專利名稱：小型采棉機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種農業生產中采摘棉花用的采棉機。
背景技術：
小型采棉機是我國農業生產中非常急需的一種農用機械，對各產棉區的經 濟有著非常重大的意義。但是目前絕大多數的小型采棉機還不成熟，停留在實 驗階段，沒有真正能在農業生產中廣泛應用的產品。目前這類機械難以大規模 推廣的主要的技術難點集中在以下幾個方面
(1) 采摘效率。手工采棉根據熟練程度及工作強度不同，其效率一般在
60Kg 120Kg/12小時，使用小型采棉機其采摘效率應該達到120Kg 300Kg/12 小時，才能體現出其經濟效益。
(2) 采摘棉花的雜質率。小型采棉機采摘的棉花其雜質率必需達到手工采棉 相等的水平，否則同樣不能體現出其經濟效益。
(3) 采棉機的連續工作時間和可靠性。小型采棉機必須在采棉季節一般為三 個月，每天工作時間是12小時，那么一臺小型采棉機的最低無故障時間1080 小時(如果設計壽命為兩年，則最低無故障時間2160小時)。而其動力源必須能 保證能提供每天持續工作12小時的的動力。
(4) 操作的方便性。每天12小時的工作時間，對于操作者來說，是一件非常 艱苦的工作。小型采棉機在提高采摘效率的同時，必須能降低操作者的勞動強 度。如果機器太重，或者操作復雜，則會失去其使用價值。
本領域中有些采棉機采用風機直接吸取棉花的工作原理，比較典型的例子 是中國國家知識產權局公告的專利號為200520008820.1、 200520017070.5、 94208150.1等。這一類采棉機必須要采用二沖程或四沖程汽油發動機，以保證 足夠大的風機功率，在吸棉管產生足夠大的風壓，才能夠順利的吸取棉花。其 存在的問題有以下幾個方面
1、汽油發動機的使用壽命。二沖程或四沖程汽油發動機的無故障使用壽命 一般在200 300小時，不能滿足一個采棉季節最低無故障時間1080小時的要求。
2、 過于強大的吸棉管風力會將棉殼，棉葉和其它碎屑等雜質吸入，雖然有 些設計中加入了脫除雜質機構，但效果還是不太明顯。
3、 汽油發動機一般重量大，難以長時間背負，操作和維修復雜，要求使用 者必須具備汽油發動機方面的專業知識。
4、 目前國內小型汽油發動機難以達到廢氣排放標準，不利于環保。 本領域中也有些采棉機采用了機械脫棉跟風機送棉結合的設計，比較典型
的例子是中國國家知識產權局公告的專利號為02283899.6、 00254844.5、 200620075560.4、 200520128533.4、 200620160278.6等。這些結構是比較經濟合 理并可用于實際的，但是目前已知的還沒有真正能解決采摘效率，采摘棉花的 雜質率，采棉機的連續工作時間和可靠性，以及操作的方便性問題的設計，因 而并沒有出現真正能實用并廣泛推廣的產品。
發明內容
本發明的目的在于提供一種小型采棉機，可以有效解決現有采棉機采摘效 率低，雜質率高，以及采用汽油發動機帶來的采棉機連續工作時間和可靠性低， 操作不便的問題。
為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案小型采棉機，其特征 在于包括離心式風機以及驅動離心式風機的電機I ，離心式風機的進氣口通
過吸棉管連接采摘頭，采摘頭內設有進行驅動的電機n，電機i和電機n連接 電源，離心式風機的出氣口通過出棉管連接集棉部件。
優選的，采摘頭包括機殼以及機殼內的主動輥、從動輥和電機II，機殼由 左機殼和右機殼連接形成的，電機II連接一齒輪箱帶動主動輥轉動，齒輪箱固 定連接在機殼一側，機殼前端設有進棉口，機殼后端設有出棉口，進棉口與主 動輥對應，主動輥外壁上設有螺旋狀凸起，螺旋狀凸起抵住從動輥進行磨擦傳 動，左機殼和右機殼上均設有一導向槽，從動輥的從動軸兩端均連接一彈性調 節部件，從動軸嵌入導向槽內通過彈性調節部件進行滑動。
進一步，齒輪箱包括電機齒輪和主動齒輪，電機齒輪連接電機n，主動齒 輪通過主動軸連接主動輥，電機齒輪和主動齒輪之間設有至少一個雙聯齒輪進 行傳動。進一步，彈性調節部件包括一滑塊以及滑塊上方的彈簧，滑塊抵住從動軸 端部，彈簧一端穿接在滑塊上，彈簧另一端抵住機殼。
優選的，采摘頭包括機殼以及機殼內的主動軸、從動軸和電機n，機殼由 左機殼、右機殼和吸棉管接口連接形成，右機殼上設有進棉口，電機n連接一 齒輪箱帶動主動軸和從動軸相向轉動，主動軸和從動軸均連接一凸輪滾子，凸 輪滾子上方與進棉口對應，凸輪滾子下方與吸棉管接口對應。
進一步，齒輪箱包括電機齒輪、主動齒輪和從動齒輪，電機齒輪連接電機 n，主動齒輪連接主動軸，從動齒輪連接從動軸，電機齒輪與主動齒輪嚙合、 主動齒輪與從動齒輪嚙合，從而使主動軸和從動軸相向轉動。
進一步，離心式風機包括蝸殼以及蝸殼內的離心部件，蝸殼由左蝸殼和右 蝸殼連接形成，離心部件包括底板、以及對稱分布在底板上的至少三片離心風 葉。
優選的，采棉機還包括背負裝置，背負裝置包括成"l"型的背負支架，背 負支架上固定連接電源和離心式風機，采摘頭、以及集棉部件分別通過吸棉管、 以及出棉管延伸至背負支架的前方。
優選的，采棉機還包括車載裝置，車載裝置包括上車架、下車架、以及下 車架底部的車輪，上車架和下車架之間設有支撐桿，下車架固定連接電源，上 車架固定連接離心式風機和集棉部件。
進一步，集棉部件采用一集棉袋，集棉袋袋口處設有支架，支架上與上車 架對應的掛鉤，集棉袋通過掛鉤懸掛于上車架上，集棉袋前后為網布，兩側為 塑料片。
本發明采用合理的采摘頭設計，配合優化設計的風機和風機功率，高效率 長壽命的電機，高能量比率的電池，以及符合人體工學的背負和車載結構，組 成一套性能優良的小型采棉機系統。該小型采棉機采摘損耗功率低，采摘過程 棉花容易脫離棉托，棉花在被采摘的過程中，離心式風機產生的負壓通過吸棉 管直接作用于棉花，使成熟的棉絮順著風壓方向被拉伸，避免了負壓傳遞過程
中由于部件密封不良產生的壓力損失，增加了工作的穩定性；兩種機械采摘頭 可以有效避免集棉時棉絮卡軸現象，采摘頭將棉絮咬合并旋轉，棉花隨之從棉 托上脫離下來，順著軟管被吸入集棉部件中，提高采摘效率；該小型采棉機可 以采用背負式，符合人體工學的背負支架，以及將集棉部件設在操作者前面， 可以方便地拆換集棉部件；該小型采棉機也可以采用車載式，集棉部件上設置四個開放型掛鉤掛在車架上，同樣可以快速簡便地拆換集棉部件，另外集棉部 件兩側設有塑料片，可以有效防止小車在移動過程中與棉花枝條發生刮擦，同
時小車設計為可拆式，運輸和收藏十分方便，在運輸中可以減小包裝體積；該 小型采棉機中的電機優選地采用高效率長壽命的無刷電機，可以保證采棉機的 連續工作時間和可靠性。該小型采棉機結構簡單可靠，每一個零部件和結構都 考慮到了工作時間長和壽命長的要求，非常適合于產棉區棉田野外作業，可推 廣使用。
下面結合附圖對本發明作進一步說明
圖1為本發明小型采棉機采用背負裝置時的結構示意圖2為圖1中K向示意圖3為本發明中離心式風機的結構示意圖4為本發明中采摘頭方式一的爆炸圖5為本發明中采摘頭方式二的結構示意圖6為圖5中機殼配合后的結構示意圖7為本發明中采摘頭方式二的爆炸圖8為采摘頭方式二中凸輪滾子朝向向上時結構示意圖9為采摘頭方式二中凸輪滾子朝向相向時結構示意圖IO為采摘頭方式二中凸輪滾子朝向向下時結構示意圖11為采摘頭方式二中凸輪滾子朝向相反時結構示意圖12為本發明中車載裝置的結構示意圖13為本發明采用車載裝置時集棉部件的結構示意圖14為本發明小型采棉機采用車載裝置時的結構示意圖。
具體實施例方式
如圖1至圖14所示，本發明小型采棉機，包括離心式風機l、以及直接驅 動離心式風機1的電機I 11，離心式風機1包括蝸殼、以及蝸殼內的離心部件， 蝸殼由左蝸殼12和右蝸殼13連接形成，離心部件包括底板14、以及對稱分布 在底板14上的至少三片離心風葉15，離心風葉15成弧形并垂直底板14，離心式風機1的進氣口通過吸棉管16連接采摘頭2，采摘頭2內設有進行驅動的電 機1121，電機I 11和電機II21連接電源6，電機I 11和電機II21均可以采用直 流有刷或無刷電機，優選的采用效率高壽命長的無刷電機，可以保證采棉機的 連續工作時間和可靠性，離心式風機1的出氣口通過出棉管17連接集棉部件5， 吸棉管16和出棉管17優選采用軟管。離心吸風的優點在于棉花在被采摘的過 程中，離心式風機1產生的風壓通過吸棉管16直接作用于棉花，避免了負壓傳 遞過程中由于部件密封不良產生的壓力損失，增加了工作的穩定性；同時由于 離心式風機1需要棉花經過離心風葉15，出于工作可靠性考慮，對蝸殼和離心 風葉15都根據棉花的特點進行優化設計，以保證離心式風機1的高效率和合理 的功率消耗；在滿足離心式風機1效率的前提下，離心風葉15被設計成既可以 讓棉花順利通過，又可以保證其使用強度和壽命，因此離心風葉15優選采用3 6片。
采摘頭2方式一的結構如下包括機殼、以及機殼內的主動輥24、從動輥 25和電機I121，機殼由左機殼22和右機殼23連接形成，電機II21連接一齒輪 箱3帶動主動輥24轉動，齒輪箱3固定連接在機殼一側，齒輪箱3包括電機齒 輪31和主動齒輪32，電機齒輪31連接電機I121，主動齒輪32通過主動軸34 連接主動輥24，電機齒輪31和主動齒輪32之間設有至少一個雙聯齒輪進行減 速傳動，機殼前端設有進棉口 26,機殼后端設有出棉口 27，進棉口 26與主動 輥24對應，主動輥24外壁上設有螺旋狀凸起241 ，螺旋狀凸起241抵住從動輥 25進行磨擦傳動，螺旋狀凸起241優選采用如圖4所示的人字形螺旋狀凸起241 ， 人字形螺旋狀凸起241至少設有兩條，主動輥24外壁上還設有垂直于其軸線的 均勻分布的若干個圓柱狀小凸起。左機殼22和右機殼23上均設有一導向槽28， 從動輥25的從動軸35兩端均連接一彈性調節部件4，從動軸35嵌入導向槽28 內通過彈性調節部件4進行滑動，彈性調節部件4包括一滑塊41、以及滑塊41 上方的彈簧42，滑塊41抵住從動軸35端部，彈簧42 —端穿接在滑塊41上， 彈簧42另一端抵住機殼，彈簧42始終處于壓縮狀態，從動軸35可以在導向槽 28中滑動，進一步壓縮彈簧42，彈簧42回復力向下推動滑塊41，使從動輥25 始終抵在主動輥24的人字形螺旋狀凸起241上。
由于棉花在脫棉過程中不是連續牽引，在采棉狀態下，電機Ill和電機II 21接通電源6，電機II21帶動電機齒輪31轉動，電機齒輪31通過雙聯齒輪帶 動主動齒輪32轉動，實現減速傳動，主動齒輪32帶動主動輥24轉動，主動輥24上人字形螺旋狀凸起241隨著主動輥24 —起轉動，由于從動輥25抵在主動 輥24的人字形螺旋狀凸起241上，主動輥24通過磨擦帶動從動輥25 —起轉動; 電機I 11帶動離心式風機1在機殼的進棉口 26產生負壓，當采摘頭2靠近棉花 成熟的棉絮時，棉絮被吸入到機殼內，接著棉絮被主動輥24上人字形螺旋狀凸 起241和從動輥25夾住，主動輥24的轉動將棉絮慢慢從兩邊向中間位置擠壓， 有效避免了棉絮卡到軸上；同時在擠壓過程中，由于棉絮中夾雜著棉籽，當從 動輥25抵住棉籽時，從動軸35在導向槽28內向上移動，壓縮彈簧42，在彈簧 42回復力作用下，其推動滑塊41使從動輥25始終抵住棉絮。當從動輥25轉動 離開其中一條人字形螺旋狀凸起241時，棉絮即通過吸棉管16被吸入離心式風 機1內，棉絮在轉動的離心風葉15產生的離心力作用下被甩出離心式風機1， 并通過出棉管17到達集棉部件5;同時新的棉絮被吸入到人字形螺旋狀凸起241 和從動輥25之間形成的通道中，重復上述吸棉步驟。采用如上結構采摘頭2的 特點在于其主動輥24和從動輥25之間的中心距可以根據棉花的大小自動調節， 可以很好地解決卡棉問題，同時雜質率低。
采摘頭2方式二的結構如下包括機殼、以及機殼內的主動軸34、從動軸 35和電機I121，機殼由左機殼22、右機殼23和吸棉管16接口連接形成，右機 殼23上設有進棉口 26，電機1121連接一齒輪箱3帶動主動軸34和從動軸35 相向轉動，齒輪箱3包括電機齒輪31、主動齒輪32和從動齒輪33，電機齒輪 31連接電機I121，主動齒輪32連接主動軸34，從動齒輪33連接從動軸35，電 機齒輪31與主動齒輪32嚙合、主動齒輪32與從動齒輪33嚙合，電機齒輪31 帶動主動齒輪32、主動齒輪32帶動從動齒輪33使主動軸34和從動軸35相向 轉動，主動軸34和從動軸35均連接一凸輪滾子29，凸輪滾子29的工作部件采 用軟質地的材料制成，可承受一定程度的彈性形變，凸輪滾子29對稱地進行轉 動，凸輪滾子29上方與進棉口 26對應，凸輪滾子29下方與吸棉管接口 18對 應，凸輪滾子29的工作部件優選采用橡膠制成，當接觸棉籽時凸輪滾子29產 生彈性形變，使棉籽順利通過，避免卡軸。
由于棉花在脫棉過程中不是連續牽引，在采棉狀態下，電機Ill和電機II 21接通電源6，電機II21帶動電機齒輪31轉動，電機齒輪31與主動齒輪32嚙 合，主動齒輪32連接主動軸34，主動齒輪32與從動齒輪33嚙合，從動齒輪 33連接從動軸35，從而在電機齒輪31帶動下主動齒輪32和從動齒輪33相向 轉動，通過主動軸34和從動軸35的傳動，即實現兩個凸輪滾子29相向對稱的轉動，如圖8所示凸輪滾子29所處位置，兩個凸輪滾子29之間為最大的間隙。 電機I 11帶動離心式風機1在機殼的進棉口 26產生負壓，當采摘頭2靠近棉花 成熟的棉絮時，棉絮被吸入到機殼內，此時凸輪滾子29轉過一定角度至如圖9 所示位置，此時凸輪滾子29己經把棉絮咬合住，由于凸輪滾子29為軟質地材 料制成，所以在這個咬合過程中棉絮是被咬合一定長的距離的，同時由于機殼 的存在，張開的棉殼被機殼擋住，這樣棉絮就被凸輪從棉殼中撕扯下來，此時 的棉絮還被咬合在凸輪滾子29上；當凸輪滾子29轉動至如圖10所示位置時， 凸輪滾子29松脫對棉花的咬合，棉絮即通過吸棉管16被吸入離心式風機1內， 棉絮在轉動的離心風葉15產生的離心力作用下被甩出離心式風機1，并通過出 棉管17到達集棉部件5;從圖10至圖11所示過程中，新的棉絮被再次吸入到 凸輪滾子29之間的通道中，重復上述吸棉步驟。采用如上結構采摘頭2的特點 在于凸輪滾子29之間間歇性運動方式，同樣可以很好地解決卡棉問題，同時雜 質率低。
上述兩種方式的采摘頭2可以采用如圖1和圖2所示的背負裝置7來進行 采棉操作，背負裝置7包括成"L"型的背負支架71，背負支架71上固定連接 電源6和離心式風機1，采摘頭2、以及集棉部件5分別通過吸棉管16、以及出 棉管17延伸至背負支架71的前方。采用背負裝置7時集棉部件5為一集棉袋， 電源6采用重量比較輕的鋰離子電池，和離心式風機1整合在一個符合人體工 學的背負支架71上。要實現棉花裝滿集棉袋時，能夠輕松更換集棉袋，就必須 把出棉口27開在操作者身體的前面，取用才能十分方便，該背負裝置7可以通 過一根掛繩將集棉袋掛靠在操作者前面，方便的裝取集棉袋，而集棉袋的大小 可以根據實際生產自由選取。
另外上述兩種方式的采摘頭2也可以采用如圖12至圖14所示的車載裝置8 來進行采棉操作。從經濟性的方面考慮，電源6可以采用鉛酸電池，但由于鉛 酸電池體積和質量都較大，如果讓人來背負作業顯然不可行，所以利用一輛可 以推行或拖行的車載裝置8就可以有效地降低操作者的勞動強度，棉花一般種 植的行距在40 50cm左右，車載裝置8可以設計成30cm 40cm寬。該車載裝 置8包括上車架81、下車架82、以及下車架82底部的車輪83，上車架81和下 車架82之間設有兩根支撐桿84，上車架81和下車架82兩側均設有一套管85， 支撐桿84兩端分別嵌入上下車架82的套管85中，最后用插銷86將上下車架 82以及支撐桿84固定在一起，下車架82前端固定連接電源6,上車架81固定連接離心式風機1和集棉部件5，集棉部件5采用一集棉袋，集棉袋袋口處設有 支架52，支架52上設有與上車架81對應的掛鉤51，集棉袋通過掛鉤51懸掛 于上車架81上。由于棉花枝條會伸展到兩行棉花之間的過道中，集棉袋左右兩 側采用塑料片53，前后采用網布54，可以有效防止集棉袋在小車移動過程中的 刮擦，該車載裝置可以輕松拆裝集棉袋和快速地倒出棉花，十分簡便。
權利要求
1、小型采棉機，其特征在于包括離心式風機(1)以及驅動所述離心式風機(1)的電機I(11)，所述離心式風機(1)的進氣口通過吸棉管(16)連接采摘頭(2)，采摘頭(2)內設有進行驅動的電機II(21)，所述電機I(11)和電機II(21)連接電源(6)，所述離心式風機(1)的出氣口通過出棉管(17)連接集棉部件(5)。
2、 根據權利要求1所述的小型采棉機，其特征在于所述采摘頭(2)包括機殼以 及機殼內的主動輥(24)、從動輥(25)和所述電機I1(21)，所述機殼由左機殼(22) 和右機殼(23)連接形成，所述電機II(21)連接一齒輪箱(3)帶動所述主動輥(24) 轉動，所述齒輪箱(3)固定連接在機殼一側，機殼前端設有進棉口(26)，機殼 后端設有出棉口(27)，所述進棉口(26)與主動輥(24)對應，所述主動輥(24)外 壁上設有螺旋狀凸起(241),螺旋狀凸起(241 )抵住所述從動輥(25)進行磨擦傳 動，所述左機殼(22)和右機殼(23)上均設有一導向槽(28)，所述從動輥(25)的 從動軸(35)兩端均連接一彈性調節部件(4)，所述從動軸(35)嵌入導向槽(28)內 通過所述彈性調節部件(4)進行滑動。
3、 根據權利要求2所述的小型采棉機，其特征在于所述齒輪箱(3)包括電機齒 輪(31)和主動齒輪(32)，所述電機齒輪(31)連接電機I1(21)，所述主動齒輪(32) 通過主動軸(34)連接主動輥(24)，所述電機齒輪(31)和主動齒輪(32)之間設有 至少一個雙聯齒輪進行傳動。
4、 根據權利要求2所述的小型采棉機，其特征在于所述彈性調節部件(4)包括 一滑塊(41)以及所述滑塊(41)上方的彈簧(42),所述滑塊(41)抵住從動軸(35) 端部，所述彈簧(42)—端穿接在滑塊(41)上，所述彈簧(42)另一端抵住機殼。
5、 根據權利要求1所述的小型采棉機，其特征在于所述采摘頭(2)包括機殼以 及所述機殼內的主動軸(34)、從動軸(35)和所述電機I1(21)，所述機殼由左機 殼(22)、右機殼(23)和吸棉管(16)接口(18)連接形成，所述右機殼(23)上設有進 棉口(26)，所述電機II(21)連接一齒輪箱(3)帶動所述主動軸(34)和從動軸(35) 相向轉動，所述主動軸(34)和從動軸(35)均連接一凸輪滾子(29)，凸輪滾子(29) 上方與所述進棉口(26)對應，凸輪滾子(29)下方與所述吸棉管(16)接口(18)對 應。
6、 根據權利要求5所述的小型采棉機，其特征在于所述齒輪箱(3)包括電機齒輪(31)、主動齒輪(32)和從動齒輪(33)，所述電機齒輪(31)連接電機I1(21)，所 述主動齒輪(32)連接主動軸(34)，所述從動齒輪(33)連接從動軸(35)，所述電 機齒輪(31)與主動齒輪(32)嚙合、所述主動齒輪(32)與從動齒輪(33)嚙合，從 而使主動軸(34)和從動軸(35)相向轉動。
7、 根據權利要求1所述的小型采棉機，其特征在于所述離心式風機(l)包括蝸 殼以及所述蝸殼內的離心部件，所述蝸殼由左蝸殼(12)和右蝸殼(13)連接形 成，所述離心部件包括底板(14)、以及對稱分布在所述底板(14)上的至少三片 離心風葉(15)。
8、 根據權利要求1至7任意一項所述的小型采棉機，其特征在于所述采棉機 還包括背負裝置(7)，所述背負裝置(7)包括成"L"型的背負支架(71)，背負 支架(71)上固定連接所述電源(6)和離心式風機(1)，所述采摘頭(2)、以及集棉 部件(5)分別通過吸棉管(16)、以及出棉管(17)延伸至背負支架(71)的前方。
9、 根據權利要求1至7任意一項所述的小型采棉機，其特征在于所述采棉機 還包括車載裝置(8)，所述車載裝置(8)包括上車架(81)、下車架(82)、以及下 車架(82)底部的車輪(83)，所述上車架(81)和下車架(82)之間設有支撐桿(84)， 下車架(82)固定連接所述電源(6),上車架(81)固定連接所述離心式風機(1 )和 集棉部件(5)。
10、 根據權利要求9所述的小型采棉機，其特征在于所述集棉部件(5)采用一集 棉袋，集棉袋袋口處設有支架(52)，支架(52)上與所述上車架(81)對應的掛鉤 (51),集棉袋通過所述掛鉤(51 )懸掛于所述上車架(81 )上。
全文摘要
本發明公開了一種小型采棉機，包括離心式風機以及驅動離心式風機的電機I，離心式風機的進氣口通過吸棉管連接采摘頭，采摘頭內設有進行驅動的電機II，離心式風機的出氣口通過出棉管連接集棉部件，采摘頭包括機殼以及機殼內的主動輥、從動輥和電機II，電機II連接一齒輪箱帶動主動輥轉動，齒輪箱固定連接在機殼一側，機殼前端設有進棉口，機殼后端設有出棉口，進棉口與主動輥對應，主動輥外壁上設有螺旋狀凸起，螺旋狀凸起抵住從動輥進行摩擦傳動，機殼上均設有一導向槽，從動輥的從動軸兩端均連接一彈性調節部件，從動軸嵌入導向槽內通過彈性調節部件進行滑動。本發明采用合理的采摘頭設計，組成一套性能優良的小型采棉機系統。
文檔編號A01D46/00GK101461302SQ20091009543
公開日2009年6月24日 申請日期2009年1月9日 優先權日2009年1月9日
發明者勇 陳 申請人:浙江亞特電器有限公司