一种用于菊芋联合收获机的根芋分离装置的制作方法

本发明属于农业机械技术领域，尤其是一种用于菊芋联合收获机的根芋分离装置。

背景技术：

菊芋又称洋姜、鬼子姜，菊科向日葵属多年生草本植物。菊芋对环境的适应性强，可以耐严寒、盐碱等，而且其具有巨大的经济价值，所以在国内的种植范围广。菊芋地下部分包括纤维状根和块茎，根系发达，单株产量大。其中菊芋块茎形状变化多样，大小不一，有的呈梨状或不规则椭圆形状，有的还会在表面上形成多个凸起；其纤维状根相互交错连接成一团，所占体积较大并且有一定的弹性。

在国内菊芋机械化收获中，多采用马铃薯挖掘机或菊芋收获机收获，都没有针对菊芋特性的清选装置，仅能获得菊芋块茎和一些较大的纤维状根的混合物，含杂率太高。比如中国专利cn107980326a公开了一种菊芋收获机，但是没有相应的清选装置，仅能完成筛土和把块茎从根上脱离的工作，然后通过人工分选的方式将菊芋块茎从混合物中清选出来，这就提高了菊芋收获的人工成本。

目前对于菊芋块茎收获产业，急需一种用于菊芋联合收获机中，完成将块茎从根茎和断碎秸秆中分离出来，且损伤率低、含杂率低的根芋分离装置。

技术实现要素：

本发明所解决的技术问题在于提供一种用于菊芋联合收获机的根芋分离装置，实现将块茎从根茎和断碎秸秆中分离出来，且损伤率低、含杂率低。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种用于菊芋联合收获机的根芋分离装置，包括安装架、机架、缓冲胶指辊、块茎导向板、间隙调节机构、齿轮箱、液压马达、清杂辊子、液压油缸和间隙控制系统箱，安装架通过螺栓连接或焊接刚性连接在菊芋联合收获机上，机架的前端两侧通过销轴铰接在安装架上，机架可绕安装架做圆周运动，液压油缸的两端分别通过销轴铰接在安装架和机架上；缓冲胶指辊的两端分别通过带座轴承安装在机架远离菊芋联合收获机的一端的两侧板上，缓冲胶指辊的左端在机架侧板外安装有第一链轮；块茎导向板铰接在机架远离菊芋联合收获机的一端，且块茎导向板位于缓冲胶指辊下方；齿轮箱刚性固定在机架左侧板的外侧，液压马达和间隙控制系统箱均刚性固定在机架右侧板的外侧；清杂辊子从靠近菊芋联合收获机至远离菊芋联合收获机依次为清杂辊子ⅰ、清杂辊子ⅱ、清杂辊子ⅲ、清杂辊子ⅳ、清杂辊子ⅴ、清杂辊子ⅵ，且清杂辊子均位于缓冲胶指辊的前侧，其中，清杂辊子ⅰ、清杂辊子ⅲ、清杂辊子ⅴ的两端分别通过带座轴承安装在机架的两侧板上，清杂辊子ⅰ的左端通过链轮与齿轮箱动力输入轴的链轮通过链传动连接，清杂辊子ⅰ的右端通过链轮和平键与液压马达的动力输出轴同轴连接，清杂辊子ⅲ的右端安装双排链轮，清杂辊子ⅴ的右端安装链轮，清杂辊子ⅰ、清杂辊子ⅲ、清杂辊子ⅴ的右端通过链传动两两连接；清杂辊子ⅱ、清杂辊子ⅳ、清杂辊子ⅵ的两端分别通过带座轴承安装在间隙调节机构上，清杂辊子ⅱ、清杂辊子ⅳ、清杂辊子ⅵ的左端均安装有双排链轮，清杂辊子ⅱ、清杂辊子ⅳ、清杂辊子ⅵ的左端通过链传动两两连接，清杂辊子ⅱ的左端通过双排链轮与齿轮箱动力输出轴的链轮通过链传动连接，清杂辊子ⅵ的左端通过双排链轮与缓冲胶指辊左端的第一链轮通过链传动连接，清杂辊子ⅰ、清杂辊子ⅲ、清杂辊子ⅴ与清杂辊子ⅱ、清杂辊子ⅳ、清杂辊子ⅵ的转动方向相反。

进一步的，本发明的用于菊芋联合收获机的根芋分离装置，还包括若干根梳草杆，梳草杆的两端安装在机架上，机架上的安装孔直径＞梳草杆直径，若干根梳草杆分别设置在清杂辊子ⅰ前侧、清杂辊子ⅱ与清杂辊子ⅲ之间、清杂辊子ⅳ与清杂辊子ⅴ之间，用于将粘黏在清杂辊子上的根茎或土块刮下。

进一步的，本发明的用于菊芋联合收获机的根芋分离装置，缓冲胶指辊包括转动轴、转动盘和空心钢管，若干根空心钢管沿转动盘的边缘圆周均匀安装，两片转动盘分别设在空心钢管的两端，空心钢管上均匀嵌有橡胶指，橡胶指之间的空心钢管由弹性缓冲带包裹，转动轴穿过两个转动盘的圆心并与其刚性连接，转动轴的两端分别通过带座轴承安装在机架上。

进一步的，本发明的用于菊芋联合收获机的根芋分离装置，转动轴的旋转方向与清杂辊子ⅵ的旋转方向相同，转动轴的转速小于清杂辊子ⅵ的转速。

进一步的，本发明的用于菊芋联合收获机的根芋分离装置，清杂辊子包括轴头、空心管和弹性材料，轴头安装在空心管的两端，弹性材料包裹在空心管表面，且表面设有防滑纹路。

进一步的，本发明的用于菊芋联合收获机的根芋分离装置，间隙调节机构包括一对间隙调节连杆ⅰ、两对间隙调节连杆ⅱ、长连杆、调节轴、连接件和电动推杆，其中，一对间隙调节连杆ⅰ的上端通过带座轴承与清杂辊子ⅱ的两端连接，下端通过平键与调节轴的两端连接，且调节轴与齿轮箱的动力输出轴同轴心安装；两对间隙调节连杆ⅱ的上端通过带座轴承与清杂辊子ⅳ、清杂辊子ⅵ的两端分别连接，下端均铰接在机架上；同一侧的间隙调节连杆ⅰ与间隙调节连杆ⅱ之间通过长连杆连接且同步转动，形成平行四连杆机构；连接件的一端与调节轴连接，另一端通过滑块机构与电动推杆连接，电动推杆通过伸长或缩短带动调节轴做逆时针或顺时针转动。

进一步的，本发明的用于菊芋联合收获机的根芋分离装置，间隙控制系统箱包括控制器和控制面板，控制器与拉压力传感器之间通过电缆或数据传送线连接，拉压力传感器的两端分别与电动推杆和机架刚性连接。

进一步的，本发明的用于菊芋联合收获机的根芋分离装置，机架与水平之间的夹角为0°～40°。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明的用于菊芋联合收获机的根芋分离装置通过改变机架的倾斜角度，使得菊芋块茎运动时不会卡在两根清杂辊子中间，降低了清杂辊子对块茎的损伤，增加了其流动性；

2、本发明的用于菊芋联合收获机的根芋分离装置通过在末端安装缓冲胶指辊，使得清杂辊子上的块茎流通过撞击缓冲胶指辊上的弹性材料极大减缓块茎的运动速度，然后按照缓冲胶指辊的转动方向，将块茎以较低的速度扫出；

3、本发明的用于菊芋联合收获机的根芋分离装置利用平行四连杆、滑块等机构实现了多对清杂辊子转动的间隙同步调整；

4、本发明的用于菊芋联合收获机的根芋分离装置利用间隙控制系统获取机器工作载荷情况，并依此控制改变间隙大小，既可以保证根芋的分离效果，也可以降低对块茎的损伤。

附图说明

图1是本发明的用于菊芋联合收获机的根芋分离装置的拆去链条的前轴测图。

图2是本发明的用于菊芋联合收获机的根芋分离装置的拆去链条的后轴测图。

图3是本发明的用于菊芋联合收获机的根芋分离装置的间隙调节机构的轴测图。

图4是本发明的用于菊芋联合收获机的根芋分离装置的机架的轴测图。

图5是本发明的用于菊芋联合收获机的根芋分离装置的缓冲胶指辊的轴测图。

附图标记含义：1、安装架；2、机架；3、缓冲胶指辊；31、转动轴；32、转动盘；33、空心钢管；34、缓冲带；4、块茎导向板；5、第一链轮；6、间隙调节机构；61、电动推杆；62、连接件；63、调节轴；64、间隙调节连杆ⅰ；65、间隙调节连杆ⅱ；66长连杆；7、齿轮箱；8、双排链轮；9、液压马达；10、链轮ⅲ；11、清杂辊子；12、梳草杆；13、液压油缸；14、间隙控制系统箱；141、拉压力传感器；15、带座轴承。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

一种用于菊芋联合收获机的根芋分离装置，包括安装架1、机架2、缓冲胶指辊3、块茎导向板4、间隙调节机构6、齿轮箱7、液压马达9、清杂辊子11、液压油缸13和间隙控制系统箱14。

安装架1通过螺栓连接或焊接刚性连接在菊芋联合收获机上，机架2的前端两侧通过销轴铰接在安装架1上，机架2可绕安装架1做圆周运动，机架2与水平之间的夹角为0°～40°，液压油缸13的两端分别通过销轴铰接在安装架1和机架2上。液压油缸13采用单作用油缸，通过液压油缸13的伸缩改变机架2与安装架1之间的角度，从而使菊芋块茎的流动方向与水平方向呈一定的夹角，因为菊芋块茎对橡胶等部分弹性材料的摩擦角要大于25°，所以角度调整范围为0°～40°

缓冲胶指辊3的两端分别通过带座轴承15安装在机架2远离菊芋联合收获机的一端的两侧板上，缓冲胶指辊3的左端在机架2侧板外安装有第一链轮5，安装缓冲胶指辊3的目的在于降低菊芋块茎的运动速度，减少块茎的碰撞损伤，并使其按照规定路线运动。缓冲胶指辊3包括转动轴31、转动盘32和空心钢管33，若干根空心钢管33沿转动盘32的边缘圆周均匀安装，两片转动盘32分别设在空心钢管33的两端，空心钢管33上均匀嵌有橡胶指，橡胶指之间的空心钢管33由弹性缓冲带34包裹，转动轴31穿过两个转动盘32的圆心并与其刚性连接，转动轴31的两端分别通过带座轴承15安装在机架2上。转动轴31的旋转方向与清杂辊子ⅵ的旋转方向相同，转动轴31的转速小于清杂辊子ⅵ的转速。

块茎导向板4铰接在机架2远离菊芋联合收获机的一端，且块茎导向板4位于缓冲胶指辊3下方。

齿轮箱7刚性固定在机架2左侧板的外侧，传动比为1：1，用于改变转速方向。液压马达9和间隙控制系统箱14均刚性固定在机架2右侧板的外侧。间隙控制系统箱14包括拉压力传感器141、控制器和控制面板，拉压力传感器141的两端分别与电动推杆61和机架2刚性连接，拉压力传感器141、控制器和控制面板之间通过电缆或数据传送线连接，拉压力传感器141用于获取电动推杆61的受力并发送给控制器和控制面板。拉压力传感器141实时监测电动推杆61所受的力，控制器通过算法计算出清杂辊子11的工作载荷，如果工作载荷较大的变化，控制器给予电动推杆61信号，使其改变伸出长度，进而改变清杂辊子之间的间隙，增加对根茎杂余的分离效果，同时可以通过控制面板手动改变清杂辊子之间的间隙。

清杂辊子11包括轴头、空心管和弹性材料，轴头安装在空心管的两端，弹性材料包裹在空心管表面，且表面设有防滑纹路，增加辊子的抓取能力。清杂辊子11从靠近菊芋联合收获机至远离菊芋联合收获机依次为清杂辊子ⅰ、清杂辊子ⅱ、清杂辊子ⅲ、清杂辊子ⅳ、清杂辊子ⅴ、清杂辊子ⅵ，且清杂辊子11均位于缓冲胶指辊3的前侧，其中，清杂辊子ⅰ、清杂辊子ⅲ、清杂辊子ⅴ的两端分别通过带座轴承15安装在机架2的两侧板上，清杂辊子ⅰ的左端通过链轮与齿轮箱7动力输入轴的链轮通过链传动连接，清杂辊子ⅰ的右端通过链轮10和平键与液压马达9的动力输出轴同轴连接，清杂辊子ⅲ的右端安装双排链轮8，清杂辊子ⅴ的右端安装链轮，清杂辊子ⅰ、清杂辊子ⅲ、清杂辊子ⅴ的右端通过链传动两两连接，使其具有相同的转动方向。

清杂辊子ⅱ、清杂辊子ⅳ、清杂辊子ⅵ的两端分别通过带座轴承15安装在间隙调节机构6上，清杂辊子ⅱ、清杂辊子ⅳ、清杂辊子ⅵ的左端均安装有双排链轮8，清杂辊子ⅱ、清杂辊子ⅳ、清杂辊子ⅵ的左端通过链传动两两连接，清杂辊子ⅱ的左端通过双排链轮8与齿轮箱7动力输出轴的链轮通过链传动连接，清杂辊子ⅵ的左端通过双排链轮8与缓冲胶指辊3左端的第一链轮5通过链传动连接，清杂辊子ⅰ、清杂辊子ⅲ、清杂辊子ⅴ与清杂辊子ⅱ、清杂辊子ⅳ、清杂辊子ⅵ的转动方向相反。

间隙调节机构6包括一对间隙调节连杆ⅰ64、两对间隙调节连杆ⅱ65、长连杆66、调节轴63、连接件62和电动推杆61，其中，一对间隙调节连杆ⅰ64的上端通过带座轴承15与清杂辊子ⅱ的两端连接，下端通过平键与调节轴63的两端连接，且调节轴63与齿轮箱7的动力输出轴同轴心安装；两对间隙调节连杆ⅱ65的上端通过带座轴承15与清杂辊子ⅳ、清杂辊子ⅵ的两端分别连接，下端均铰接在机架2上；同一侧的间隙调节连杆ⅰ64与间隙调节连杆ⅱ65之间通过长连杆66连接形成平行四连杆机构，且同步转动使清杂辊子之间的间隙同步调整；连接件62的一端与调节轴63连接，另一端通过滑块机构与电动推杆61连接，电动推杆61通过伸长或缩短带动调节轴63做逆时针或顺时针转动，使间隙调节连杆ⅰ64、间隙调节连杆ⅱ65做相应的摆动，从而可以同步改变清杂辊子之间的工作间隙。

还包括若干根梳草杆12，梳草杆12的两端安装在机架2上。为了减少清杂辊子11上所粘黏的杂物对梳草杆12的单侧磨损，要求机架2上的安装孔直径＞梳草杆12直径，使梳草杆可以在摩擦力的作用下转动。若干根梳草杆12分别设置在清杂辊子ⅰ前侧、清杂辊子ⅱ与清杂辊子ⅲ之间、清杂辊子ⅳ与清杂辊子ⅴ之间，用于将粘黏在清杂辊子11上的根茎或土块刮下。

本装置所有的链传动仅清杂辊子iv与缓冲胶指辊之间为减速比，其他均为等速传递，液压动力均来自外部。

本装置的工作原理如下：

本装置安装于菊芋联合收获机上，根据当地种植菊芋块茎的数量、品种等，调整机架2的倾斜角度，对于由块茎、根茎和杂余等组成的混合物，在重力和清杂辊子11的转动的作用下，混合物沿着指定方向运动。在这个过程中，清杂辊子相对转动将混合物中的根茎和杂余从混合物中分离出来，其中分离出的根茎和杂余进入根茎汇集装置，剩余的块茎流沿着指定方向撞击缓冲胶指辊3上的弹性材料，降低块茎的运动速度，然后按照缓冲胶指辊3的转动方向，将块茎以较低的速度输送至其它输送装置或料斗中，降低块茎的碰撞损伤。在分离过程中，间隙控制系统箱14获取装置的工作载荷，内置算法做出决断，通过间隙调节机构6相应做出改变。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进应视为本发明的保护范围。