专利名称：拔起速度可控的木薯块根收获机的制作方法
拔起速度可控的木薯块根收获机技术领域
本发明是涉及一种农业机械领域的收获机械，具体为一种拔起速度可控的木薯块根收获机。
背景技术：
木薯广泛种植于热带、亚热带，为块根作物，被誉为“淀粉之王”，其产量在粮食作物中排第六位，是世界6亿人口赖以生存的食粮，是重要的生物能源作物。在中国，木薯作为生物能源、工业原料和潜在的粮食作物，具有良好的发展潜力，现有面积约60万公顷，产量1000万吨，年总产值140亿元，潜在面积150万公顷，预计年产值在500亿元。目前，国内木薯块根收获基本上靠人工作业完成，用工量大，劳动强度大，收获成本高，约占总人工费 (除机耕费用)73%，且在收获季节，由于收获效率低，所耗时间长，很多木薯块根在地下发芽、腐烂，导致木薯减产，严重阻碍了木薯种植业的发展，成为了木薯种植业发展的“瓶颈”。 因此，开展木薯块根收获机械和收获技术的研究，对推动木薯块根收获机械化的发展，成为了木薯种植业亟待解决的问题。
目前木薯收获机械存在的主要问题是对土壤的适应性差，块根收获损失大，土薯分离不净，功耗大，尤其难以适应粘土种植的木薯块根收获。发明内容
本发明的目的是提供一种集定位、夹持、拔起、土薯分离功能于一体的智能化拔起速度可控的木薯块根收获机。它能够使收获木薯块根时，省力、块根损失小、拔起后土薯分离干净，功耗小，对不同土壤的适应性强，与拖拉机配套使用，而且能适应不同行距木薯种植的收获作业要求，应用范围广。
本发明通过以下技术方案达到上述目的一种拔起速度可控的木薯块根收获机， 由悬挂架、挖掘铲、机架、块根拔起装置、电液控制装置组成，挖掘铲安装在悬挂架前杆的下方，机架和悬挂架铰接，用钢链限制机架相对悬挂架的纵向位移，块根拔起装置安装在机架上，整体与拖拉机悬挂装置三点连接，
所述挖掘铲由双翼深松铲和铲柱组成，用螺栓固定在悬挂架前杆的下方，作业时进行松土，减小拔起阻力。
所述机架由梁架、后支撑轮组成，机架和悬挂架铰接，用钢链限制机架相对悬挂架的纵向位移，后支撑轮安装在机架后端的两侧，后支撑轮起到承受后部重力和动载荷的作用。
所述块根拔起装置包括齿轮驱动机构、驱动速度可控的平行四杆提升机构、移动速度可控的横向移动机构、振动速度和振动频率可控的竖直方向振动机构和夹持机构，
所述齿轮驱动机构由液压马达、联轴器、轴承、传动齿轮以及齿轮轴组成，液压马达通过螺栓固定安装在机架的梁架上，液压马达的输出轴与小齿轮花键连接，大齿轮与齿轮轴花键连接，齿轮轴的两端安装在机架后端的两轴承上，作业时起到增扭减速，使驱动速3度可控的平行四杆提升机构按一定规律转动。
所述驱动速度可控的平行四杆提升机构(简称为平行四杆提升机构)由前直杆、 后直杆和梯形板组成，前直杆和后直杆与梯形板铰接，前直杆与机架铰接，后直杆与齿轮驱动机构的齿轮轴固接，作业时和拖拉机前进速度配合，起到使夹持机构按一定规律向上运动。
所述移动速度可控的横向移动机构(简称为横向移动机构)由平台底板、液压马达、联轴器、螺杆、螺母、轴承、承载滚轮、移动平台组成，所述平台底板与平行四杆提升机构的梯形板固接，液压马达安装在平台底板上，螺杆的一端与液压马达的输出轴通过联轴器连接，另一两端紧固在平台地板上的轴承上，螺母与移动平台固接，承载滚轮安装在移动平台的侧板上，与平台底板接触，移动平台上方安装有导向杆，作业时使移动平台、夹持机构左右移动可控，夹头准确夹持茎秆。
所述振动速度和振动频率可控的竖直方向振动机构(简称为竖直方向振动机构) 由液压马达、联轴器、轴承、偏心轮轴、偏心轮、摩擦片、导向套筒、弹簧、框架组成，其紧固框架上的导向套筒与移动平台上的导向杆配套安装，偏心轮与偏心轮轴花键连接，与框架上的摩擦片接触，偏心轮轴的一端与液压马达的输出轴通过联轴器连接，另一端紧固在移动平台上的轴承上，弹簧固定安装在框架与移动平台之间。作业时竖直方向振动机构的振动速度及夹持机构的振动频率、速度可控。
所述夹持机构由夹头、直杆、弹簧、楔形块、油缸组成，其直杆与振动速度和振动频率可控的竖直方向振动机构的框架固接，楔形块固接在油缸的输出轴上，使夹头准确夹紧和松开茎秆。
所述电液控制装置由传感器、单片机、A/D、电液伺服阀、D/A组成，其箱体固定安装在拖拉机上，作业时，控制液压马达的转速及规律，同时控制油缸的动作。
所述挖掘铲的铲柱的间距为垄宽。
所述驱动速度可控的平行四杆提升机构的机架上设有定位板。
所述悬挂架为一三角形杆件结构。
本发明突出优点在于
1.能按给定的拔起速度规律和抖动规律拔起木薯块根，实现一边拔起一边抖动的作业工艺，土薯分离干净，块根损失小，功耗小。
2.能适应不同行距木薯的收获，结构紧凑，应用范围广。
图1为本发明所述拔起速度可控的木薯收获机的结构示意图。
图2为本发明所述拔起速度可控的木薯收获机的齿轮驱动机构的结构示意图。
图3为本发明所述拔起速度可控的木薯收获机的平行四杆机构提升机构的结构示意图。
图4为本发明所述拔起速度可控的木薯收获机的横向移动机构的结构示意图。
图5为本发明所述拔起速度可控的木薯收获机的竖直方向振动机构的导向杆结构示意图。
图6为本发明所述拔起速度可控的木薯收获机的竖直方向振动机构的振动部件结构示意图。
图7为本发明所述拔起速度可控的木薯收获机的夹持机构的结构示意图。
图中标记为1.铲柱2. U型螺栓3.悬挂架4.三角悬挂下铰接点5.铰接点6.移动平台7.液压马达8.凸缘联轴器9.偏心轮轴10.偏心轮11.摩擦片12.螺栓螺母13.外套筒14.内套筒15.液压马达16.工作平台17.弹簧18.框架19.滚动轮轴20.螺母21.直杆 22.定位板23.前直杆24.后直杆25.滑动轴承座26.轴套27.齿轮轴28.小齿轮29.大齿轮30.液压马达31.梁架32.后支撑轮33.带楔形块的液压油缸34.夹头35.垫圈和螺母36.螺杆37.梯形板38.承载滚轮39.挂耳40.钢链41.挂耳42.销钉43.深松铲A.回位弹簧B.橡胶齿形条C.楔形块活动位置具体实施方式
以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
本发明所述拔起速度可控的木薯块根收获机，由悬挂架、挖掘铲、机架、块根拔起装置、电液控制装置组成。
对照图1，图2，所述齿轮驱动机构由液压马达30、小齿轮观、大齿轮四、齿轮轴 27、轴套沈组成；梁架31上通过螺栓固定安装有液压马达30，液压马达30的输出轴与小齿轮观花键连接，大齿轮四与齿轮轴27花键连接。工作的时候液压马达30驱动小齿轮 28转动，小齿轮观带动大齿轮四转动，轴套沈在滑动轴承座25的支撑下随齿轮轴27 — 起转动。
对照图1，图3，所述平行四杆提升机构由梁架31、齿轮轴27、轴套沈、后直杆21、 工作平台16组成；齿轮轴27两端与后直杆21固接，轴套沈、齿轮轴27，齿轮轴27两端由滑动轴承座25支撑，相对梁架31转动，后直杆的另一端与梯形板37铰接；同时，前直杆的一端通过销钉与梁架31直接铰接，另一端与梯形板37铰接。工作时，工作平台在液压马达 30的驱动下，工作平台16与梁架31相对保持平行举降。
对照图1，图4，所述横向移动机构由工作平台16、螺杆36、螺母20、移动平台6、滚轮轴19、承载滚轮38、螺母和垫圈35、液压马达15组成；液压马达15固定安装在工作平台 16上，液压马达15的输出轴通过凸缘联轴器与螺杆36 —端紧固，螺杆36由滑动轴承座25 支撑，滑动轴承座25固定安装在工作平台16上，螺母35固定安装在移动平台6的底部，与螺杆36啮合，构成了滑动螺旋机构。同时，在移动平台6的侧板安装有滚轮轴19及承载滚轮38，由螺母和垫圈35定位。工作时，伺服系统接收木薯位置信号并驱动液压马达15转动，液压马达15的输出轴将转速信号传给螺杆36，螺母20及移动平台6在木薯后方所在位置IOcm停下来，夹头34开始工作。
对照图1，图5，所述竖直方向振动机构的导向杆由移动平台6、外套筒13、内套筒 14、弹簧17、框架18组成；弹簧17 —端勾在带孔的螺栓12上，另一端勾在移动平台6的焊板上；内套筒14和外套筒13配合使框架18保持与移动平台6法向移动；内套筒14和外套筒13与弹簧17组合完成竖直方向振动。
对照图1，图6，所述竖直方向振动机构的振动部件由偏心轮10、液压马达7、凸缘联轴器8、偏心轮轴9、摩擦片11、框架18组成；液压马达7的输出轴通过凸缘联轴器8与偏心轴9紧固，偏心轮轴9与偏心轮10通过平键紧固；摩擦片11紧固在框架18上；工作时，5偏心轮10顶住摩擦片11中心，摩擦片11下行时弹簧17回位，如此反复。
对照图1，图7，所述夹持机构由液压油缸33、楔形块、夹头34、弹簧A组成。液压油缸33的输出轴与楔形块花键连接，与回位弹簧A共同控制夹具夹放。
所述拔起速度可控的木薯块根收获机工作原理是
木薯块根收获作业前，先砍断木薯茎秆，保留20-30cm长度的茎秆。块根收获作业时，收获机在拖拉机牵引作用下向前移动，挖掘铲插入土中耕松土壤，后由夹持机构的夹头夹紧块根上部保留的茎秆，通过电液控制装置按规定的转速规律控制齿轮驱动机构转动， 带动平行四杆提升机构向后方转动，使夹持机构提升，拔起块根，同时，通过电液控制装置按规定的转速控制竖直方向振动机构的液压马达转动，驱动偏心轮转动，使竖直方向振动机构的框架及夹头产生竖直方向振动，使木薯块根按一定的提升速度规律和抖动规律，一边拔起一边抖动完成拔起收获作业，达到省力，块根损失少，土薯分离干净的目的。此外，通过电液控制装置控制横向移动机构的液压马达转动，使横向移动机构产生左右横向移动， 保证夹头能准确夹着茎秆，减少块根收获损失。
权利要求
1.拔起速度可控的木薯块根收获机，其特征是，该收获机由悬挂架、挖掘铲、机架、块根拔起装置、电液控制装置组成，挖掘铲安装在悬挂架前杆的下方，机架和悬挂架铰接，用钢链限制机架相对悬挂架的纵向位移，块根拔起装置安装在机架上，整体与拖拉机悬挂装置三点连接，所述挖掘铲由双翼深松铲和铲柱组成，用螺栓固定在悬挂架前杆的下方， 所述机架由梁架、后支撑轮组成，机架和悬挂架铰接，用钢链限制机架相对悬挂架的纵向位移，后支撑轮安装在机架后端的两侧，所述块根拔起装置包括齿轮驱动机构、驱动速度可控的平行四杆提升机构、移动速度可控的横向移动机构、振动速度和振动频率可控的竖直方向振动机构和夹持机构，所述齿轮驱动机构由液压马达、联轴器、轴承、传动齿轮以及齿轮轴组成，液压马达通过螺栓固定安装在机架的梁架上，液压马达的输出轴与小齿轮花键连接，大齿轮与齿轮轴花键连接，齿轮轴的两端安装在机架后端的两轴承上，所述驱动速度可控的平行四杆提升机构由前直杆、后直杆和梯形板组成，前直杆和后直杆与梯形板铰接，前直杆与机架铰接，后直杆与齿轮驱动机构的齿轮轴固接，所述移动速度可控的横向移动机构由平台底板、液压马达、联轴器、螺杆、螺母、轴承、 承载滚轮、移动平台组成，所述平台底板与平行四杆提升机构的梯形板固接，液压马达安装在平台底板上，螺杆的一端与液压马达的输出轴通过联轴器连接，另一两端紧固在平台地板上的轴承上，螺母与移动平台固接，承载滚轮安装在移动平台的侧板上，与平台底板接触，移动平台上方安装有导向杆，所述振动速度和振动频率可控的竖直方向振动机构由液压马达、联轴器、轴承、偏心轮轴、偏心轮、摩擦片、导向套筒、弹簧、框架组成，其紧固框架上的导向套筒与移动平台上的导向杆配套安装，偏心轮与偏心轮轴花键连接，与框架上的摩擦片接触，偏心轮轴的一端与液压马达的输出轴通过联轴器连接，另一端紧固在移动平台上的轴承上，弹簧固定安装在框架与移动平台之间，所述夹持机构由夹头、直杆、弹簧、楔形块、油缸组成，其直杆与振动速度和振动频率可控的竖直方向振动机构的框架固接，楔形块固接在油缸的输出轴上。所述电液控制装置由传感器、单片机、A/D、电液伺服阀、D/A组成，其箱体固定安装在拖拉机上。
2.根据权利要求1所述的拔起速度可控的木薯块根收获机，其特征是，所述挖掘铲的铲柱的间距为垄宽。
3.根据权利要求1所述的拔起速度可控的木薯块根收获机，其特征是，所述驱动速度可控的平行四杆提升机构的机架上设有定位板。
4.根据权利要求1所述的拔起速度可控的木薯块根收获机，其特征是，所述悬挂架为一三角形杆件结构。
全文摘要
拔起速度可控的木薯块根收获机，该收获机的悬挂架为一三角形杆件结构，与拖拉机悬挂装置三点连接。挖掘铲由双翼深松铲和铲柱组成，用螺栓固定在悬挂架前杆的下方。机架由梁架、后支撑轮组成，和悬挂架铰接，用钢链限制机架相对悬挂架的纵向位移。块根拔起装置包括齿轮驱动机构、平行四杆提升机构、横向移动机构、竖直方向振动机构和夹持机构，前直杆与机架铰接，后直杆与轴承连接；电液控制装置由传感器、单片机、A/D、电液伺服阀、D/A组成，控制液压马达的转速及规律，同时控制油缸的动作。采用本发明收获木薯块根省力、损失少、土薯分离干净。
文档编号A01D33/12GK102498815SQ20111036405
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月16日 优先权日2011年11月16日
发明者杨坚, 杨望, 王秋羽, 贾丰云, 赵家琦, 郑晓婷 申请人:广西大学