一种大蒜联合收获浮动切根装置的制作方法

本发明涉及农业机械领域，具体来说，是一种大蒜联合收获切根装置。

背景技术：

大蒜是我国重要的经济作物和极具竞争力的出口创汇产品。我国大蒜常年种植面积、产量、出口量均位居世界第一。近年来，由于人工收获大蒜成本升高、劳动强度大，大蒜生产成本居高不下，农民对大蒜机械化收获设备需求迫切。目前，国内市场尚无大蒜联合收获设备，少数大蒜联合收获样机仍处于研发阶段，主要原因就是机械化切根技术难题没有解决。机械化切根是大蒜联合收获设备亟需破解的主要难题，也是技术难度最大的作业环节。查阅国内外相关资料，均无可以实现机械化切根作业的大蒜收获产品。

现有专利cn201410335115.6/cn201410335084.4/cn201410335126.4等，均为滚动式切割(即切刀绕转轴旋转，刀刃平行于回转轴或略带一定倾斜角度)，实际应用效果不好，很难应用于实际生产中。问题如下：第一，该类切根装置仅在蒜头下球面位于切刀回转面的最高点时，才能获得最短的根系切割效果，此外，由于每根根系只能经过最高点一次，被切割次数少，因而存在漏切现象。第二，该类切根装置为了达到滑切效果，刀刃通常与回转轴设计有一定角度，这就导致“刃口中部距回转轴线距离最近”，即刃口中部切削点距离蒜头最远，使得该处比其他部位切割后残留根须长，无法获得最短切割效果。第三，均为无支撑切割(即根一端生长在蒜头上，另一端无支撑处于自由状态)，根系存在飘动可能，降低切刀对根系的作用力。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种大蒜联合收获浮动切根装置，使得根系切净率、切割效率、有效切割力等切割指标能够得到显著的提升。

本发明的目的是这样实现的：一种大蒜联合收获浮动切根装置，包括夹持链、对齐链以及浮动切根主体部件，所述浮动切根主体部件包括固定设置的安装框架，以及向蒜头输送反方向倾斜设置的、圆罩结构的防护网罩；

所述安装框架上安装有数个浮动弹簧，所述浮动弹簧托住并连接设于防护网罩下侧的连接架；

所述防护网罩内置有靠近其顶壁的刀盘，以及支托并固定刀盘的刀盘底座组件，所述安装框架安装有驱使刀盘底座组件和刀盘围绕防护网罩中心轴线进行高速旋转的旋转驱动部件；

所述防护网罩顶壁设置为密布若干顶部栅孔的网状结构，且其顶部中心部分设置为上下贯通的圆孔结构，以定位蒜头，所述防护网罩的顶部中心部分正对对齐链的中心，所述顶部栅孔由前向后贯穿防护网罩顶壁以及防护网罩侧壁的上部。

进一步地，所述防护网罩顶壁具有若干顶部栅条，任意相邻两顶部栅条相互间隔并形成所述顶部栅孔，对应防护网罩顶部中心部分的部分顶部栅条向下弯折，以形成与蒜头下球面相匹配的、并可托住蒜头下球面的定位结构。

进一步地，所述顶部栅孔由三段组成，中间的一段为平行于蒜头输送方向的直线孔结构，所述顶部栅孔的前段圆弧形结构与后段圆弧形结构在拱起方向上相反，并顺应刀盘的旋转切割方向拱起，所述刀盘上布置有若干个以其旋转中心为准环向均布的切刀组件。

进一步地，所述切刀组件包括正对顶部栅孔的横刀和竖刀，所述横刀平行于防护网罩顶壁并靠近防护网罩顶壁，以刀盘旋转轴线为准的轴向视角看，所述横刀相对于刀盘旋转的反方向倾斜20°，所述竖刀平行于刀盘的旋转轴线并靠近防护网罩侧壁。

进一步地，上述驱使刀盘底座组件和刀盘旋转的旋转驱动部件包括：

驱动电机，安装在安装框架上；

传动机构，与驱动电机的输出轴传动连接，其输出侧具有输出轴；

传动轴，穿过并固定连接刀盘底座组件，并同轴转动穿接连接架；

其中，所述传动轴与输出轴活动套接，且传动轴沿输出轴轴向伸缩活动设置。

进一步地，所述传动机构包括：

平键套，竖直设置，并套装在驱动电机的输出主轴上；

球形内套，同轴套装在平键套上，其外侧设置为球面结构，并具有数条沿球形内套外侧球面的经线方向贯穿延伸的内套滚道，上述球形内套的所有内套滚道以平键套的轴线为准沿周向均布；以及

球形外壳，其内外面设置为同心的球面，所述球形内套处于球形外壳的内腔中并与球形外壳内球面留有自由间隙，所述球形外壳内球面具有数条外壳滚道，所述外壳滚道沿球形外壳内球面的经线方向贯穿延伸，所述外壳滚道与内套滚道数量相等并一一正对匹配；

其中，所述球形外壳与球形内套之间的自由间隙中设有一球形保持架以及数个滚珠，所述球形保持架上设有数个穿装孔，所述滚珠一一活动地安装在穿装孔中，每个滚珠同时滚动接触与其对应的外壳滚道、内套滚道；所述球形外壳通过滚珠与球形内套活动配合，并相对于球形内套活动；

所述球形外壳上侧固定安装有上支架，所述输出轴固定于上支架上，所述球形外壳的旋转轴线与输出轴的旋转轴线重合。

进一步地，所述刀盘底座组件包括安装座、平台板以及数根立柱，所述安装座整体为圆环结构，所述安装座支撑并固定连接刀盘，所述平台板为圆板结构，所述安装座处于平台板正上方并与平台板同轴设置，所述安装座、平台板上下间隔布置，所述平台板通过立柱支撑并固定连接安装座，所述传动轴同轴固定连接平台板下表面中心，所述平台板上表面固定有若干以其中心轴线为准周向均布的弧形叶片，所述弧形叶片设置为弧形板结构，且沿平台板的旋转方向拱起。

进一步地，所述刀盘还包括整体为圆环形结构的、固定设置在刀盘底座组件上的刀组安装架，以及若干一一对应切刀组件的双刀安装块，所述横刀和竖刀可拆卸地安装在双刀安装块上，所有双刀安装块以刀组安装架的中心为准周向均布。

进一步地，所述传动轴由上下两部分组成，所述传动轴的上部分穿过并固定连接刀盘底座组件，并同轴转动穿接连接架，所述传动轴的下部分设置为断面结构是方形的方轴，所述输出轴设置为轴套结构并具有方形孔，所述传动轴的方轴活动套装在所述输出轴的方形孔内。

进一步地，所述防护网罩顶面与蒜头输送方向的夹角为10°。

本发明的有益效果在于：

1、使得切割效率得到显著的提升，安装方式精巧、简便；

2、利用浮动弹簧的可变形特点，以及能够进行适应性调整的传动机构，防护网罩在受蒜头的冲击作用时能够进行适应性浮动(也即仿形浮动)，刀盘、刀盘底座组件也能随着防护网罩进行适应性浮动，且能够在任意方向上进行浮动，具有很好的浮动自由度，具有很好的工艺灵活性；

3、根系切净率得到显著的提升，刀盘高速旋转，大蒜根系群先后经过竖刀两次切割、横刀两次切割，提高了切割次数和根系切净率，同时，以刀盘旋转轴线为准的轴向视角看，横刀相对于刀盘旋转的反方向倾斜一定角度，横刀可以对大蒜根系群形成滑切，提升了单次切割成功率；

4、防护网罩倾斜设置，可以保证蒜头抵压防护网罩时，防护网罩在蒜头较小抵压力作用下，就可以跟随蒜头下球面进行仿形浮动；

5、顶部栅孔由前向后贯穿防护网罩顶壁以及防护网罩侧壁的上部，便于引导大蒜根系穿过其中，以便刀盘旋切，而且对应防护网罩的顶部中心部分的部分顶部栅条向下弯折，以形成与蒜头下球面相匹配的、并可托住蒜头下球面的定位结构，便于在切割时对蒜头进行定位，另外，在蒜头经过防护网罩的过程中，顶部中心部分前侧的顶部栅条起到初步对大蒜根系群进行梳理的作用，且依次经过竖刀、横刀的切割作用，顶部中心部分后侧的顶部栅条相当于“梳子”一样的结构，可对经过前两次切割后杂乱的大蒜根系群进行再次梳理，使得大蒜根系群中的根须穿入顶部栅孔中，从而提高切刀组件(横刀、竖刀)对大蒜根系群的切净率；

6、刀盘的旋转驱动部件中的传动机构具有很好的灵活性，能够很好地适应防护网罩和刀盘的浮动状态，并始终保障传动的效率与精度，其中，传动轴可相对于输出轴进行轴向移动，以适应防护网罩、刀盘的轴向偏移，球形外壳可随同输出轴围绕球形内套进行经向移动，以适应防护网罩、刀盘的侧向偏移。

附图说明

图1是本发明的整体布局示意图。

图2是夹持链与浮动切根主体部件的对中布置示意图。

图3是浮动切根主体部件的立体示意图。

图4是浮动切根主体部件的结构示意图。

图5是浮动切根主体部件的前侧视图。

图6是浮动切根主体部件的俯视图。

图7是换向传动机构的纵剖结构图。

图8是换向传动机构的分解示意图。

图9是防护网的结构示意图。

图10是刀盘底座组件的结构示意图。

图11是刀盘底座组件的布置示意图。

图12是切刀组件在刀盘上的立体布置示意图。

图13是切刀组件在刀盘上的俯视示意图。

图14是切刀组件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-14和具体实施例对本发明进一步说明。

如图1、2所示，一种大蒜联合收获浮动切根装置，包括夹持链1、对齐链2以及浮动切根主体部件3。

如图3-6所示，上述浮动切根主体部件3包括固定设置的安装框架12，以及向蒜头输送反方向倾斜设置的、圆罩结构的防护网罩10。防护网罩10顶面与蒜头输送方向的夹角为10°，以免大蒜在输送过程中直接撞击防护网罩10。防护网罩10倾斜设置，可以保证蒜头抵压防护网罩10时，防护网罩10在蒜头较小抵压力作用下，就可以跟随蒜头下球面进行仿形浮动。

上述安装框架12上安装有3个浮动弹簧11，浮动弹簧11托住并连接设于防护网罩10下侧的连接架7。

上述防护网罩10内置有靠近其顶壁的刀盘9，以及支托并固定刀盘9的刀盘底座组件8，安装框架12安装有驱使刀盘底座组件8和刀盘9围绕防护网罩10中心轴线进行高速旋转的旋转驱动部件。

如图6、9所示，上述防护网罩10顶壁设置为密布若干顶部栅孔10b的网状结构(从上往下看类似于梳子状结构),且其顶部中心部分10c设置为上下贯通的圆孔结构,以定位蒜头，防护网罩10的顶部中心部分10c正对对齐链2的中心，按照大蒜的输送方向，顶部栅孔10b由前向后贯穿防护网罩10顶壁以及防护网罩10侧壁的上部。

上述防护网罩10顶壁具有若干顶部栅条10a，任意相邻两顶部栅条10a相互间隔并形成顶部栅孔10b，上述顶部栅孔10b由三段组成，中间的一段为平行于蒜头输送方向的直线孔结构，顶部栅孔10b的前段圆弧形结构与后段圆弧形结构在拱起方向上相反，并顺应刀盘9的旋转切割方向拱起，对应防护网罩10的顶部中心部分10c的部分顶部栅条10a向下弯折，以形成与蒜头下球面相匹配的、并可托住蒜头下球面的定位结构，向下弯折的部分顶部栅条10a形成球面造型，可以准确定位蒜头，蒜头下球面在防护网罩10的顶部中心部分10c与上述定位结构紧密贴合，可使大蒜根系群能够顺利地从顶部栅孔10b的前段进入顶部栅孔10b的后段内，以备切割，且有利于防护网罩10的仿形浮动。作业时，蒜头抵压防护网罩10，使得连接架7跟随防护网罩10同步摆动，并压缩或者拉伸3个浮动弹簧11，此外，由于刀盘底座组件8也与连接架7装配在一起，因此刀盘9也跟随防护网罩10同步浮动。

如图12所示，刀盘9上布置有若干个以其旋转中心为准环向均布的切刀组件901。

如图12-14所示，上述切刀组件901包括正对顶部栅孔10b的横刀901a和竖刀901b，横刀901a平行于防护网罩10顶壁并靠近防护网罩10顶壁，留有1mm间隙，以刀盘9旋转轴线为准的轴向视角看，横刀901a相对于刀盘9旋转的反方向倾斜β＝20°，使得横刀901a能够对大蒜根系进行滑切，提升了单次切割成功率，竖刀901b平行于刀盘9的旋转轴线并靠近防护网罩10侧壁，留有1mm间隙。

结合图4、7、8所示，上述驱使刀盘底座组件8和刀盘9旋转的旋转驱动部件包括：

驱动电机4，安装在安装框架12上；

传动机构5，与驱动电机4的输出轴传动连接，其输出侧具有输出轴507；

传动轴6，穿过并固定连接刀盘底座组件8，并同轴转动穿接连接架7。

其中，上述传动轴6与输出轴507活动套接，且传动轴6沿输出轴507轴向伸缩活动设置；传动轴6由上下两部分组成，传动轴6的上部分穿过并固定连接刀盘底座组件8，传动轴6的下部分设置为断面结构是方形的方轴，输出轴507设置为轴套结构并具有方形孔，传动轴6的方轴活动套装在输出轴507的方形孔内。

上述传动机构5包括：

平键套501，竖直设置，并套装在驱动电机4的输出主轴上；

球形内套502，同轴套装在平键套501上，其外侧设置为球面结构，并具有数条沿球形内套502外侧球面的经线方向贯穿延伸的内套滚道502a，上述球形内套502的所有内套滚道502a以平键套501的轴线为准沿周向均布；

球形外壳505，其内外面设置为同心的球面，球形内套502处于球形外壳505的内腔中并与球形外壳505内球面留有自由间隙，球形外壳505内球面具有数条外壳滚道505a，外壳滚道505a沿球形外壳505内球面的经线方向贯穿延伸，外壳滚道505a与内套滚道502a数量相等并一一正对匹配。

其中，上述球形外壳505与球形内套502之间的自由间隙中设有一球形保持架503以及数个滚珠504，球形保持架503上设有数个穿装孔503a，滚珠504一一活动地安装在穿装孔503a中，每个滚珠504同时滚动接触与其对应的外壳滚道505a、内套滚道502a；球形外壳505通过滚珠504与球形内套502活动配合，并相对于球形内套502活动；传动时球形外壳505的旋转轴线与输出轴507的旋转轴线重合。

上述球形外壳505上侧固定安装有上支架506，输出轴507固定于上支架506上。

在驱动电机4输出动力时，驱动电机4输出动力，带动球形内套502进行旋转，球形内套502带动球形外壳505进行旋转，球形外壳505与输出轴507进行同步旋转，从而带动传动轴6进行旋转，从而带动刀盘底座组件8、刀盘9进行旋转，以形成旋切作用。

如图10-11所示，上述刀盘底座组件8包括安装座801、平台板803以及数根立柱802，安装座801整体为圆环结构，安装座801支撑并固定连接刀盘9，平台板803为圆板结构，安装座801处于平台板803正上方并与平台板803同轴设置，安装座801、平台板803上下间隔布置，平台板803通过立柱802支撑并固定连接安装座801，传动轴6同轴固定连接平台板803下表面中心，平台板803上表面固定有若干以其中心轴线为准周向均布的弧形叶片804，弧形叶片804设置为弧形板结构，且沿平台板803的旋转方向拱起。若干弧形叶片804相当于形成了一台小型的风扇，在整个刀盘底座组件8转动时，若干弧形叶片804可产生离心风力，将断根、碎根、土杂向四周吹散，避免断根、碎根、土杂堆积在平台板803上。

如图12-14所示，上述刀盘9还包括整体为圆环形结构的、固定设置在刀盘底座组件8上的刀组安装架904，以及若干一一对应切刀组件901的双刀安装块903，横刀901a和竖刀901b均通过膨胀扣902可拆卸地安装在双刀安装块903上，横刀901a、竖刀901b两侧设有卡槽，可以通过卡槽卡在双刀安装块903内，仅需一个膨胀扣902即可将横刀901a、竖刀901b锁紧，安装牢固、拆换方便；所有双刀安装块903以刀组安装架904的中心为准周向均布，横刀901a、竖刀901b均相对于双刀安装块903向外倾斜α＝20°，以增强切割大蒜根系的效果。竖刀901b、横刀901a均为双刃刀，当竖刀901b或横刀901a一侧刃口磨损后，将其旋转180°即可安装启用另一侧刃口。

田间种植的蒜株经过挖拔起秧后，由夹持链1夹持蒜株茎秆并向后输送，蒜株在对齐链2作用下实现蒜头顶部对齐，即蒜头顶部紧贴对齐链2沿直线排列并依次向后输送，随后蒜头底部挤压防护网罩10，防护网罩10和刀盘9随着蒜头的运动而产生仿形浮动，大蒜的根须沿着顶部栅孔10b，先接近并穿过防护网罩10侧壁，由竖刀901b实现对大蒜根系群的初步切割，经过初步切割后根系的残留长度在1cm以内，随着大蒜的向后输送，防护网罩10紧贴蒜头下球面进行仿形浮动，大蒜的根系在防护网罩10的顶部栅孔10b中由前向后滑动，随着刀盘9的高速旋转，横刀901a不断切割大蒜根系群，随后蒜头进入防护网罩10的顶部中心部分10c，顶部中心部分10c为球面造型且为上下通孔，之前被防护网罩10阻挡和漏切的根系被自由释放，随后蒜头继续向后输送，被释放的根系经过梳理重新穿入顶部栅孔10b内，由横刀901a再次对根系切割，竖刀901b亦可再对根系切割一次，直到大蒜完全离开防护网罩10。

以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护范围之内。