一种畦栽青大豆联合采收的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种畦栽青大豆联合采收机，包括底盘，其特征在于：所述底盘的前端铰联豆株收割机构和豆株传输机构，所述底盘上方设有与豆株传输机构连接的脱荚机构。本发明在畦栽青大豆垄间的排水沟中行驶，实现豆株整棵起拔、传输、脱荚和清洁功能，代替传统的青大豆人工采摘；采收过程不扎破豆荚，能将豆株上的豆荚全部采收干净，产品清洁度高；脱荚后能将秸秆粉碎还田，具有生态农业功能。
【专利说明】一种畦栽青大豆联合采收机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种畦栽青大豆联合采收机，属于农业机械【技术领域】。
【背景技术】
[0002]当前青大豆采收普遍采用人工采摘，劳动强度大且效率低下，采收环节已成为制约青大豆产业发展的瓶颈问题；而现有的豆类采收机械或技术无法对畦栽青大豆进行有效采收。国外引进的采收机械不适合畦栽青大豆采收:
(1)收割宽度与种植宽度(垄距)不匹配，其庞大体积也不适合在畦栽种植农艺的田地间作业； (2)使用滚筒采收工艺，依靠分布在滚筒上的钉齿将豆荚从豆株上扒下，收割时会扎破豆荚，造成采收损耗；
(3)采收滚筒无法采摘豆株底部豆荚，有残留损耗；
(4)滚筒采收工艺会大量折断豆枝，杂质量大，后续除杂困难，造成除杂损耗。
[0003]青大豆脱荚机(200910026617.X)、青大豆脱荚分离机构(201120309357.X)和青大豆采摘机(201310059922.5)，三种专利仅涉及豆株脱荚技术；
自走式青豆联合收割机(201310059994.X)没有涉及畦栽种植农艺青大豆采收，其采用的切割豆株采收方式，同样存在豆株底部豆荚无法采摘问题；此外，其契齿式采摘器表面分布的钉齿会扎破豆荚。
【发明内容】
[0004]本发明提供的是一种畦栽青大豆联合采收机，有助于解决现有畦栽青大豆自动化采摘不便等问题。
[0005]本发明的特征在于:一种畦栽青大豆联合采收机，包括底盘，其特征在于:所述底盘的前端铰联豆株收割机构和豆株传输机构，所述底盘上方设有与豆株传输机构连接的脱荚机构。
[0006]其中，还包括设于底盘上的鼓风清洁机构、振动除杂机构、秸杆粉碎机构、存储机构和动力机构，所述底盘下方安装行驶机构，所述鼓风清洁机构位于脱荚机构的下方，所述振动除杂机构的出料端与储存机构连接，所述秸杆破碎机构位于脱荚机构的出料端，所述动力机构位于振动除杂机构的下方。
[0007]所述豆株收割机构包括设于豆株收割机构支架上且形成Y形扶株通道的两半体，所述两半体上分别设有纵向布设的若干支撑轴，所述的若干支撑轴外周共同绕至扶株带，所述扶株带在支撑轴作用下呈楔形结构，所述两半体的下部设有松土装置，所述两半体之间的Y形扶株通道上方设有打顶装置。
[0008]所述豆株传输机构包括对接于豆株收割机构出料端上的转移传输模块、与转移传输模块出料端对接的提升传输模块及与提升传输模块出料端对接的豆株整理模块；所述转移传输模块为两条旋转方向相反的传输带，利用带间压力夹持豆株随传输带往斜上方运动，所述传输带的夹持面与水平方向成一定夹角，使豆株在转移传输过程中处于倾斜状态，待离开传输送带后依靠自身重力平躺在提升输送模块上，完成了豆株位置和状态改变；所述提升传输模块主体结构为一循环运行的传输带，带上均匀分布凹形置株架，豆株离开转移传输模块后，在自身重力作用下平躺于置株架上，随输送带向上移动到达脱荚机构；所述豆株整理模块位于提升输送模块侧面，利用前端的斜形引导面，调整置株架上豆株平躺位置，使根茎部位处于同一直线向上提升传输，确保脱荚机构的夹持传输装置恰好能夹持在豆株的根茎部位。
[0009]所述脱荚机构包括脱荚轧辊和夹持传输装置，所述脱荚轧辊的主体结构为一对圆柱形滚筒，每个滚筒上对称安装四条柔性脱荚带，当两脱荚轧辊以相反方向旋转时，两轧辊的脱荚带会周期性相互接触，在脱荚带之间产生周期性压力，当豆株置于两脱荚轧辊之间时，脱荚带能周期性地对豆荚施加握力，脱荚带一端设计成斜面结构，使两脱荚带相互接触时有一楔形缺口，豆株能在缺口处顺利进入脱荚轧辊之间；所述夹持传输装置主体结构为两条安装有齿状沟纹夹持片的附板链，附板链在弹簧作用下，对夹持片施加一定的压力，使其能夹住豆株向前运行。
[0010]所述打顶装置包括一电机及由电机驱动的一切割刀，通过高速旋转切除顶部茎叶，所述扶株带由设于两半体上的第二电机驱动。
[0011]本发明的优点:本发明在畦栽青大豆垄间的排水沟中行驶，实现豆株整棵起拔、传输、脱荚和清洁功能，代替传统的青大豆人工采摘；采收过程不扎破豆荚，能将豆株上的豆荚全部采收干净，产品清洁度高；脱荚后能将秸杆粉碎还田，具有生态农业功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明实施例的整体结构示意图。
[0013]图2是本发明豆株收割机构结构图。
[0014]图3是本发明豆株收割机构俯视图。
[0015]图4是本发明豆株收割机构侧视图。
[0016]图5是本发明豆株传输机构侧视图。
[0017]图6是本发明豆株传输机构前视图。
[0018]图7是本发明脱荚工作原理图。
[0019]图8是本发明脱荚机构夹持传输装置结构图。
【具体实施方式】
[0020]参考图1至图8，本发明涉及一种畦栽青大豆联合采收机，包括底盘1，所述底盘I的前端铰联豆株收割机构2和豆株传输机构3，所述底盘I上方设有与豆株传输机构连接的脱荚机构4。
[0021]还包括设于底盘上的鼓风清洁机构5、振动除杂机构6、秸杆粉碎机构7、存储机构8和动力机构9，所述底盘下方安装行驶机构10，所述鼓风清洁机构位于脱荚机构的下方，所述振动除杂机构的出料端与储存机构连接，所述秸杆破碎机构位于脱荚机构的出料端，所述动力机构位于振动除杂机构的下方。
[0022]上述豆株收割机构包括设于豆株收割机构支架16上且形成Y形扶株通道的两半体，所述两半体上分别设有纵向布设的若干支撑轴15，所述的若干支撑轴外周共同绕至扶株带11，所述扶株带在支撑轴作用下呈楔形结构，所述两半体的下部设有松土装置12，所述两半体之间的Y形扶株通道上方设有打顶装置13。
[0023]上述豆株传输机构包括对接于豆株收割机构出料端上的转移传输模块17、与转移传输模块出料端对接的提升传输模块18及与提升传输模块出料端对接的豆株整理模块19 ;所述转移传输模块为两条旋转方向相反的传输带，利用带间压力夹持豆株随传输带往斜上方运动，所述传输带的夹持面与水平方向成一定夹角，使豆株在转移传输过程中处于倾斜状态，待离开传输送带后依靠自身重力平躺在提升输送模块上，完成了豆株位置和状态改变；所述提升传输模块主体结构为一循环运行的传输带，带上均匀分布凹形置株架20，豆株离开转移传输模块后，在自身重力作用下平躺于置株架上，随输送带向上移动到达脱荚机构；所述豆株整理模块位于提升输送模块侧面，利用前端的斜形引导面，调整置株架上豆株平躺位置，使根茎部位处于同一直线向上提升传输，确保脱荚机构的夹持传输装置恰好能夹持在豆株的根茎部位。
[0024]上述脱荚机构包括脱荚轧辊和夹持传输装置24，所述脱荚轧辊的主体结构为一对圆柱形滚筒21，每个滚筒上对称安装四条柔性脱荚带22，当两脱荚轧辊以相反方向旋转时，两轧辊的脱荚带会周期性相互接触，在脱荚带之间产生周期性压力，当豆株置于两脱荚轧辊之间时，脱荚带能周期性地对豆荚施加握力，脱荚带一端设计成斜面结构23，使两脱荚带相互接触时有一楔形缺口，豆株能在缺口处顺利进入脱荚轧辊之间；所述夹持传输装置主体结构为两条安装有齿状沟纹夹持片26的附板链25，附板链在弹簧27作用下，对夹持片施加一定的压力，使其能夹住豆株28向前运行。
[0025]上述打顶装置包括一电机及由电机驱动的一切割刀，通过高速旋转切除顶部茎叶，所述扶株带由设于两半体上的第二电机驱动。
[0026]具体实施过程:
整机结构描述
如图1所示，畦栽青大豆联合采收机由底盘I，底盘前端铰联豆株收割机构2和豆株传输机构3，底盘上方有脱荚机构4、鼓风清洁机构5，振动除杂机构6，秸杆粉碎机构7，存储机构8，动力机构9，底盘下方安装行驶机构10，并辅以操作机构控制采收机运行。
[0027]作业时采收机在垄间的排水沟中行驶，豆株收割机构2将豆株整棵拔起后，豆株传输机构3把豆株送到脱荚机构4，实现豆荚与植株的分离；鼓风清洁机构5将随青大豆脱落的豆叶、茎梗等杂质吹出，振动除杂机构6将沙土等杂质与豆荚分离，除杂后的豆荚进入存储机构8 ;脱荚后的豆杆进入秸杆粉碎机构7，经粉碎后还田。
[0028]豆株收割机构
豆株收割机构实现整棵豆株起拔功能，其核心环节是采用合适的作业方式使植株根部与土壤分离。考虑到起拔的豆株需适合于后续传输环节，让其保持在直立状态与土壤分离，能减少后续操作的复杂程度，因而采用“扶持”豆株一 “松土”的设计思想。此外，青大豆植株顶部不长豆荚，而顶部豆叶又会在脱荚环节随豆荚脱落成为杂质，将其事先去除能减轻除杂工作量。上述功能分别通过扶株装置11、松土装置12和打顶装置13实现，结构见图
2、图3和图4。
[0029]扶株装置在收割过程中扶持住豆株，使其在松土和打顶外力作用下能保持在直立状态。扶株装置充分利用畦栽青大豆垄上种植双行豆株的特点，扶持功能由一对左右对称安装的扶株带11完成。扶株带11在支撑轴15作用下呈楔形结构，左右对称安装形成一前宽后窄的“Y”形扶株通道。扶株带11在电机14驱动下周期运行，左扶株带顺时针、右扶株带逆时针运行(方向如图3箭头所示)，运行线速度与采收机行驶速度相近。当采收机在垄间行驶时，扶株通道迎着豆株前进，豆株在扶株带的引导下逐渐向扶株通道后方移动，并在扶株通道中保持直立状态。
[0030]松土装置12位于豆株收割机构下方，在行进过程中翻松豆株根茎部位土壤，使植株根部与土壤分离，达到豆株起拔效果。
[0031]打顶装置13位于收割机构上方，由电机驱动一切割刀，通过高速旋转切除顶部茎叶。
[0032]豆株收割机构作业流程:采收机在垄间排水沟中行进时，青大豆植株到达扶株装置入口，在扶株带作用下进入扶株通道并保持于直立状态，松土装置将豆株根部与土壤分离，与此同时打顶装置切除豆株顶部茎叶，完成豆株收割。
[0033]
豆株传输机构
豆株收割机构将豆株根茎部位与土壤分离后，需将豆株转移至脱荚机构，此项工作由豆株传输机构完成。 豆株有效传输，核心问题是如何将位置较低且处于直立状态的豆株，输送到位置较高的脱荚机构，并将其置于能被脱荚的平躺状态。此外，豆株传输机构要能调整豆株位置，以保证脱荚机构的夹持传输装置能准确地夹持在豆株根茎部位。上述功能分别由转移传输17、提升传输18和豆株整理19三个模块完成，图5和图6为其结构图。
[0034]转移传输模块17位于收割机构扶株通道后方，其功能是改变豆株的位置及状态，使其到达提升传输模块。如图6所示，转移传输应用夹持输送原理，主体结构为两条旋转方向相反的传输带，利用带间压力夹持豆株随传输带往斜上方运动。传输带的夹持面与水平方向成一定夹角，使豆株在转移传输过程中处于倾斜状态，待离开传输送带后依靠自身重力平躺在提升输送模块上，完成了豆株位置和状态改变。
[0035]提升传输模块18主体结构为一循环运行的传输带，带上均匀分布凹形置株架20，豆株离开转移传输模块后，在自身重力作用下平躺于置株架上，随输送带向上移动到达脱荚机构。
[0036]豆株整理模块19位于提升输送模块侧面，工作原理是利用前端的斜形引导面，调整置株架上豆株平躺位置，使根茎部位处于同一直线向上提升传输，确保脱荚机构的夹持传输装置恰好能夹持在豆株的根茎部位。
[0037]脱荚机构
脱荚机构工作原理仿生青大豆人工采摘过程，先以一定的力度握住豆荚，再拉扯豆荚将其从植株上分离达到脱荚目标。根据上述设计思想，将脱荚机构设计成能对豆荚产生握力，且能在握力点与豆株之间产生相对运动的设备，以达到持续不断地将豆荚从植株上分离的目标，其对应的装置分别为脱荚轧辊和夹持传输装置。
[0038]如图7所示，脱荚轧辊的主体结构为一对圆柱形滚筒21，每个滚筒上对称安装四条柔性脱荚带22。当两脱荚轧辊以相反方向旋转时，两轧辊的脱荚带会周期性相互接触，在脱荚带之间产生周期性压力。当豆株置于两脱荚轧辊之间时，脱荚带能周期性地对豆荚施加握力。脱荚带一端设计成斜面结构23，使两脱荚带相互接触时有一楔形缺口，豆株能在缺口处顺利进入脱荚轧辊之间。
[0039] 夹持传输装置24夹住豆株根茎处，拖动其向前运行并从两脱荚轧辊之间穿过，在脱荚带周期性握力作用下，将豆荚不断地从植株上扯下，完成脱荚功能。如图8所示，夹持传输装置主体结构为两条安装有齿状沟纹夹持片26的附板链25，附板链在弹簧27作用下，对夹持片26施加一定的压力，使其能夹住豆株28向前运行。
[0040]脱荚机构工作原理:豆株从传输机构的提升传输模块18运送到脱荚机构的夹持传输装置24时，附板链上的夹持片夹住豆株根茎部位，拖动豆株向前运行，运行的豆株从脱荚轧辊的楔形缺口进入脱荚轧辊之间，脱荚轧辊对豆荚施加周期性握力，将豆荚不断地从豆株上分离，完成脱荚功能。
[0041]考虑到脱荚轧辊只能在一个平面上产生握力，而豆荚则是在豆株四周分布，设置两套成一定夹角的脱荚轧辊同时工作，以适应不同位置豆荚，确保能将豆株上的豆荚全部米收干净。
[0042]脱荚机构夹持豆株根茎部位，让豆株从脱荚轧辊中间穿过脱荚，能将豆株底部的豆荚采收干净，不产生残留损耗；此外，脱荚轧辊提供与豆株平行的柔性握持力，在脱荚时仅将豆荚和少量的豆叶从豆株上扯下，不扎破豆荚，伴生杂质少，利于后续除杂。
[0043]豆株收割、传输、脱荚、清洁、除杂和秸杆粉碎机构的动力全部由电机提供，使各机构结构简单，控制方便。
[0044]豆株收割机构2铰联在底盘I前端，能以铰联端为中心进行位置抬升，以适应不同田块的垄高差异，也方便采收机进入和离开作业田块；扶株带11里层嵌有齿形同步带，确保扶株带运行时不打滑，外层分布一毛刷层，增大扶株时摩擦力；松土装置为犁形结构，行进过程中松开植株根茎部位的浅层土壤；扶株装置两动力电机14用变频器控制，使扶株带以最适合扶株的速度运行；打顶装置13的位置能上下调整，以适应不同豆株高度。
[0045]豆株传输机构3的转移传输模块17和提升传输模块18共用一个电机提供动力，采用圆形带传动。
[0046]脱荚机构4夹持传输装置24的两附板链共用一个低速电机提供动力，采用链传动方式。
[0047]脱荚机构4的两对脱荚轧辊之间夹角可以调节，以适应不同长势的青大豆采收；脱荚轧辊、鼓风清洁机构5，以及振动除杂机构6共用一电机提供动力。先以带传动方式将动力传送到脱荚机构，再用链传动方式驱动两对脱荚轧辊旋转；鼓风清洁机构5和振动除杂机构6动力使用带传动方式，二者共用一条传送带。
[0048]以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【权利要求】
1、一种畦栽青大豆联合采收机，包括底盘，其特征在于:所述底盘的前端铰联豆株收割机构和豆株传输机构，所述底盘上方设有与豆株传输机构连接的脱荚机构。
2、根据权利要求1所述的一种畦栽青大豆联合采收机，其特征在于:还包括设于底盘上的鼓风清洁机构、振动除杂机构、秸杆粉碎机构、存储机构和动力机构，所述底盘下方安装行驶机构，所述鼓风清洁机构位于脱荚机构的下方，所述振动除杂机构的出料端与储存机构连接，所述秸杆破碎机构位于脱荚机构的出料端，所述动力机构位于振动除杂机构的下方。
3、根据权利要求1所述的一种畦栽青大豆联合采收机，其特征在于:所述豆株收割机构包括设于豆株收割机构支架上且形成Y形扶株通道的两半体，所述两半体上分别设有纵向布设的若干支撑轴，所述的若干支撑轴外周共同绕至扶株带，所述扶株带在支撑轴作用下呈楔形结构，所述两半体的下部设有松土装置，所述两半体之间的Y形扶株通道上方设有打顶装置。
4、根据权利要求1所述的一种畦栽青大豆联合采收机，其特征在于:所述豆株传输机构包括对接于豆株收割机构出料端上的转移传输模块、与转移传输模块出料端对接的提升传输模块及与提升传输模块出料端对接的豆株整理模块；所述转移传输模块为两条旋转方向相反的传输带，利用带间压力夹持豆株随传输带往斜上方运动，所述传输带的夹持面与水平方向成一定夹角，使豆株在转移传输过程中处于倾斜状态，待离开传输送带后依靠自身重力平躺在提升输送模块上，完成了豆株位置和状态改变；所述提升传输模块主体结构为一循环运行的传输带，带上均匀分布凹形置株架，豆株离开转移传输模块后，在自身重力作用下平躺于置株架上，随输送带向上移动到达脱荚机构；所述豆株整理模块位于提升输送模块侧面，利用前端的斜形引导面，调整置株架上豆株平躺位置，使根茎部位处于同一直线向上提升传输，确保脱荚机构的夹持传输装置恰好能夹持在豆株的根茎部位。
5、根据权利要求1所述的一种畦栽青大豆联合采收机，其特征在于:所述脱荚机构包括脱荚轧辊和夹持传输装置，所述脱荚轧辊的主体结构为一对圆柱形滚筒，每个滚筒上对称安装四条柔性脱荚带，当两脱荚轧辊以相反方向旋转时，两轧辊的脱荚带会周期性相互接触，在脱荚带之间产生周期性压力，当豆株置于两脱荚轧辊之间时，脱荚带能周期性地对豆荚施加握力，脱荚带一端设计成斜面结构，使两脱荚带相互接触时有一楔形缺口，豆株能在缺口处顺利进入脱荚轧辊之间；所述夹持传输装置主体结构为两条安装有齿状沟纹夹持片的附板链，附板链在弹簧作用下，对夹持片施加一定的压力，使其能夹住豆株向前运行。
6、根据权利要求3所述的一种畦栽青大豆联合采收机，其特征在于:所述打顶装置包括一电机及由电机驱动的一切割刀，通过高速旋转切除顶部茎叶，所述扶株带由设于两半体上的第二电机驱动。
【文档编号】A01D41/12GK103636350SQ201310607632
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年11月27日 优先权日:2013年11月27日
【发明者】张锐戈, 肖荣辉 申请人:三明学院