專利名稱：拔起速度可控的木薯塊根收獲機的制作方法
拔起速度可控的木薯塊根收獲機技術領域
本發明是涉及一種農業機械領域的收獲機械，具體為一種拔起速度可控的木薯塊根收獲機。
背景技術：
木薯廣泛種植于熱帶、亞熱帶，為塊根作物，被譽為“淀粉之王”，其產量在糧食作物中排第六位，是世界6億人口賴以生存的食糧，是重要的生物能源作物。在中國，木薯作為生物能源、工業原料和潛在的糧食作物，具有良好的發展潛力，現有面積約60萬公頃，產量1000萬噸，年總產值140億元，潛在面積150萬公頃，預計年產值在500億元。目前，國內木薯塊根收獲基本上靠人工作業完成，用工量大，勞動強度大，收獲成本高，約占總人工費 (除機耕費用)73%，且在收獲季節，由于收獲效率低，所耗時間長，很多木薯塊根在地下發芽、腐爛，導致木薯減產，嚴重阻礙了木薯種植業的發展，成為了木薯種植業發展的“瓶頸”。 因此，開展木薯塊根收獲機械和收獲技術的研究，對推動木薯塊根收獲機械化的發展，成為了木薯種植業亟待解決的問題。
目前木薯收獲機械存在的主要問題是對土壤的適應性差，塊根收獲損失大，土薯分離不凈，功耗大，尤其難以適應粘土種植的木薯塊根收獲。發明內容
本發明的目的是提供一種集定位、夾持、拔起、土薯分離功能于一體的智能化拔起速度可控的木薯塊根收獲機。它能夠使收獲木薯塊根時，省力、塊根損失小、拔起后土薯分離干凈，功耗小，對不同土壤的適應性強，與拖拉機配套使用，而且能適應不同行距木薯種植的收獲作業要求，應用范圍廣。
本發明通過以下技術方案達到上述目的一種拔起速度可控的木薯塊根收獲機， 由懸掛架、挖掘鏟、機架、塊根拔起裝置、電液控制裝置組成，挖掘鏟安裝在懸掛架前桿的下方，機架和懸掛架鉸接，用鋼鏈限制機架相對懸掛架的縱向位移，塊根拔起裝置安裝在機架上，整體與拖拉機懸掛裝置三點連接，
所述挖掘鏟由雙翼深松鏟和鏟柱組成，用螺栓固定在懸掛架前桿的下方，作業時進行松土，減小拔起阻力。
所述機架由梁架、后支撐輪組成，機架和懸掛架鉸接，用鋼鏈限制機架相對懸掛架的縱向位移，后支撐輪安裝在機架后端的兩側，后支撐輪起到承受后部重力和動載荷的作用。
所述塊根拔起裝置包括齒輪驅動機構、驅動速度可控的平行四桿提升機構、移動速度可控的橫向移動機構、振動速度和振動頻率可控的豎直方向振動機構和夾持機構，
所述齒輪驅動機構由液壓馬達、聯軸器、軸承、傳動齒輪以及齒輪軸組成，液壓馬達通過螺栓固定安裝在機架的梁架上，液壓馬達的輸出軸與小齒輪花鍵連接，大齒輪與齒輪軸花鍵連接，齒輪軸的兩端安裝在機架后端的兩軸承上，作業時起到增扭減速，使驅動速3度可控的平行四桿提升機構按一定規律轉動。
所述驅動速度可控的平行四桿提升機構(簡稱為平行四桿提升機構)由前直桿、 后直桿和梯形板組成，前直桿和后直桿與梯形板鉸接，前直桿與機架鉸接，后直桿與齒輪驅動機構的齒輪軸固接，作業時和拖拉機前進速度配合，起到使夾持機構按一定規律向上運動。
所述移動速度可控的橫向移動機構(簡稱為橫向移動機構)由平臺底板、液壓馬達、聯軸器、螺桿、螺母、軸承、承載滾輪、移動平臺組成，所述平臺底板與平行四桿提升機構的梯形板固接，液壓馬達安裝在平臺底板上，螺桿的一端與液壓馬達的輸出軸通過聯軸器連接，另一兩端緊固在平臺地板上的軸承上，螺母與移動平臺固接，承載滾輪安裝在移動平臺的側板上，與平臺底板接觸，移動平臺上方安裝有導向桿，作業時使移動平臺、夾持機構左右移動可控，夾頭準確夾持莖稈。
所述振動速度和振動頻率可控的豎直方向振動機構(簡稱為豎直方向振動機構) 由液壓馬達、聯軸器、軸承、偏心輪軸、偏心輪、摩擦片、導向套筒、彈簧、框架組成，其緊固框架上的導向套筒與移動平臺上的導向桿配套安裝，偏心輪與偏心輪軸花鍵連接，與框架上的摩擦片接觸，偏心輪軸的一端與液壓馬達的輸出軸通過聯軸器連接，另一端緊固在移動平臺上的軸承上，彈簧固定安裝在框架與移動平臺之間。作業時豎直方向振動機構的振動速度及夾持機構的振動頻率、速度可控。
所述夾持機構由夾頭、直桿、彈簧、楔形塊、油缸組成，其直桿與振動速度和振動頻率可控的豎直方向振動機構的框架固接，楔形塊固接在油缸的輸出軸上，使夾頭準確夾緊和松開莖稈。
所述電液控制裝置由傳感器、單片機、A/D、電液伺服閥、D/A組成，其箱體固定安裝在拖拉機上，作業時，控制液壓馬達的轉速及規律，同時控制油缸的動作。
所述挖掘鏟的鏟柱的間距為壟寬。
所述驅動速度可控的平行四桿提升機構的機架上設有定位板。
所述懸掛架為一三角形桿件結構。
本發明突出優點在于
1.能按給定的拔起速度規律和抖動規律拔起木薯塊根，實現一邊拔起一邊抖動的作業工藝，土薯分離干凈，塊根損失小，功耗小。
2.能適應不同行距木薯的收獲，結構緊湊，應用范圍廣。
圖1為本發明所述拔起速度可控的木薯收獲機的結構示意圖。
圖2為本發明所述拔起速度可控的木薯收獲機的齒輪驅動機構的結構示意圖。
圖3為本發明所述拔起速度可控的木薯收獲機的平行四桿機構提升機構的結構示意圖。
圖4為本發明所述拔起速度可控的木薯收獲機的橫向移動機構的結構示意圖。
圖5為本發明所述拔起速度可控的木薯收獲機的豎直方向振動機構的導向桿結構示意圖。
圖6為本發明所述拔起速度可控的木薯收獲機的豎直方向振動機構的振動部件結構示意圖。
圖7為本發明所述拔起速度可控的木薯收獲機的夾持機構的結構示意圖。
圖中標記為1.鏟柱2. U型螺栓3.懸掛架4.三角懸掛下鉸接點5.鉸接點6.移動平臺7.液壓馬達8.凸緣聯軸器9.偏心輪軸10.偏心輪11.摩擦片12.螺栓螺母13.外套筒14.內套筒15.液壓馬達16.工作平臺17.彈簧18.框架19.滾動輪軸20.螺母21.直桿 22.定位板23.前直桿24.后直桿25.滑動軸承座26.軸套27.齒輪軸28.小齒輪29.大齒輪30.液壓馬達31.梁架32.后支撐輪33.帶楔形塊的液壓油缸34.夾頭35.墊圈和螺母36.螺桿37.梯形板38.承載滾輪39.掛耳40.鋼鏈41.掛耳42.銷釘43.深松鏟A.回位彈簧B.橡膠齒形條C.楔形塊活動位置具體實施方式
以下通過附圖和實施例對本發明的技術方案作進一步說明。
本發明所述拔起速度可控的木薯塊根收獲機，由懸掛架、挖掘鏟、機架、塊根拔起裝置、電液控制裝置組成。
對照圖1，圖2，所述齒輪驅動機構由液壓馬達30、小齒輪觀、大齒輪四、齒輪軸 27、軸套沈組成；梁架31上通過螺栓固定安裝有液壓馬達30，液壓馬達30的輸出軸與小齒輪觀花鍵連接，大齒輪四與齒輪軸27花鍵連接。工作的時候液壓馬達30驅動小齒輪 28轉動，小齒輪觀帶動大齒輪四轉動，軸套沈在滑動軸承座25的支撐下隨齒輪軸27 — 起轉動。
對照圖1，圖3，所述平行四桿提升機構由梁架31、齒輪軸27、軸套沈、后直桿21、 工作平臺16組成；齒輪軸27兩端與后直桿21固接，軸套沈、齒輪軸27，齒輪軸27兩端由滑動軸承座25支撐，相對梁架31轉動，后直桿的另一端與梯形板37鉸接；同時，前直桿的一端通過銷釘與梁架31直接鉸接，另一端與梯形板37鉸接。工作時，工作平臺在液壓馬達 30的驅動下，工作平臺16與梁架31相對保持平行舉降。
對照圖1，圖4，所述橫向移動機構由工作平臺16、螺桿36、螺母20、移動平臺6、滾輪軸19、承載滾輪38、螺母和墊圈35、液壓馬達15組成；液壓馬達15固定安裝在工作平臺 16上，液壓馬達15的輸出軸通過凸緣聯軸器與螺桿36 —端緊固，螺桿36由滑動軸承座25 支撐，滑動軸承座25固定安裝在工作平臺16上，螺母35固定安裝在移動平臺6的底部，與螺桿36嚙合，構成了滑動螺旋機構。同時，在移動平臺6的側板安裝有滾輪軸19及承載滾輪38，由螺母和墊圈35定位。工作時，伺服系統接收木薯位置信號并驅動液壓馬達15轉動，液壓馬達15的輸出軸將轉速信號傳給螺桿36，螺母20及移動平臺6在木薯后方所在位置IOcm停下來，夾頭34開始工作。
對照圖1，圖5，所述豎直方向振動機構的導向桿由移動平臺6、外套筒13、內套筒 14、彈簧17、框架18組成；彈簧17 —端勾在帶孔的螺栓12上，另一端勾在移動平臺6的焊板上；內套筒14和外套筒13配合使框架18保持與移動平臺6法向移動；內套筒14和外套筒13與彈簧17組合完成豎直方向振動。
對照圖1，圖6，所述豎直方向振動機構的振動部件由偏心輪10、液壓馬達7、凸緣聯軸器8、偏心輪軸9、摩擦片11、框架18組成；液壓馬達7的輸出軸通過凸緣聯軸器8與偏心軸9緊固，偏心輪軸9與偏心輪10通過平鍵緊固；摩擦片11緊固在框架18上；工作時，5偏心輪10頂住摩擦片11中心，摩擦片11下行時彈簧17回位，如此反復。
對照圖1，圖7，所述夾持機構由液壓油缸33、楔形塊、夾頭34、彈簧A組成。液壓油缸33的輸出軸與楔形塊花鍵連接，與回位彈簧A共同控制夾具夾放。
所述拔起速度可控的木薯塊根收獲機工作原理是
木薯塊根收獲作業前，先砍斷木薯莖稈，保留20-30cm長度的莖稈。塊根收獲作業時，收獲機在拖拉機牽引作用下向前移動，挖掘鏟插入土中耕松土壤，后由夾持機構的夾頭夾緊塊根上部保留的莖稈，通過電液控制裝置按規定的轉速規律控制齒輪驅動機構轉動， 帶動平行四桿提升機構向后方轉動，使夾持機構提升，拔起塊根，同時，通過電液控制裝置按規定的轉速控制豎直方向振動機構的液壓馬達轉動，驅動偏心輪轉動，使豎直方向振動機構的框架及夾頭產生豎直方向振動，使木薯塊根按一定的提升速度規律和抖動規律，一邊拔起一邊抖動完成拔起收獲作業，達到省力，塊根損失少，土薯分離干凈的目的。此外，通過電液控制裝置控制橫向移動機構的液壓馬達轉動，使橫向移動機構產生左右橫向移動， 保證夾頭能準確夾著莖稈，減少塊根收獲損失。
權利要求
1.拔起速度可控的木薯塊根收獲機，其特征是，該收獲機由懸掛架、挖掘鏟、機架、塊根拔起裝置、電液控制裝置組成，挖掘鏟安裝在懸掛架前桿的下方，機架和懸掛架鉸接，用鋼鏈限制機架相對懸掛架的縱向位移，塊根拔起裝置安裝在機架上，整體與拖拉機懸掛裝置三點連接，所述挖掘鏟由雙翼深松鏟和鏟柱組成，用螺栓固定在懸掛架前桿的下方， 所述機架由梁架、后支撐輪組成，機架和懸掛架鉸接，用鋼鏈限制機架相對懸掛架的縱向位移，后支撐輪安裝在機架后端的兩側，所述塊根拔起裝置包括齒輪驅動機構、驅動速度可控的平行四桿提升機構、移動速度可控的橫向移動機構、振動速度和振動頻率可控的豎直方向振動機構和夾持機構，所述齒輪驅動機構由液壓馬達、聯軸器、軸承、傳動齒輪以及齒輪軸組成，液壓馬達通過螺栓固定安裝在機架的梁架上，液壓馬達的輸出軸與小齒輪花鍵連接，大齒輪與齒輪軸花鍵連接，齒輪軸的兩端安裝在機架后端的兩軸承上，所述驅動速度可控的平行四桿提升機構由前直桿、后直桿和梯形板組成，前直桿和后直桿與梯形板鉸接，前直桿與機架鉸接，后直桿與齒輪驅動機構的齒輪軸固接，所述移動速度可控的橫向移動機構由平臺底板、液壓馬達、聯軸器、螺桿、螺母、軸承、 承載滾輪、移動平臺組成，所述平臺底板與平行四桿提升機構的梯形板固接，液壓馬達安裝在平臺底板上，螺桿的一端與液壓馬達的輸出軸通過聯軸器連接，另一兩端緊固在平臺地板上的軸承上，螺母與移動平臺固接，承載滾輪安裝在移動平臺的側板上，與平臺底板接觸，移動平臺上方安裝有導向桿，所述振動速度和振動頻率可控的豎直方向振動機構由液壓馬達、聯軸器、軸承、偏心輪軸、偏心輪、摩擦片、導向套筒、彈簧、框架組成，其緊固框架上的導向套筒與移動平臺上的導向桿配套安裝，偏心輪與偏心輪軸花鍵連接，與框架上的摩擦片接觸，偏心輪軸的一端與液壓馬達的輸出軸通過聯軸器連接，另一端緊固在移動平臺上的軸承上，彈簧固定安裝在框架與移動平臺之間，所述夾持機構由夾頭、直桿、彈簧、楔形塊、油缸組成，其直桿與振動速度和振動頻率可控的豎直方向振動機構的框架固接，楔形塊固接在油缸的輸出軸上。所述電液控制裝置由傳感器、單片機、A/D、電液伺服閥、D/A組成，其箱體固定安裝在拖拉機上。
2.根據權利要求1所述的拔起速度可控的木薯塊根收獲機，其特征是，所述挖掘鏟的鏟柱的間距為壟寬。
3.根據權利要求1所述的拔起速度可控的木薯塊根收獲機，其特征是，所述驅動速度可控的平行四桿提升機構的機架上設有定位板。
4.根據權利要求1所述的拔起速度可控的木薯塊根收獲機，其特征是，所述懸掛架為一三角形桿件結構。
全文摘要
拔起速度可控的木薯塊根收獲機，該收獲機的懸掛架為一三角形桿件結構，與拖拉機懸掛裝置三點連接。挖掘鏟由雙翼深松鏟和鏟柱組成，用螺栓固定在懸掛架前桿的下方。機架由梁架、后支撐輪組成，和懸掛架鉸接，用鋼鏈限制機架相對懸掛架的縱向位移。塊根拔起裝置包括齒輪驅動機構、平行四桿提升機構、橫向移動機構、豎直方向振動機構和夾持機構，前直桿與機架鉸接，后直桿與軸承連接；電液控制裝置由傳感器、單片機、A/D、電液伺服閥、D/A組成，控制液壓馬達的轉速及規律，同時控制油缸的動作。采用本發明收獲木薯塊根省力、損失少、土薯分離干凈。
文檔編號A01D33/12GK102498815SQ20111036405
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月16日 優先權日2011年11月16日
發明者楊堅, 楊望, 王秋羽, 賈豐云, 趙家琦, 鄭曉婷 申請人:廣西大學