脱粒分离装置及具有该脱粒分离装置的联合收割的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种脱粒分离装置，其具有第一脱粒分离机构、第二脱粒分离机构以及位于二者之间的中间喂入机构。第一脱粒分离机构具有齿杆式的第一滚筒和栅格式的第一凹板，并且第一凹板在面向第一滚筒的一面不具有凸入所述第一滚筒脱粒齿齿顶圆的任何部分；第二脱粒分离机构具有齿杆式的第二滚筒和栅格式的第二凹板，并且第二凹板在面向第二滚筒的一面不具有凸入所述第二滚筒脱粒齿齿顶圆的任何部分；第二滚筒包括位于前端的强制导入部，其具有截头圆锥体以及位于该截头圆锥体上的螺旋叶片，以及位于强制导入部后方的滚筒杆齿部，其具有多个彼此平行且沿圆周均布的第二杆，每个第二杆上具有多个脱粒齿。本发明还涉及一种具有该脱粒分离机构的联合收割机。
【专利说明】 脱粒分离装置及具有该脱粒分离装置的联合收割机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种脱粒分离装置，以及具有该脱粒分离装置的联合收割机。
【背景技术】
[0002]联合收割机通过收割装置来收割作物，并且通过脱粒分离装置将作物籽粒从割下的作物分离出来。中国专利ZL00137715.9公开了一种切流与纵轴流组合式脱粒分离装置。目前，这种类型的脱粒分离装置已经成为喂入量大于7Kg/s的大型收割机的标准构造。但是对于籽粒分离难度大、作物茎杆韧性好的作物，比如水稻来说，破坏籽粒和被堵塞是这种脱粒分离装置以及具有脱粒分离装置的联合收割机经常遇到的问题，并且由此必然导致联合收割机的功率消耗增加。对于喂入量越大的联合收割机来说，上述问题变得尤其显著。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于解决上述问题至少其中之一。该问题通过权利要求1的脱粒分离装置来解决。
[0004]对于喂入量大于7Kg/s的联合收割机来说，为了完成脱粒和分离而采用如下的惯用设计，即将主要起脱粒作用的第一滚筒和第一凹板设计成具有相互嵌入式的脱粒齿，借此加大对作物的梳理作用；依靠中间喂入轮将作物向后传送；并且将主要起分离作用的第二滚筒设计成具有封闭筒体和沿筒体全长分布的板齿的构造，以期将作物籽粒和茎杆分离的更彻底。这样的设计对大多数的旱田作物是有效的，但是对于水稻或者潮湿柔韧的作物来说效果并不理想。本发明对这种构造进行了修改。本发明的脱粒分离装置包括:第一脱粒分离机构，其包括第一滚筒以及位于该第一滚筒下方的第一凹板；第二脱粒分离机构，其包括第二滚筒以及位于该第二滚筒下方的第二凹板；位于所述第一脱粒分离机构和所述第二脱粒分离机构之间的中间喂入机构；所述第一滚筒可围绕第一旋转轴线旋转，并且具有多个与所述第一旋转轴线平行且沿圆周均匀分布的第一杆，每个所述第一杆上具有多个第一脱粒齿，所述第一脱粒齿的齿顶形成第一齿顶圆；所述第二滚筒可围绕与所述第一旋转轴线垂直的第二旋转轴线旋转；其特征在于:所述第一凹板为栅格构造，该第一凹板在面向所述第一滚筒的一面不具有凸入所述第一齿顶圆的任何部分；所述第二滚筒包括:位于前端的强制导入部，该强制导入部具有截头圆锥体以及位于该截头圆锥体上的螺旋叶片；以及位于强制导入部后方的滚筒杆齿部，该滚筒杆齿部具有多个与第二旋转轴线平行且沿圆周均匀分布的第二杆，每个所述第二杆上具有多个第二脱粒齿，所述第二脱粒齿的齿顶形成第二齿顶圆；所述第二凹板为栅格构造，并且该第二凹板不具有任何凸入第二齿顶圆的部分。
[0005]通过将第一滚筒和第一凹板设计成没有相互嵌入的构造，能够避免或降低强力的梳理作用对作物籽粒的破碎；这样设计实际上导致第一滚筒和第一凹板的脱粒作用降低；为了弥补该脱粒作用的降低，并且同时克服第二滚筒容易缠绕堵塞的问题，本发明对第二滚筒进行了创造性的改造:将该第二滚筒的前段设置具有螺旋叶片的强制导入部，并且将后段设置成具有齿杆的开放式筒体；相应地，第二滚筒和第二凹板也设计成无相互嵌入的构造。通过上述各滚筒及相应凹板的组合方式，实现了全程对作物的温和脱粒分离，并且兼顾到作物喂入的流畅性，同时降低了功率消耗。实验数据表明，以额定喂入量为7Kg/s的大型收割机收割水稻为例，如此改进的脱粒分离装置在总体尺寸不变但喂入量达到13Kg/s的情况下，其总损失率为2.5%，低于“稻麦联合收割机作业质量标准”(国家标准)中规定的3%的标准。也即是说，设计上的如此改进获得了使喂入量几乎加倍的非常显著的技术效果。
[0006]关于第二滚筒，尤其是强制导入部的设计，可以按照从属权利要求的附加技术特征来进行。这些设计特征确保第二滚筒在保证脱粒分离效果的同时达到最佳的喂入流畅性。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是本发明的脱粒分离装置的总体构造；
[0008]图2示出了组合在一起的第一滚筒和第一凹板的构造；
[0009]图3示出了组合在一起的第二滚筒和第二凹板的构造，其中以虚线示出顶板、底板以及盖板；
[0010]图4具体示出第二滚筒的构造；以及
[0011]图5具体示出了盖板的构造。
【具体实施方式】
[0012]下文将参照附图来介绍本发明的脱粒分离装置。
[0013]图1示出了本发明的用于处理作物的脱粒分离装置，作物沿着从左到右的方向流经该装置。为便于理解，本发明将图1中左侧喂入作物的一侧称为前方，而将图中右侧排出作物茎杆的一侧称为后方，并由此定义前后方向。一般来说，前方是具有该脱粒分离装置的联合收割机的前进方向。
[0014]该脱粒分离装置在其前部设置由第一滚筒11和第一凹板12构成的第一脱粒分离机构1，在其后部设置有主要由第二滚筒21和第二凹板232构成的第二脱粒分离机构2，而在第一和第二脱粒分离机构之间设置有中间喂入机构3。当作物进入该脱粒分离装置10之后，被旋转的第一滚筒脱粒，并且脱下的籽粒通过第一凹板的栅格落入未示出的籽粒收集系统；随后，作物被中间喂入机构3喂送至第二脱粒分离机构2，第二脱粒分离机构通过相比于第一脱粒分离机构更长的路径完成对作物的脱粒以及籽粒与茎杆的分离，分离后的茎杆从后侧排出，而籽粒落入在此未示出的籽粒收集系统。
[0015]参照图1和图2，第一滚筒11具有在水平方向上的第一旋转轴线，该旋转轴线垂直于前后方向，并且通常情况下为具有该脱粒分离装置的联合收割机的左右方向。该第一滚筒具有多个第一杆13，这些杆均与旋转轴线平行且沿圆周方向均匀分布；每个第一杆13上设置有多个第一脱粒齿14，这些第一脱粒齿的齿顶形成第一齿顶圆。第一凹板12为栅格构造的部分圆筒状，其位于第一滚筒的下方并且部分地围绕该第一滚筒。在第一滚筒11和一凹板12之间形成脱粒空间。为了避免对作物产生强的梳理作用而破坏作物籽粒，本发明将第一凹板12设置成不具有凸入第一齿顶圆的任何部件；也即是说，第一滚筒在旋转时所占据的空间与第一凹板所占的空间不存在任何重叠。
[0016]中间喂入机构3在第一脱粒分离机构I的后方，其具有中间喂入轮32，该中间喂入轮32具有圆筒状的主体以及位于该主体上的多个齿。当中间喂入轮旋转时，作物在这些齿的带动下向后输送。优选地，该中间喂入机构3还具有设置在中间喂入轮32和第一滚筒11之间的光滑滚筒31。
[0017]第二脱粒分离机构2设置在中间喂入机构3的后方，其主要部件是第二滚筒20、位于该第二滚筒下方的底板212和第二凹板232、以及位于该第二滚筒上方的顶板211和盖板231。
[0018]参照图3和图4，该第二滚筒20具有与第一旋转轴线垂直的第二旋转轴线，该第二旋转轴线并不在水平面内，而是沿着从前向后的方向逐渐升高。该第二滚筒20可以分成如下几个部分:位于前端的强制导入部21，位于强制导入部后方的滚筒杆齿部23，以及位于滚筒杆齿部23后方的排放部25。
[0019]如图4所示，强制导入部21具有截头圆锥体215以及位于该截头圆锥体上的两个螺旋叶片214，这两个螺旋叶片围绕在截头圆锥体215上，并且二者在截头圆锥体215上的相位差为180度。在与该强制导入部21大致对应的上方和下方，第二脱粒分离机构2分别具有盖板211和底板212，二者彼此接合而形成围绕强制导入部21的导入腔室。为了使得导入过程流畅，在底板212具有平滑表面并且不设置朝向强制导入部的任何凸出部件；顶板211基本为平滑表面，仅在其后端具有朝向所述强制导入部21突出的一个导流叶片213，如图5所示。实验证明，该单独的导流叶片213不但不会阻碍作物向后流动，而其还能够将作物均匀地向后引导，避免作物因不均匀喂入而导致的堵塞以及第二滚筒20的偏心载荷。
[0020]位于强制导入部21后方的滚筒杆齿部23具有多根相互平行且沿圆周方向均匀分布的第二杆233，每个第二杆233上具有多个第二脱粒齿234。这些第二杆和第二脱粒齿能够对作物进一步脱粒，并且在旋转过程中与盖板231和第二凹板232相互作用实现籽粒与作物茎杆的分离。在该第二滚筒20的下方，并且主要是滚筒杆齿部23下方，设置有所述第二凹板232 ;该第二凹板为栅格构造，与第一凹板类似地，该第二凹板232不具有任何凸入第二脱粒齿形成的第二齿顶圆的部分。在该第二滚筒20的上方设置有所述盖板231。该盖板231从上方覆盖第二滚筒20，并且在该盖板231上设置有多个螺旋引导板，用于将作物向后方引导。
[0021]在本发明中，为了使得强制导入部20即使在作物潮湿柔韧且喂入量大的情况下也能够获得良好的喂入性能，而对其进行了多项改进。
[0022]强制导入部21的螺旋叶片214的外缘包络成一个恒定外径的圆柱体，该圆柱体的直径也称为螺旋叶片的螺旋外径。在本发明中，该螺旋外径被设置成大于或等于第二齿顶圆的直径。在采用螺旋叶片导入作物的现有产品以及相关的设计手册中，均要求螺旋外径要小于脱粒滚筒的齿顶圆，即所谓的“小锥头”设计。本发明所采用的上述“大锥头”并没有降低喂入性能，反而表现出更好的喂入性能，这一点可以从上文提及的实验数据中可以得到证明。另外，在所述第二旋转轴线方向上，螺旋叶片214的后端比第二凹板232的前端更靠前，从而使第二凹板232的前端位于截头圆锥体的底面之后。或这可以这样理解，强制导入部21和滚筒杆齿部23的接合面比底板212和第二凹板232的接合面更靠前。这样的设计能够使得喂入更充分，并且脱粒效果更好。为确保足够的喂入力，螺旋叶片214的尺寸满足下面的条件:对于螺旋叶片前端的较高的部分，其叶片高度大于该螺旋叶片的螺旋外径的20%，例如可以设置成25% ;而对于螺旋叶片后端的较低的部分，其叶片高度小于该螺旋叶片的螺旋外径的15%，例如可以设置成13%。强制导入部21的长度亦有相应的要求，在本发明中，沿所述第二旋转轴线方向，该强制导入部21的长度占整个第二滚筒20的长度的比例小于30%，依次兼顾强制导入部的喂入效果和滚筒杆齿部的脱粒分离效果；例如，可以将强制导入部的长度设置成占整个所述第二滚筒的长度的比例等于20%，这一比例在本发明总体设计下能够实现特别理想的喂入和脱粒分离综合效果。
[0023]为了便于排出脱粒分离之后的作物秸杆，在第二滚筒20的末端设置有排放部25。该排放部具有能够旋转拨动作物秸杆的两个或更多个片状尾翼252，这些尾翼252焊接在圆筒251上并沿第二旋转轴线方向延伸，并且圆筒251以第二旋转轴线为旋转轴线。本发明中，尾翼252的沿第二旋转轴线方向的长度占第二滚筒20总长的比例大于12%，例如等于15%。
[0024]上述脱粒分离装置可以用在联合收割机上。典型的联合收割机具有用于使该联合收割机行走的行走装置，位于该收割机前部并且用于收割作物的收割装置，将收割下的作物向后输送的输送装置，以及接收来自输送装置输送来的作物并进行脱离分离处理的脱粒分离装置。本发明的脱粒分离装置即可用于上述的联合收割机上。
[0025]虽然在上文已经公开了结合了本发明的原理的示例性实施例，但本发明不限定于所公开的实施例。相反地，本申请旨在使用本发明的一般原则覆盖本发明的任何变化、用途或修改。而且，本发明意图涵盖偏离本公开内容的、如落入本发明所属领域中已知或习惯做法范围内这种内容。
【权利要求】
1.一种脱粒分离装置，包括: 第一脱粒分离机构，其包括第一滚筒以及位于该第一滚筒下方的第一凹板； 第二脱粒分离机构，其包括第二滚筒以及位于该第二滚筒下方的第二凹板； 位于所述第一脱粒分离机构和所述第二脱粒分离机构之间的中间喂入机构； 所述第一滚筒可围绕第一旋转轴线旋转，并且具有多个与所述第一旋转轴线平行且沿圆周均匀分布的第一杆，每个所述第一杆上具有多个第一脱粒齿，所述第一脱粒齿的齿顶形成第一齿顶圆； 所述第二滚筒可围绕与所述第一旋转轴线垂直的第二旋转轴线旋转； 其特征在于: 所述第一凹板为栅格构造，该第一凹板在面向所述第一滚筒的一面不具有凸入所述第一齿顶圆的任何部分； 所述第二滚筒包括: 位于前端的强制导入部，该强制导入部具有截头圆锥体以及位于该截头圆锥体上的螺旋叶片；以及 位于强制导入部后方的滚筒杆齿部，该滚筒杆齿部具有多个与第二旋转轴线平行且沿圆周均匀分布的第二杆，每个所述第二杆上具有多个第二脱粒齿，所述第二脱粒齿的齿顶形成第二齿顶圆； 所述第二凹板为栅格构造，并且该第二凹板不具有任何凸入第二齿顶圆的部分。
2.如权利要求1所述的脱粒分离装置，其特征在于: 该脱粒分离装置还具有设置在所述强制导入部上方的顶板和位于所述强制导入部下方的底板，所述顶板和底板彼此接合而形成围绕强制导入部的导入腔室； 所述底板为部分地包绕所述强制导入部的圆弧状，该底板与所述第二凹板相连，并且不具有朝向所述强制导入部凸出的任何部件。
3.如权利要求1或2所述的脱粒分离装置，其特征在于: 沿所述第二旋转轴线方向，所述第二杆的前端比所述第二凹板的前端更靠前。
4.如权利要求1至3之一所述的脱粒分离装置，其特征在于:所述螺旋叶片的外缘具有大于所述第二齿顶圆直径的恒定的螺旋外径。
5.如权利要求1至3之一所述的脱粒分离装置，其特征在于:所述螺旋叶片的外缘具有等于所述第二齿顶圆直径的恒定的螺旋外径。
6.如权利要求4或5所述的脱粒分离装置，其特征在于:所述螺旋叶片的前端从所述截头圆锥体表面突起的叶片高度大于该螺旋叶片的螺旋外径的20%。
7.如权利要求6所述的脱粒分离装置，其特征在于:所述螺旋叶片的前端从所述截头圆锥体表面突起的叶片高度为该螺旋叶片的螺旋外径的25%。
8.如权利要求6或7所述的脱粒分离装置，其特征在于:所述螺旋叶片的后端从所述截头圆锥体表面突起的叶片高度小于该螺旋叶片的螺旋外径的15%。
9.如权利要求8所述的脱粒分离装置，其特征在于:所述螺旋叶片的后端的叶片高度为该螺旋叶片的螺旋外径的13%。
10.如上述权利要求之一所述的脱粒分离装置，其特征在于:沿所述第二旋转轴线方向，所述强制导入部的长度占整个所述第二滚筒的长度的比例小于30%。
11.如权利要求10所述的脱粒分离装置，其特征在于:沿所述第二旋转轴线方向，所述强制导入部的长度占整个所述第二滚筒的长度的比例等于20%。
12.如权利要求2所述的脱粒分离装置，其特征在于:所述顶板在其后端具有朝向所述强制导入部凸出的至少一个导流叶片。
13.如上述权利要求之一所述的脱粒分离装置，其特征在于:所述第二滚筒在其末端具有沿所述第二旋转轴线方向延伸的至少两个片状尾翼。
14.如权利要求13所述的脱粒分离装置，其特征在于:所述片状尾翼的沿所述第二旋转轴线方向的长度占所述第二滚筒总长的比例大于12%。
15.如权利要求14所述的脱粒分离装置，其特征在于:所述片状尾翼的沿所述第二旋转轴线方向的长度占所述第二滚筒总长的比例等于15%。
16.一种联合收割机，具有: 用于使该联合收割机行走的行走装置； 位于该联合收割机前部并且用于收割作物的收割装置； 将由所述收割装置收割下的作物向后方输送的输送装置；以及 接收来自所述输送装置的作物并对作物进行处理的如上述权利要求之一所述的脱粒分离装置。
【文档编号】A01D41/12GK104365289SQ201410061807
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年2月24日 优先权日:2014年2月24日
【发明者】本杰明·志达·孙, 庞凤斌, 王洪源, 李军榜, 庄义斌, 韩艳鹏 申请人:约翰迪尔（天津）有限公司