用于甘蔗收割的传送带模块和收割方法
【专利摘要】本发明披露了收割传送带模块，尤其适用于甘蔗收割，包括：升降机构(1)，所述升降机构(1)水平设置并能够垂直运动；底部切割机构(7)；偏转机构(6)，所述偏转机构(6)设置在升降机构(1)之上并被设置成偏转并辅助截断茎向牵引机构(9)的位移，所述牵引机构(9)包括传送带-上传送带(10)和下传送带(11)；升降辊(8)，所述升降辊(8)设置在接近传送带(10，11)的下端处；传递机构(12)，所述传递机构(12)适于接纳来自牵引机构(9)的茎并将茎传送到砍刀机构(13)，所述砍刀机构(13)与所述传递机构(12)按序设置，和拉伸机构(14)，所述拉伸机构作用在牵引机构的上传送带(10)上。本发明还披露了通过模块进行甘蔗收割的方法，所述方法使施加到根部的力最小化。
【专利说明】用于甘蔗收割的传送带模块和收割方法
[0001]本发明涉及用于甘蔗收割的模块，所述模块可连接至拖拉机或联合收割机、自推进机。本发明还涉及甘蔗收割的方法。
【背景技术】
[0002]向甘蔗收割机供料包括从种植场移开甘蔗茎并以有序的平行设置将其引入设备的步骤。
[0003]甘蔗种植场内的甘蔗茎可被定向成很多排列，在直立甘蔗地中的垂直有序位置到可达到在明显躺倒在甘蔗地中的随意混乱的排列之间变化。经常性的，在相同的土地带内存在上述两种情况，这表示收割设备必须具有处理两种结构的技能。
[0004]现有的收割方法要求在收割截断的甘蔗和整根甘蔗时甘蔗茎均要彼此平行排序。在第一种情况，需要平行排序来得到一致的砍断长度，而在第二种情况，需要平行排序来得到经济上可接受的负荷密度。
[0005]【背景技术】的收割机的机械化收割方法，尤其是澳大利亚砍蔗收割机(参见图A-澳大利亚砍蔗收割机)始于顶端切割(可选的操作)，当运行时，将原料释放在地上，或当不运行时，它供给顶端连同茎。在移去顶端后，茎通过静电或旋转偏转器的动作弯曲，而随后具有周向刀的两个盘进行底部切割，从丛中释放茎，这使得它们躺倒在地上或躺倒在附近依然立着的茎上。随着收割机向前运动，并通过底座的切割盘的帮助，茎到达升降辊机构，跟着清洁辊，按序驱动它们直到砍刀。当收割的蔗没有先前燃烧过并且没有去除顶端，同步砍刀将叶子和顶端切成断，这通过由轴流器产生的向上排出的空气流来气动分离。
【背景技术】的收割机的不足
[0006]现有技术的收割机尤其是澳大利亚砍蔗收割机难以收割多行躺着的、很混乱的甘蔗。这些甘蔗被生产者识别为低“收成”甘蔗。但是，这些情况由于好的植物生长而趋于变得更为频繁，因为逐步地开发了更多的生产品种。图B和C示出了混乱的茎的示例。纠缠的弯曲的甘蔗产生相互作用或接触的茎之间的连接，使得移走变得困难。
[0007]图D示出了当通过现有技术的砍蔗收割机移去茎时作用在茎上的有效作用力。所述设备被称作行(线)分离器或螺旋分离器、或拦车棒(lollipop)。从图B可观察到，行/线分离器位于接近垂直茎的位置并沿收割机位移的方向推动茎，直到使茎沿运动的方向纵向对准。
[0008]当茎难以略过行/线分离器，产生弯曲力Ph和Pv施加在茎的中间点上，其中所述力通常具有足够大的量级使得茎断裂或连根拔起。
[0009]此外，砍蔗收割机推动并放倒茎，使茎纵向(梳理)对准在非常接近地表面的位置，使得它们(茎)接收被基本(底部)切割机移动的来自土壤矿物杂质的污染。该大土壤体积在茎通过清洁辊时被部分从茎上除去，激起了大功率要求并降低了蔗糖的提取效率。
【发明内容】
[0010]本发明的目的是通过利用新型的收割模块降低原材料的损失和功率需求。[0011]图E示出了根据本发明的模块获得的新的收割原理。所述新的原理直接在茎底部施加力Fh和Fv从种植场移去茎，以便产生如图E所示的力结构。该结构的力比图D所示的力结构更为简单并且对茎抗性更少阻碍，这代表了与现有技术相区别的用于砍蔗收割机的原理。图E的负荷状态显示在茎端部施加的占主导地位的牵引力，而非如图D所示的施加在茎的中间点上的弯曲负荷。在现有技术的砍蔗收割机的情况，行/线分离器沿收割机位移的方向推(梳理)茎，直到沿运动的方向纵向使它们对准。
[0012]为了捕获茎，有必要知道其在种植园分布的位置。已知位置的茎的仅有点是截根苗中茎插入的点。该点是进行底部切割的地方。在根据本发明的模块中，从该点捕获并拉茎，并因此移除过程对于茎的落下程度变得完全无关紧要。随着移除过程进行，朝向共同点牵引茎，平行排序会自发发生。
[0013]本发明的目的通过收割传送带模块实现，所述收割传送带模块包括升降机构，所述升降机构被水平设置并能够垂直运动；底部切割机构；偏转机构，所述偏转机构被设置在升降机构之上并被设置成偏转并辅助截断茎对牵引机构的位移，所述牵引机构包括传送带-上传送带和下传送带；升降辊，所述升降辊位于接近传送带的下端的位置；传递机构，所述传递机构适于接纳来自牵引机构的茎并将茎传递至砍刀机构，所述砍刀机构与所述传递机构按序设置，并且其中拉伸机构作用在牵引机构的上传输带处。
[0014]因此，根据本发明的模块在收割损失上显著降低，避免了茎断裂和根拔起。
[0015]本发明的模块的另一个优点是从种植场移除茎的过程几乎不依赖于蔗的落下程度，因为茎在接近根处被切断。
[0016]本发明的方法包括下述步骤:
[0017]收割直立甘蔗的方法:
[0018]偏转器使甘蔗纵向倾斜，在蔗根处产生最小力；切割盘切割甘蔗；升降辊提起甘蔗的端部并将它传送到传送带；和，牵引机构的传送带牵引甘蔗，并且传递机构将甘蔗传送到砍刀机构，在砍刀机构处将甘蔗切成段。
[0019]收割横向弯曲的甘蔗的方法:
[0020]切割盘切割甘蔗，而不对蔗根产生任何影响，而甘蔗因此落在升降机构的金属锥体的上表面上；甘蔗的另一端因此上攀并触及偏转机构圆柱体的下表面；升降机构的螺旋体和偏转机构的螺旋体通过旋转使甘鹿移动到牵引机构的传送带；和，牵引机构的传送带牵引甘蔗到传递机构，而所述传递机构将甘蔗传送到砍刀机构，在砍刀机构将甘蔗切成段。
[0021]收割横向躺倒的甘蔗的方法:
[0022]升降机构的金属锥体提起少量的甘蔗，而不在蔗根产生任何影响；切割盘切割甘蔗，而甘蔗因此落在升降机构的上表面上；甘蔗的另一端因此上攀并触及偏转机构的圆柱体的下表面；升降机构的螺旋体和偏转机构的螺旋体通过旋转使甘蔗移动到牵引机构的传送带；和，牵引机构的传送带牵引甘蔗，和传递机构传送甘蔗到砍刀机构，在砍刀机构将甘鹿切成段。
[0023]收割躺倒的纵向向前或向后的甘蔗的方法:
[0024]切割盘切割甘蔗，在蔗根处产生最小力；升降辊提起甘蔗的端部并将其传送到牵引机构的传送带；和，牵引机构的传送带牵引甘蔗，和传递机构传送甘蔗到砍刀机构，在砍刀机构将甘蔗切成段。【专利附图】
【附图说明】
[0025]本发明在附图的基础上将通过示例在下文更详细地进行描述:
[0026]图1-根据本发明的传送带模块的优选实施例的透视图；
[0027]图2-图1的模块的侧视图；
[0028]图3-图1的模块的俯视图；
[0029]图4-图1的模块的前视图；
[0030]图5-图1的模块的仰视图；
[0031 ] 图6-根据本发明的升降机构的优选实施例的透视前视图；
[0032]图7-图6的升降机构的透视后视图；
[0033]图8-图6的升降机构的侧视图；
[0034]图9-根据本发明的偏转机构的优选实施例的透视图；
[0035]图10-偏转机构的侧视图；
[0036]图11-偏转机构的俯视图；
[0037]图12-根据本发明的底部切割机构的优选实施例的前视图；
[0038]图13-图12的底部切割机构的前视图，没有保护板；
[0039]图14-图12的底部切割机构的俯视图，没有保护板和没有偏转机构；
[0040]图15-图12的底部切割机构的透视图，没有保护板；
[0041]图16-图12的底部切割机构的仰视图；
[0042]图17-根据本发明的升降辊的仰视图；
[0043]图18-图17的升降辊的仰视图和根据本发明的牵引机构的仰视图；
[0044]图19-根据本发明的牵引机构的优选实施例的侧视图；
[0045]图20-图19的牵引机构的透视图；
[0046]图21-图19的牵引机构的透视图，没有上传送带；
[0047]图22-图19的牵引机构的透视图，没有上传送带和没有拉伸机构；
[0048]图23-根据本发明的模块支撑框架的透视后视图；
[0049]图24-根据本发明的模块的完整支撑框架的仰视图；
[0050]图25-根据本发明的模块支撑框架的下部的前视图；
[0051]图25A-根据本发明的模块支撑框架的下部的后视图；
[0052]图26-根据本发明的拉伸机构的优选实施例的透视图；
[0053]图27-图26的拉伸机构的侧视图；
[0054]图27A-27D-图26的拉伸机构的视图；
[0055]图28-根据本发明的传递机构和图26的拉伸机构的上部的优选实施例的侧视图；
[0056]图29-图26的拉伸机构的俯视图；
[0057]图30-传递机构和图26的拉伸机构的上部的优选实施例的透视图；
[0058]图31-图30的传递机构和砍刀机构的优选实施例的透视图；
[0059]图32-图31的砍刀机构的透视图；和
[0060] 图33-砍刀机构的出口板的仰视图。[0061]图1-5示出根据本发明的模块的大体视图，而图6-33示出了构成模块的所有机构的细节。
[0062]图1-5示出了根据本发明的模块的优选实施例，其中可观察到升降机构I包括两个旋转金属锥体2，所述旋转金属锥体2具有设置在其表面的相应螺旋体3。金属锥体2的顶端4优选不旋转并且保持接触地面，提起横向对模块位移的方向躺倒在地面上的甘蔗莖。当今，由于甘蔗种植场的较大生产率，茎可达到更高的高度并且许多会经常横向躺倒在地面上并在切割之前需要被先提起来。另外，种植场中保持直立的茎通过偏转机构6的偏转器5被纵向放倒以便之后的收割。因此，通过使所有被提起的茎或(直立的)茎沿模块位移的方向纵向弯曲，底部切割机构7在近根部切割茎。接下来，偏转机构6和升降辊8将茎传送到牵引机构9，所述牵引机构9将茎紧紧固定在其传送带(上传送带10和下传送带11)之间。所述传送带将茎向上传输并将它们(茎)传送到传递机构12，传递机构转而将茎传送到砍刀机构13。拉伸机构14支撑并拉伸上传送带10，并且调节传送带10和11之间的距离。
[0063]然后，在模块引起所有的工作步骤后，茎杆通过空气流移动并且大致20cm的杆段被卸在斗卡车中。
[0064]升降机构(参见图6-8 ):
[0065]图6-8示出了升降机构I的细节，所述升降机构I包括旋转的金属锥体2，所述金属锥体2具有螺旋体3设置在其表面上并具有顶端4，所述顶端优选不旋转，并且升降机构在模块运行过程中滑动接触地面。锥体2通过马达5运行，所述马达优选是液压马达，并且机构摆动轴16可固定在模块支撑框架17 (参见图1)上。摆动轴16使锥体的提升和下降成为可能，以跟随地形变化。
[0066]底部切割机构(参见图12-16和19):
[0067]底部切割机构7优选包括两个彼此相对设置的切割装置，每个装置通过马达18驱动并且包括盘19，其中(盘)固定有割刀20，所述盘优选前倾12°。马达18由保护板21保护，并且每个切割装置通过杆22和模块结构17固定。
[0068]图13-16未示出保护板21。
[0069]偏转机构(参见图9，10和11):
[0070]偏转机构包括偏转器5和优选的两个旋转金属圆柱体23，所述旋转金属圆柱体23具有螺旋体24设置在其表面上，所述圆柱体分别通过马达25运行并且优选水平设置。偏转机构结构26通过杆27固定至模块结构。
[0071]因此，在躺倒的甘蔗横向对模块位移的方向的情况，金属锥体2提起甘蔗，而不沿运动的方向使茎位移，以便使施加在根上的力最小，而随后割刀20切断甘蔗，使其倒在金属锥体2上。因此，切割发生处的甘蔗的端部上移，使得甘蔗接触金属圆柱体23的下部。因此，通过使甘蔗的一端支撑在圆锥体2的上部，而另一端接触在圆柱体23的下部，甘蔗被向后移动，通过旋转的螺旋体3和23，直到到达牵引机构9的传送带10和11，所述牵引机构牵引甘蔗并将其传送到传递机构12，所述传递机构转而将甘蔗传送到砍刀机构13。在弯曲的甘蔗的情况，进行上述同样的步骤，其中在这种情况，甘蔗不需要被金属锥体2提起，因为甘蔗被弯曲而不是横向躺倒。
[0072]在直立蔗的情况，偏转器5使甘蔗纵向倾斜，而不在甘蔗的根部处产生任何影响(作用力)，割刀20切割甘蔗，并且升降辊8提起甘蔗的一端并将其传送到牵引机构的传送带10和11,所述牵引机构将甘鹿传送到传递机构12,所述传递机构转而将甘鹿传送到砍刀机构13。在甘蔗向前或向后纵向躺倒的情况，采用上述针对直立蔗同样的步骤。
[0073]在直立蔗或纵向躺倒的甘蔗的情况，圆锥体2和偏转机构6的圆柱体23不起作用。
[0074]升降辊(参见图9，16，17和18):
[0075]升降辊8被设置在 接近于上传送带10和下传送带11的下部，优选通过液压马达28驱动并且通过组装在框架30上的轴承29支撑在端部。
[0076]牵引机构(参见图10，18-22，24，26 和 31):
[0077]牵引机构包括优选的两个传送带-上传送带10和下传送带11，所述传送带被组装，各自优选位于上辊31和下辊32，每个传送带包括在中心在内表面处具有横向槽的纵向肋33，所述肋作用在辊31和32中间的槽中，以使传送带不移出辊。每个传送带的辊中的一个(优选是上辊31)通过液压马达35运行，而下辊32被驱动。
[0078]还可从图中观察到，下传送带在外表面显示有裂隙36，其用于增加与甘蔗的摩擦，和从而增加甘蔗的位移。
[0079]在图21和22中，上传送带10未示出，以便于观察下传送带11。
[0080]拉伸机构(参见图10，26，27，27A, 27B, 27C, 27D, 28 和 29):
[0081]拉伸机构14包括可运动的结构37，所述可运动的结构37具有辊轴承38使机构37的整个结构环接，在所述轴承中设置有螺纹调节杆39，用于调节上传送带10和下传送带11之间的距离。轴承38和弹簧40使得结构摆动并返回到其位置成为可能。板41 (端部弯起)固定在机构37的结构15中并且横跨上传送带10的整个宽度。板41倚靠在上传送带10的内下表面并用于在甘蔗茎C受压并在传送带10和11之间被传送时(参见图27)避免传送带10的变形。箭头42表示茎的位移。
[0082]还可从图中观察到，结构37具有摆臂43，所述摆臂的一端固定到上传送带10的辊31和32的中心，而另一端固定到杆45，其组装在螺纹杆39上并在端部显示有护膝46。拉伸机构还具有辊47固定在螺纹杆48用于张力调节，所述辊向下按上传送带10的上表面，保持所述传送带10拉伸。所述辊被安装在辊轴承49中，所述辊轴承被组装在相应的结构50中，在结构50中还组装有螺纹杆48。
[0083]因此，当牵引机构9的传送带10和11牵引甘蔗茎C时，下辊32和下摆臂43 —起上升，杆通过，并且板41保持传送带10的下部拉伸而不变形。当茎完成在传送带之间的通过，上辊31和摆臂43立起，并且茎C被传送到传递机构12。复位弹簧51作用在辊31和32上，以便所述辊回到各自的位置。当茎C通过时，结构37还在轴承38中摆动，并且弹簧40保证所述结构返回到其位置。
[0084]传递机构(参见图28，30和31):
[0085]传递机构12包括两个辊52，各自通过马达53驱动，所述辊52平行设置并沿相反方向旋转，辊中的一个是可移动的并可通过距离变化装置54偏置于另一个辊。所述距离变化装置54包括关节臂55，在此固定可移动辊和弹簧56。
[0086]砍刀机构(参见图31，32和33):
[0087]砍刀机构13包括主体57，所述主体57具有至少一个割刀58，其中所述主体通过马达59旋转。具有近似圆形的槽60驱动甘蔗的切割件。
[0088]模块支撑框架(参见图23，24，25和25A):
[0089]附图示出了模块支撑框架17，其中组装有轮62。
[0090]另外，对于前述实施例，相同的发明构思可应用于其它可替换例或本发明的可能用途，例如，代替液压马达，可使用气动马达。另外，偏转机构可被简化，并且替代收敛的圆柱体，可通过板或棒来构造。 [0091]因此，本发明应以综合的方式被解释，其保护范围由所附权利要求书确定。
【权利要求】
1.一种收割传送带模块，尤其适用于甘蔗收割，其中所述收割传送带模块包括:升降机构(1)，所述升降机构水平设置并能够垂直运动；底部切割机构(7);偏转机构(6)，所述偏转机构(6)设置在升降机构(1)之上并被设置成偏转并辅助截断茎向牵引机构(9)的位移，所述牵引机构包括传送带-上传送带(10)和下传送带(11);升降辊(8)，所述升降辊设置在靠近传送带(10，11)的下端处；传递机构(12)，所述传递机构(12)适于接纳来自牵引机构(9)的茎并将茎传送到砍刀机构(13)，所述砍刀机构(13)与所述传递机构(12)按序设置，和，拉伸机构(14)，所述拉伸机构作用在牵引机构的上传送带(10)上。
2.一种升降机构(1)，其中所述升降机构(1)包括具有螺旋体(3)设置在其表面(3)上并具有顶端(4)的至少一个旋转金属圆锥体(2)，所述顶端优选不旋转，所述圆锥体通过马达(15)运行，并具有摆动轴(16)，所述摆动轴(16)可固定在模块支撑框架(17)上。
3.一种底部切割机构(7)，其中所述底部切割机构(7)优选包括两个彼此相对设置的切割装置，每个装置通过马达(18)运行并包括盘(19)，所述盘(19)固定有割刀(20)，所述盘(19)前倾优选12。。
4.一种偏转机构(6),其中所述偏转机构(6)包括偏转器(5)和优选两个旋转的金属圆柱体(23)，所述金属圆柱体(23)具有设置在其表面上的螺旋体(24)，所述圆柱体各自通过马达(25)运行并优选水平设置。
5.一种牵引机构(9)，其中所述牵引机构(9)优选包括两个传送带-上传送带(10)和下传送带(11)，所述传送带被组装，每个优选位于上辊(31)和下辊(32)，并且每个传送带的辊中的至少一个通 过马达(35)运行。
6.根据权利要求5所述的牵引机构(9)，其中上辊(31)被运行而下辊(32)被驱动，并且下传送带(11)在其外表面具有裂隙(36)。
7.根据权利要求5所述的牵引机构(9)，其中每个传送带包括位于中心在内表面的具有横向槽的纵向肋(33)，所述肋作用在位于辊(31，32)的中心的槽中。
8.一种升降辊(8)，其中所述升降辊位于接近上传送带(10)和下传送带(11)的下端处并优选通过液压马达(28)运行。
9.一种拉伸机构(14)，其中所述拉伸机构(14)包括可移动的结构(37)，所述结构具有摆臂(43)，每个臂(43)的一端固定在上传送带(10)的辊(31，32)的中心上而另一端通过护膝(46)固定在杆(45)上；所述机构还包括作用在上传送带(10)的上表面的辊(47)，拉伸所述传送带，复位可移动结构的弹簧(40)和复位辊的弹簧(51)。
10.根据权利要求9所述的拉伸机构(14)，其中所述辊被安装在辊轴承(49)，其被组装在相应的结构(50)中，所述结构(50)具有螺纹杆(48)用于调节张力。
11.根据权利要求9所述的拉伸机构(14)，其中所述拉伸机构(14)另包括使机构(37)的整个结构环接的辊轴承(38)，轴承中设置有螺纹杆(39)用于调节上传送带(10)和下传送带(11)之间的距离；和，具有弯起端部的板(41)固定在机构(37)的结构上，设置倚靠在上传送带(10)的底部内表面。
12.一种传递机构(12)，其中所述传递机构(12)包括两个辊(52)，每个通过马达(53)运行，所述辊(52)被平行设置并沿相反的方向旋转，并且辊中的一个可移动并可通过距离变化装置(54，55，56)背离另一辊运动。
13.根据权利要求12所述的传递机构(12)，其中所述距离变化装置(54，55，56)包括关节臂(55)，在此固定有可移动的辊(52)和弹簧(56)。
14.一种砍刀机构(13)，其中所述砍刀机构(13)包括主体(57)，所述主体(57)具有至少一个割刀(58)，并且所述主体通过马达(59)旋转。
15.一种用于收割直立甘蔗的方法，所述方法使用权利要求1所述的传送带模块，其中所述方法按序包括下述步骤: a)偏转器(5)使甘蔗纵向倾斜而不沿运动的方向使茎移动，以使施加在根部的力最小化； b)切割盘(19)切割甘蔗； c)升降辊(8)提起甘蔗的端部并将甘蔗传送到传送带(10，11);和 d)牵引机构(9)的传送带(10，11)牵引甘蔗，和，传递机构(12)将甘蔗传送到砍刀机构(13)，所述 砍刀机构(13)将甘蔗切成段。
16.一种用于收割横向弯曲的甘蔗的方法，所述方法使用权利要求1所述的传送带模块，其中所述方法按序包括下述步骤: a)切割盘(19)切割甘蔗而不在甘蔗的根部处产生任何影响，并且甘蔗因此落在升降机构(I)的金属圆锥体(2)的上表面上； b)甘蔗的另一端因而上攀并接触偏转机构(6)的圆柱体(23)的下表面； c)金属圆锥体(2)的螺旋体(3)和圆柱体(23)的螺旋体(24)通过旋转使甘蔗移动到牵引机构的传送带(10，11);和 d)牵引机构的传送带(10，11)牵引甘鹿到传递机构(12),和,传递机构(12)将甘鹿传送到砍刀机构(13)，所述砍刀机构(13)将甘蔗切成段。
17.一种用于收割横向躺倒的甘蔗的方法，所述方法使用权利要求1所述的传送带模块，其中所述方法按序包括下述步骤: a)升降机构(I)的金属圆锥体(2)提起少量的甘蔗而不沿运动的方向移动甘蔗，以使施加在甘蔗的根部的力最小化； b)切割盘(19)切割甘蔗，并且甘蔗因而落在金属圆锥体(2)的上表面上； c)甘蔗的另一端因而上攀并接触偏转机构(6)的圆柱体(23)的下表面； d)金属圆锥体(2)的螺旋体(3)和圆柱体(23)的螺旋体(24)通过旋转使甘蔗移动到牵引机构(9)的传送带(10，11);和 e)牵引机构的传送带(10,11)牵引甘鹿,和,传递机构(12)将甘鹿传送到砍刀机构(13)，所述砍刀机构(13)将甘蔗切成段。
18.一种用于收割纵向向前或向后躺倒的甘蔗的方法，所述方法使用权利要求1所述的传送带模块，其中所述方法按序包括下述步骤: a)切割盘(19)切割甘蔗，而不在甘蔗的根部产生任何影响； b)升降辊(8)提起甘蔗的端部并将甘蔗传送到牵引机构(9)的传送带(10，11);和 c)牵引机构(9)的传送带(10，11)牵引甘蔗，和，传递机构(12)将甘蔗传送到砍刀机构(13)，所述砍刀机构(13)将甘蔗切成段。
【文档编号】A01D45/10GK103957689SQ201280039297
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2012年7月3日 优先权日:2011年7月4日
【发明者】O·A·布朗贝克, E·A·内托, G·里贝罗格雷, J·L·卡玛戈尔德坎普斯 申请人:能源与材料国家研究中心（Cnpem）