一种新型仿生摘穗辊式甜玉米摘穗机构的制作方法

本实用新型属于属农业机械技术领域，特别涉及一种新型仿生摘穗辊式甜玉米摘穗机构。

背景技术：

2016年，国内甜玉米总量达到100万公顷，不仅如此，今后几年甜玉米需求量和出口量都有可能增加，国内种植规模还会扩大。按照我国的消费水平以及人口数量计算，我国种植甜玉米潜力将达到1500万亩，每亩创造纯产值按600元计算，将创造90亿元巨大市场。随着甜玉米种植规模的扩大，甜玉米生产机械化却没有实现，目前甜玉米的生产过程还依靠人力，尤其是收获过程完全依靠人工完成，极大的增加了农户的劳动负担，也严重阻碍了甜玉米种植技术的推广。

由于甜玉米采收的特殊作业环境以及国内研究的缺乏，甜玉米收获机械的研制基本上处于空白状态，现有甜玉米收获机割台中的夹持摘穗机构是由对应的两组夹持管错开后由主动带轮上所安装的液压马达驱动，带动被动带轮和拨禾盘转动，带穗玉米秸秆被拨禾盘夹住，并被主动带轮和被动带轮上的皮带夹紧，再由摘穗辊上安装的液压马达带动摘穗辊摘穗，两组皮带是同向运动的。但是该机构结构复杂，需要两组液压马达同时提供动力，提高了生产成本，生产效益低。甜玉米收获机械的关键部件为摘穗机构，现有摘穗设备对甜玉米进行摘穗作业时。其摘穗效果不够理想、摘穗损失大、对果穗损伤严重和机械作业效率低等问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决技术背景中所述甜玉米摘穗时，摘穗效果不够理想、摘穗损失大、对果穗损伤严重和机械作业效率低等问题，提供一种新型仿生摘穗辊式甜玉米摘穗机构。

本实用新型的技术方案为：一种新型仿生摘穗辊式甜玉米摘穗机构，包括机架以及按照从上到下的顺序依次置于机架上的摘穗装置、植株夹持装置、和割禾装置，动力由液压马达提供；

所述机架中，左右两个互相平行的横梁Ⅰ和前后两个互相平行纵梁Ⅰ组成矩形机架底框，两个横梁Ⅰ的外侧面焊接耳板，耳板设置直径为14mm的螺纹孔Ⅰ，配合螺栓将整个机构连接于甜玉米收获机机架上，前端纵梁Ⅰ贯穿设置直径为8mm的螺纹孔Ⅱ，两个竖梁Ⅰ与矩形机架底框固定连接，且两竖梁Ⅰ之间的存在夹角为10°～20°，两个竖梁Ⅱ焊接在两个横梁Ⅰ上表面，竖梁Ⅱ上端与纵梁Ⅱ固定连接，纵梁Ⅱ的中部设置液压马达座Ⅰ，液压马达座Ⅰ凹圆面均匀设置直径为8mm的四个螺纹孔Ⅲ，机架中部倾斜布置两个斜梁Ⅰ，其倾斜度为40°～50°，其一端与前端纵梁Ⅰ上表面固定连接，另一端固定连接于竖梁Ⅰ上表面，斜梁Ⅰ靠近两端面的上表面焊接有连接座，两个斜梁均焊接有两个连接座，连接座贯穿设置有直径为10mm的螺纹孔Ⅳ，六个直径为12mm的螺纹孔Ⅳ均匀布置在连接座的两侧，每列布置三个螺纹孔Ⅳ，斜梁Ⅰ中部的上表面固定连接有两个互相平行的横梁Ⅱ，两个横梁Ⅱ的一端连接有三角纵梁Ⅰ，三角纵梁Ⅰ的一端布置摘穗辊座，两个摘穗辊座配合三角纵梁Ⅱ连接的两个摘穗辊座，用于安装摘穗装置，摘穗辊座上焊接有辊中心轴，轴长度为30mm，竖梁Ⅰ之间焊接有纵梁Ⅲ，纵梁Ⅲ与距横梁Ⅰ的上表面之间的距离为400mm～450mm，两个斜梁Ⅰ的上端焊接与斜梁Ⅰ垂直的两个斜梁Ⅱ，两个斜梁Ⅱ上端设置有三角纵梁Ⅱ和液压马达座Ⅱ，液压马达座Ⅱ垂直于斜梁Ⅱ，液压马达座Ⅱ的凹圆面上设置有贯穿的直径为8mm的螺纹孔Ⅴ,机架的长度为800～910mm，宽度为150～200mm，高度为1000～1100mm；

所述摘穗装置主要由两个摘穗辊组成，摘穗辊轴表面焊接有仿生摘穗螺旋，摘穗螺旋模仿人手将植株夹持装置送上的甜玉米植株由上往下的进行摘穗，两条摘穗螺旋均布于摘穗辊轴上，摘穗辊轴两端有轴孔，轴孔深度为40mm，直径为30mm，与辊中心轴配合安装，两个小型的BMM-8液压马达安装在摘穗辊座上，为两个摘穗辊提供动力源；

所述植株夹持装置由左夹持单链、BMR--L液压马达、右夹持双链组成，左夹持单链中，夹持链均布十枚拉茎钩链节，上滑槽座和下滑槽座通过M12×45螺栓连接在斜梁Ⅰ上的连接座上，上滑槽座中安装有滑块Ⅰ，弹簧Ⅰ长度为80mm，其一端连接滑块Ⅰ，另一端套于M18×60螺栓，滑块Ⅰ上表面焊接有从动齿轮轴，其直径为40mm，高度为60mm，从动链轮轴上表面有螺纹孔Ⅵ，滑块Ⅰ、弹簧Ⅰ、M18×60螺栓、从动链轮轴构成从动轮张紧装置，从动链轮轴上安装从动链轮，限位板与M8×32螺栓配合，安装于从动链轮轴，限制从动链轮的轴向移动，下滑槽座中安装有滑块Ⅱ，弹簧Ⅱ长度为40mm，其一端连接滑块Ⅱ，另一端套于M18×45螺栓，滑块Ⅱ上表面焊接有主动链轮轴，其直径为30mm，高度为60mm，主动链轮轴上表面有螺纹孔Ⅵ，滑块Ⅱ、弹簧Ⅱ、M18×45螺栓、主动链轮轴构成主动轮张紧装置，主动链轮轴上安装主动链轮，夹持链与两链轮配合，两链轮的传动比i＝1.6～2.0，对左夹持链俯视，其夹持链顺时针转动，右夹持双链的结构与左夹持单链结构类似，下夹持链和上夹持链之间距离为100mm，两夹持链同步转动，且与夹持链转速相同，两个BMR-80-L液压马达为左夹持单链和右夹持双链提供动力，两个BMR-80-L液压马达安装于液压马达座Ⅱ上，利用四个M8×32螺栓将BMR-80-L液压马达连接；

所述割禾装置由一个四杆机构完成玉米茎秆的收割，纵梁Ⅱ上布置有液压马达座Ⅰ，用于安装驱动四杆收割机构运作的BMR-80-L液压马达，圆盘套装在BMR-80-L液压马达输出轴上，圆盘通过M6×24螺栓与圆盘曲柄连接，将动力传递到四杆收割机构，收割刀杆的末端与圆盘曲柄依靠连接销形成转动连接，刀杆中部与刀杆导轨形成滑动连接，刀杆导轨与导轨座形成转动连接，导轨座通过M6×18螺栓与机架的纵梁Ⅰ连接，在圆盘曲柄的驱动下，使刀杆左右摆动，切割玉米茎秆；

优选的，摘穗螺旋为渐开线螺旋，摘穗辊自转过程中，玉米果穗由下向上传送，果穗与玉米茎秆的夹角被摘穗螺旋逐渐扩大，最后完成摘穗作业，四杆机构模拟人手持割刀对玉米进行收割作业，割刀左右摆动对玉米茎秆进行收割，割刀左右摆动对玉米茎秆进行收割，以配合后续作业。

优选的，所述摘穗辊中，左右两摘穗辊之间的最小距离为35～45mm，其转速为120r/min，为低速转动，以避免摘穗辊对玉米果穗的损伤。

优选的，所述左夹持单链和右夹持双链的链间距为0mm，且三段夹持链间距为15～20mm，对切割下的玉米茎秆形成三接触点，构成杠杆结构进行稳定夹持。

优选的，所述拉茎钩由链节轴、拉茎曲面、拉茎钩主体，拉茎钩高度为45～50mm，实现对茎秆的收集以及辅助夹持。

优选的，所述割刀距离地面距离不大于130mm，割刀作开刃处理，利于对玉米茎秆进行收割。

工作时，启动液压泵为液压马达提供液动力，驱动BMR-80-L液压马达和BMM-8液压马达转动，驱动夹持装置、摘穗装置、割禾装置空载运转待整机平稳运行，驱动甜玉米收获机整机前进，割禾装置的割刀左右摆动实现对甜玉米茎秆的切割，同时夹持装置将切割下的甜玉米茎秆夹持，随着倾斜的夹持装置，玉米茎秆被传送到摘穗装置之间，两相对运动的摘穗辊对甜玉米果穗进行摘穗作业。

本实用新型的有益效果为：本实用新型采用具有仿生效果的四杆机构割禾装置，进行茎秆切割，倾斜的夹持装置将切割下的玉米茎秆向上传送，对向转动的仿生摘穗辊对玉米果穗进行采摘，实现甜玉米果穗的无损高效收获，该机不仅采摘效率高，而且采摘损失率低、流畅性好、果穗损伤小，适用于甜玉米主产区的甜玉米收获并减轻甜玉米种植户的劳动强度。

附图说明

图1为本实用新型的仿生摘穗辊式甜玉米摘穗机构的立体结构图；

图2为本实用新型的机架的立体结构示意图；

图3为图2所示的机架局部立体结构示意图；

图4为本实用新型的摘穗装置的立体结构示意图；

图5为图4所示的摘穗辊的立体结构示意图；

图6为本实用新型的夹持装置立体结构示意图；

图7为图6所示的左夹持单链的立体结构示意图；

图8为图6所示的夹持链底座的立体结构示意图；

图9为图6所示的右夹持双链的立体结构示意图；

图10为图6所示的拉茎链的立体结构示意图；

图11为图6所示的拉茎钩的立体结构示意图；

图12为本实用新型的割禾装置的安装示意图；

图13为本实用新型的四杆机构割禾装置的立体结构示意图。

图中：1--机架，2--左夹持单链，3--BMR-80-L液压马达，4--摘穗辊，5--右夹持双链，6--四杆机构，101--耳板，102--横梁Ⅰ，103--螺纹孔Ⅰ，104--竖梁Ⅰ，105--纵梁Ⅰ，106--螺纹孔Ⅱ，107--竖梁Ⅱ，108--纵梁Ⅱ，109--螺纹孔Ⅲ，110--液压马达座Ⅰ，111--连接座，112--螺纹孔Ⅳ，113--横梁Ⅱ，114--三角纵梁Ⅰ，115--摘穗辊座，116--辊中心轴，117--斜梁Ⅰ，118--纵梁Ⅲ，119--斜梁Ⅱ，120--三角纵梁Ⅱ，121--液压马达座Ⅱ，122--螺纹孔Ⅴ，201--拉茎钩链节，2011--链节轴，2012--拉茎曲面，2013--拉茎钩主体，202--夹持链，203--上滑槽座，204--M8×32螺栓，205--限位板，206--从动链轮，207--M12×45螺栓，208--弹簧Ⅰ，209--弹簧Ⅱ，210--主动链轮，211--下滑槽座，212--M18×60螺栓，213--螺纹孔Ⅵ，214-主动链轮轴，215--从动齿轮轴，216--滑块Ⅰ，217--滑块Ⅱ，218--M18×45螺栓，301--M8×32螺栓，401--仿生摘穗螺旋，402--摘穗辊轴，403--BMM-8液压马达，404--轴孔，501--下夹持链，502--上夹持链，601--圆盘，602--刀杆导轨，603--收割刀杆，604--导轨座，605--M6×18螺栓，606--连接销，607--圆盘曲柄，608--M6×24螺栓。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型的具体结构和工作过程进行描述。

如图1所示，新型仿生摘穗辊式甜玉米摘穗机构主要由摘穗装置、植株夹持装置、割禾装置构成，摘穗装置、植株夹持装置、割禾装置按照从上到下的顺序依次置于机架1，动力由液压马达提供。

如图2、图3所示，机架1的左右两个互相平行的横梁Ⅰ102和前后两个互相平行纵梁Ⅰ105组成矩形机架底框，两个横梁Ⅰ102的外侧面焊接耳板101，耳板101设置直径为14mm的螺纹孔Ⅰ103，配合螺栓将整个机构连接于甜玉米收获机机架上，前端纵梁Ⅰ105贯穿设置直径为8mm的螺纹孔Ⅱ106，两个竖梁Ⅰ104与矩形机架底框固定连接，且两竖梁Ⅰ104之间的存在夹角为10°～20°，两个竖梁Ⅱ107焊接在两个横梁Ⅰ102上表面，竖梁Ⅱ107上端与纵梁Ⅱ108固定连接，纵梁Ⅱ108的中部设置液压马达座Ⅰ110，液压马达座Ⅰ110凹圆面均匀设置直径为8mm的四个螺纹孔Ⅲ109，机架中部倾斜布置两个斜梁Ⅰ117，其倾斜度为40°～50°，其一端与前端纵梁Ⅰ105上表面固定连接，另一端固定连接于竖梁Ⅰ104上表面，斜梁Ⅰ117靠近两端面的上表面焊接有连接座111，两个斜梁117均焊接有两个连接座111，连接座111贯穿设置有直径为10mm的螺纹孔Ⅳ112，六个直径为12mm的螺纹孔Ⅳ112均匀布置在连接座111的两侧，每列布置三个螺纹孔Ⅳ112，斜梁Ⅰ117中部的上表面固定连接有两个互相平行的横梁Ⅱ113，两个横梁Ⅱ113的一端连接有三角纵梁Ⅰ114，三角纵梁Ⅰ114的一端布置摘穗辊座115，两个摘穗辊座115配合三角纵梁Ⅱ120连接的两个摘穗辊座115，用于安装摘穗装置，摘穗辊座115上焊接有辊中心轴116，轴长度为30mm，竖梁Ⅰ104之间焊接有纵梁Ⅲ118，纵梁Ⅲ118与距横梁Ⅰ102的上表面之间的距离为400mm～450mm，两个斜梁Ⅰ117的上端焊接与斜梁Ⅰ117垂直的两个斜梁Ⅱ119，两个斜梁Ⅱ119上端设置有三角纵梁Ⅱ120和液压马达座Ⅱ121，液压马达座Ⅱ121垂直于斜梁Ⅱ119，液压马达座Ⅱ121的凹圆面上设置有贯穿的直径为8mm的螺纹孔Ⅴ122,机架的长度为800～910mm，宽度为150～200mm，高度为1000～1100mm。

如图4、图5所示，摘穗装置主要由两个摘穗辊4组成，摘穗辊轴402表面焊接有仿生摘穗螺旋401，摘穗螺旋401模仿人手将植株夹持装置送上的甜玉米植株由上往下的进行摘穗，两条摘穗螺旋401均布于摘穗辊轴402上，摘穗辊轴402两端有轴孔404，轴孔404深度为40mm，直径为30mm，与辊中心轴116配合安装，两个小型的BMM-8液压马达403安装在摘穗辊座115上，为两个摘穗辊4提供动力源。

如图6-11所示，植株夹持装置主要由左夹持单链2、BMR-80-L液压马达3、右夹持双链5组成。左夹持单链2中，夹持链202均布10枚拉茎钩链节201，上滑槽座203和下滑槽座211通过M12×45螺栓207连接在斜梁Ⅰ117上的连接座111上，上滑槽座203中安装有滑块Ⅰ216，弹簧Ⅰ208长度为80mm，其一端连接滑块Ⅰ216，另一端套于M18×60螺栓212，滑块Ⅰ216上表面焊接有从动齿轮轴215，其直径为40mm，高度为60mm，从动链轮轴215上表面有螺纹孔Ⅵ213，滑块Ⅰ216、弹簧Ⅰ208、M18×60螺栓212、从动链轮轴215构成从动轮张紧装置，从动链轮轴215上安装从动链轮206，限位板205与M8×32螺栓204配合，安装于从动链轮轴215，限制从动链轮206的轴向移动，下滑槽座211中安装有滑块Ⅱ217，弹簧Ⅱ209长度为40mm，其一端连接滑块Ⅱ217，另一端套于M18×45螺栓218，滑块Ⅱ217上表面焊接有主动链轮轴214，其直径为30mm，高度为60mm，主动链轮轴214上表面有螺纹孔Ⅵ213，滑块Ⅱ217、弹簧Ⅱ209、M18×45螺栓218、主动链轮轴214构成主动轮张紧装置，主动链轮轴214上安装主动链轮210，夹持链202与两链轮配合，两链轮的传动比i＝1.6～2.0，对左夹持链2俯视，其夹持链202顺时针转动，右夹持双链5的结构与左夹持单链2结构类似，下夹持链501和上夹持链502之间距离为100mm，两夹持链同步转动，且与夹持链202转速相同，两个BMR-80-L液压马达3为左夹持单链2和右夹持双链5提供动力，两个BMR-80-L液压马达3安装于液压马达座Ⅱ121上，利用四个M8×32螺栓301将BMR-80-L液压马达3连接。

如图12、图13所示，割禾装置由一个四杆机构6完成玉米茎秆的收割，纵梁Ⅱ108上布置有液压马达座Ⅰ110，用于安装驱动四杆收割机构运作的BMR-80-L液压马达3，圆盘601套装在BMR-80-L液压马达3输出轴上，圆盘601通过M6×24螺栓608与圆盘曲柄607连接，将动力传递到四杆收割机构，收割刀杆603的末端与圆盘曲柄607依靠连接销606形成转动连接，刀杆603中部与刀杆导轨602形成滑动连接，刀杆导轨602与导轨座604形成转动连接，导轨座604通过M6×18螺栓605与机架1的纵梁Ⅰ105连接，在圆盘曲柄607的驱动下，使刀杆603左右摆动，切割玉米茎秆。

此外，本实用新型专利的仿生机构体现在摘穗辊4结构和四杆机构6割禾装置，摘穗螺旋401为渐开线螺旋，摘穗辊4自转过程中，玉米果穗由下向上传送，果穗与玉米茎秆的夹角被摘穗螺旋401逐渐扩大，最后完成摘穗作业，此过程模拟人手摘下玉米，四杆机构模拟人手持割刀对玉米进行收割作业，割刀603左右摆动对玉米茎秆进行收割，以配合后续作业。

同时，摘穗辊4中，左右两摘穗辊4之间的最小距离为35～45mm，其转速为120r/min，为低速转动，以避免摘穗辊对玉米果穗的损伤；左夹持单链2和右夹持双链5的链间距为0mm，严格保证夹持力度，且三段夹持链间距为15～20mm，对切割下的玉米茎秆形成三接触点，构成杠杆结构进行稳定夹持；拉茎钩201由链节轴2011、拉茎曲面2012、拉茎钩主体2013，拉茎钩高度为45～50mm，实现对茎秆的收集以及辅助夹持；割刀603距离地面距离不大于130mm，割刀603作开刃处理，利于对玉米茎秆进行收割。

本实用新型适用于香蕉主产区的香蕉茎秆综合利用。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。