棉輥，兩采棉輥的大齒輪通 過一惰輪傳動；所述鋸片通過長度一致的套筒間隔。
上述采棉機，采棉頭的采棉輥系統的原動構件為液壓馬達，其輸出軸 的齒輪與采棉通道一側的一個大齒輪嚙合，并通過一惰輪與另一側的一個 大齒輪嚙合，且大齒輪在通道側切向速度與棉株進入采棉通道的速度方向 一致。
上述采棉機，所述輸棉機構包括位于采棉輥外側空間后面的壓縮空氣 管道和前面的輸棉管道。
上述采棉機，其進一步包括位于所述輸棉管道尾端的盛棉箱和位于盛 棉箱前面的操作控制室，以及承載兩者的底盤，所述采棉頭通過固定連桿 球鉸在該底盤上，并在底盤上設有用于采棉頭升降的升降機構。
上述采棉機，所述底盤還設有前驅動輪和后輪，并設有所述盛棉箱的 自卸裝置。
所述盛棉箱為網籠式結構。
根據本發明的技術方案可知，其特征之采錠不像現在的采錠始終處于 運轉狀態，而是在采棉狀態處于自轉狀態，其它狀態與驅動其自轉的裝置 處于脫離狀態，首先是從實現該運動形式的機械結構上來說，在采棉狀態
為行星輪結構形式，很容易就能夠實現；而上述的脫離狀態則我們可以很 容易可以考慮的一點是行星輪機構去掉部分驅動行星輪轉動的驅動機構即 可實現，其機械結構的設計制造實現難度不大，和現有的采棉機械相比成 本在此處相差無幾。另一方面，在實際使用中，由于采錠有部分的空閑時 間，耗能少，同時也減少了機械能轉化為熱能的量，經實驗驗證，在正常 的棉花收獲季節(深秋)條件下，這種結構在沒有噴水降溫的情況下，仍 然能夠保證采棉構件表面溫度低于棉花燃點，不會出現棉花自燃的情況，解決了現在棉花機械收獲的一大難題。進一步地，可以因此而省去噴水降溫系統，簡化了結構，降低了成本。
此外，根據本發明的技術方案可知，由于本發明采用了垂直設置的采棉輥，也就是和棉株正常生長的方向一致，采錠豎直運轉，不需要將棉桃、棉殼不加區分的巻入，相對于現在多數采錠水平轉動的結構形式，其所采摘棉花含雜率比較低。
(四)
下面結合說明書附圖來具體闡明一下本發明，使本領域的技術人員更好的理解本發明，其中
圖1為本發明實施例中采棉頭總成結構示意圖。圖2為圖1中采棉頭采棉輥傳動機構結構原理圖。圖3為本發明實施例中采棉機結構示意圖。圖中
1、升降機構，2、壓縮空氣管道，3、固定連桿，4、毛刷輥，5、棉株攏集器，6、采錠，7、采棉頭，8、輸棉管道，9、毛刷輥齒輪，10、采棉通道，11、摩擦輪，12、壓緊裝置，13、摩擦片，14、惰輪，15、液壓馬達，16、惰輪，17、大齒輪，18、盛棉箱，19、操作控制室，20、驅動輪，21、后輪，22、自卸裝置。
(五)
具體實施例方式
參照說明書附圖1至3，本依據本發明技術方案的采棉機，其采棉頭7的采棉通道10前面設有棉株攏集器5，兩側設有采棉輥，且采棉頭還設有該采棉輥的傳動機構和用于輸送籽棉的輸棉機構，其特征在于所述采棉輥為周邊均勻設有多個采錠6的、軸線豎直的采棉輥；所說采錠的軸線平行于采棉輥軸線，并繞其公轉，且位于采棉通道側處于采棉狀態的采錠自轉，其它采錠與使其自轉的構件處于脫開狀態，該運動形式由所述傳動機構實現；所述的輸棉機構位于采棉輥外側。
所述釆錠的上下軸頸安裝于所述采棉輥上下面板上，且采錠端部設置有摩擦輪11，所述采棉輥傳動機構包括用于驅動采棉輥轉動的大齒輪17和固定的、位于采棉通道側的、與采棉輥軸線同軸的弧形摩擦片13，該弧形摩擦片通過壓緊裝置與位于采棉通道側的采錠摩擦輪配合。采用摩擦配合的兩構件實現采錠的自轉，噪音小，且對加工精度要求不高，即便是構成摩擦副摩擦構件磨損，也可以通過上述壓緊裝置調整。上述壓緊裝置可以采用常規的帶有導向軸的彈簧來實現，實現方式很簡單。加之處于采棉狀態的采錠行星輪機構也很容易實現，制造設計成本低。
當然，實現采錠在繞采棉輥軸線公轉過程中部分時間段自轉的機械結構形式還有很多，其中行星齒輪結構更容易為機械設計領域技術人員所接受，其結構形式可以采用所述采錠的上下軸頸安裝于所述采棉輥上下面板上，且采錠端部設置有小齒輪，所述采棉輥傳動機構包括用于驅動采棉輥轉動的大齒輪和固定的、位于采棉通道側的、與采棉輥軸線同軸的扇形齒輪，該扇形齒輪與位于通道側的采錠小齒輪嚙合。齒輪傳動精度高，且傳動剛性好。本發明的保護范圍并不僅限于該實施例中所涉及到的傳動機構，其結構的明顯變形方式，或者根據本是實力所公開的上述機械原理在機械行業里面容易得到的方式，均屬于本發明的保護范圍。其實，上面所說的扇形齒輪，不過是說的具有部分連續齒廓的部分齒輪，并不一定限于包括輻板等附屬結構，不對保護范圍作具體限定。
所述采錠沿其軸線均勻設置有鋸片，相應地，每個采棉輥相對于采棉通道和棉株進入方向后外側設置有一個用于刷掉采錠上面籽棉的毛刷輥
4。用鋸片作為采摘棉花的采錠采棉部目前還沒有，不過鋸片在旋轉過程中
對棉纖維的親和能力非常強，可以和其它織物纖維相區分開，從而可以進一步的減小所采摘棉花的含雜率，據試驗，采用這種結構形式的采錠，可
以使所采摘棉花的含雜率控制在7%~11%之間，突破了現在機械采棉含雜率過高的技術瓶頸。另一方面，考慮到棉纖維與鋸片鋸齒間的結合力非常強，本實施例采用毛刷輥將采棉輥上所采摘下來的籽棉刷下來，從而完成將棉花從棉株上采摘下來。
為了盡可能的將棉株上的棉花采摘干凈，所述采棉通道每側有兩個采棉輥，兩采棉輥的大齒輪通過一惰輪16傳動，采用惰輪傳動可以保證同側采棉輥轉向一致。所述鋸片通過長度一致的套筒間隔，限位準確，結構牢固。
為了防止熱極可能會引燃棉花這種易燃物質，采棉頭的采棉輥系統的原動構件為液壓馬達，其輸出軸的齒輪與采棉通道一側的一個大齒輪嚙合，并通過一惰輪14與另一側的一個大齒輪嚙合，且大齒輪在通道側切向速度與棉株進入采棉通道的速度方向一致，從而實現對整個采棉機構的驅動。當然，雖然這里強調用液壓馬達，但并不排除將本實施例中的采棉頭應用在現在的拖拉機等靠熱機驅動的機械上，液壓馬達仍然需要液壓源，而液壓源通常也是靠熱機或者電機來驅動的，兩者并不矛盾，關鍵要做好熱機上幾個溫度較高部位的防護，防止其與棉花接觸就能實現防火。
所述輸棉機構包括位于采棉輥外側空間后面的壓縮空氣管道2和前面
的輸棉管道8，相對于現在常規的采用負壓吸棉的方案，本方案不需要密
閉的盛棉箱(負壓系統必須的結構形式)，對盛棉箱要求低，反而可以做成網格型，對壓縮空氣進行卸壓，而恰恰在此過程中，可以將一些較輕的雜質，還沒有混入籽棉中的雜質吹離出來，而進一步的減少含雜率。
該系統還進一步包括位于所述輸棉管道尾端的盛棉箱18和位于盛棉箱前面的操作控制室19，以及承載兩者的底盤這些附屬裝置，當然，也可以含有其它常規的附屬裝置，所述采棉頭通過固定連桿3球鉸在該底盤上，并在底盤上設有用于采棉頭升降的升降機構，以利于其工作狀態和轉運狀態的轉換。此外，正如上面所說，本方案不限于具有上述附屬裝置的情形，也可以采用熱機驅動的現代運輸設備，比如柴油機驅動的拖拉機，上述盛棉箱完全可以放在其拖斗里面，至于升降裝置，在現有的拖拉機上有很多種形式，將上面所提到的采棉頭應用在拖拉機上不會有任何困難。
當然，考慮到使用的方便性和整機的成本，還是盡可能的采用本方案的結構形式，進而，所述底盤還設有前驅動輪20和后輪21，并設有所述盛棉箱的自卸裝置22。前驅可以減短傳動機構的傳動鏈尺寸，便于系統設計和降低系統成本。
所述盛棉箱為網籠式結構，便于卸壓和排出部分雜質。
權利要求
1. 一種采棉機，其采棉頭(7)的采棉通道(10)前面設有棉株攏集器(5)，兩側設有采棉輥，且采棉頭還設有該采棉輥的傳動機構和用于輸送籽棉的輸棉機構，其特征在于所述采棉輥為周邊均勻設有多個采錠(6)的、軸線豎直的采棉輥；所說采錠的軸線平行于采棉輥軸線，并繞其公轉，且位于采棉通道側處于采棉狀態的采錠自轉，其它采錠與使其自轉的構件處于脫開狀態，該運動形式由所述傳動機構實現；所述的輸棉機構位于采棉輥外側。
2. 根據權利要求1所述的采棉機，其特征在于所述采錠的上下軸 頸安裝于所述采棉輥上下面板上，且采錠端部設置有摩擦輪(11)， 所述采棉輥傳動機構包括用于驅動采棉輥轉動的大齒輪(17)和 固定的、位于采棉通道側的、與采棉輥軸線同軸的弧形摩擦片(13)，該弧形摩擦片通過壓緊裝置與位于采棉通道側的采錠摩擦 輪配合。
3. 根據權利要求1所述的采棉機，其特征在于所述采錠的上下軸 頸安裝于所述采棉輥上下面板上，且采錠端部設置有小齒輪，所 述采棉輥傳動機構包括用于驅動采棉輥轉動的大齒輪和固定的、 位于采棉通道側的、與采棉輥軸線同軸的扇形齒輪，該扇形齒輪 與位于通道側的采錠小齒輪嚙合。
4. 根據權利要求1所述的采棉機，其特征在于所述采錠沿其軸線 均勻地設置有鋸片，相應地，每個采棉輥相對于采棉通道和棉株 進入方向后外側設置有一個用于刷掉采錠上面籽棉的毛刷輥(4)。
5. 根據權利要求4所述的采棉機，其特征在于所述采棉通道每側 有兩個采棉輥，兩采棉輥的大齒輪通過一惰輪(16)傳動；所述 鋸片通過長度一致的套筒間隔。
6. 根據權利要求5所述的采棉機，其特征在于采棉頭的采棉輥系 統的原動構件為液壓馬達，其輸出軸的齒輪與采棉通道一側的一 個大齒輪嚙合，并通過一惰輪(14)與另一側的一個大齒輪嚙合， 且大齒輪在通道側切向速度與棉株進入采棉通道的速度方向一 致。
7. 根據權利要求6所述的采棉機，其特征在于所述輸棉機構包括 位于采棉輥外側空間后面的壓縮空氣管道(2)和前面的輸棉管道(8)。
8. 根據權利要求7所述的采棉機，其特征在于其進一步包括位于 所述輸棉管道尾端的盛棉箱(18)和位于盛棉箱前面的操作控制 室(19)，以及承載兩者的底盤，所述采棉頭通過固定連桿(3) 球鉸在該底盤上，并在底盤上設有用于采棉頭升降的升降機構。
9. 根據權利要求8所述的采棉機，其特征在于所述底盤還設有前 驅動輪(20)和后輪(21)，并設有所述盛棉箱的自卸裝置(22)。
10. 根據權利要求7所述的采棉機，其特征在于所述盛棉箱為網籠 式結構。
全文摘要
本發明公開了一種采摘棉花的機械。該發明采棉機，其采棉頭的采棉通道前面設有棉株攏集器，兩側設有采棉輥，且采棉頭還設有該采棉輥的傳動機構和用于輸送籽棉的輸棉機構，其特征在于所述采棉輥為周邊均勻設有多個采錠的、軸線豎直的采棉輥；所說采錠的軸線平行于采棉輥軸線，并繞其公轉，且位于采棉通道側處于采棉狀態的采錠自轉，其它采錠與使其自轉的構件處于脫開狀態，該運動形式由所述傳動機構實現；所述的輸棉機構位于采棉輥外側。基于本發明技術方案的采棉機采棉效率高、所采摘棉花含雜率低，且防火性能好，結構緊湊。
文檔編號A01D46/16GK101461301SQ200910013918
公開日2009年6月24日 申請日期2009年1月12日 優先權日2009年1月12日
發明者王樹全, 華 魏 申請人:山東天鵝棉業機械股份有限公司