一种振动挖拔式木薯收获的制造方法
【专利摘要】一种振动挖拔式木薯收获机，包括机架、悬挂架、块根拔起装置、挖掘铲以及电液控制装置。机架由梁架、斜轨组、固定平台、后支撑轮组成，斜轨组和固定平台焊接在梁架上，后支撑轮通过轴承安装在梁架的后支撑轮轴上，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；块根拔起装置由齿轮齿条机构、移动平台机构、振动机构、夹持机构组成，块根拔起装置安装在机架上；挖掘铲由深松铲和铲柱组成，用螺栓固定在悬挂架下杆的下方；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。整机通过悬挂架和拖拉机悬挂装置三点连接。采用本发明收获木薯块根损失少、土薯分离干净、省力、功耗低。
【专利说明】一种振动挖拔式木薯收获机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种农业机械领域的收获机械，具体为一种振动挖拔式木薯收获机。
【背景技术】
[0002]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粮食，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，现有面积约为60万公顷，产量1000万吨，年总产值140亿元，潜在种植面积150万公顷，预计年生产值达500亿元。目前，国内木薯块根收获基本靠人工作业完成，工作量大，效率低，收获成本高。在收获季节，由于收获效率低，收获时间长，导致很多木薯在地下发芽、腐烂，造成木薯减产，严重阻碍了木薯种植业的发展，成为木薯种植业发展的“瓶颈”。因此，开展木薯收获机械和收获技术问题的研究，推动木薯收获机械化的发展，成为木薯种植业亟待解决的问题。
[0003]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，土薯分离不干净、功耗大，尤其难以适应粘土种植木薯块根的收获。
【发明内容】
[0004]为了克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种振动挖拔式木薯收获机，能够实现一边松土、一边竖直拔起、一边抖动的作业工艺,使收获的木薯块根损失小、土薯分离干净。同时，省力，功耗小，与拖拉机配套使用，能适应不同行距种植木薯的收获作业要求，对不同土壤的适应性强，应用范围广。
[0005]本发明所米用的技术方案为:一种振动挖拔式木薯收获机，包括机架、悬挂架、块根拔起装置、电液控制装置以及挖掘铲，所述机架由梁架、斜轨组、固定平台、后支撑轮组成，斜轨组和固定平台焊接在梁架上，后支撑轮通过轴承安装在梁架的后支撑轮轴上，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，后支撑轮起到承受整机后部重力和动载荷的作用。所述悬挂架由上铰接点、下铰接点、侧铰接点、钢链挂销、田字形杆件组成，钢链挂销焊接在悬挂架上方；所述块根拔起装置由齿轮齿条机构、移动平台机构、振动机构、夹持机构组成，齿轮齿条机构通过螺栓安装在固定平台上，移动平台机构通过轨道轮组安装在斜轨组上，振动机构通过螺栓安装在移动平台机构上，夹持机构焊接在振动机构的框架的下方；所述挖掘铲由深松铲和铲柱组成，用螺栓固定在悬挂架下杆的下方，铲柱的间距为木薯垄宽，作业时进行松土，减小拔起阻力。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，其主要部件安装在箱体内，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。
[0006]所述振动挖拔式木薯收获机整体通过悬挂架与拖拉机悬挂装置三点连接。
[0007]所述梁架由横梁、竖梁、纵梁、支撑轮轴、钢链挂耳组成，横梁和竖梁互相垂直且在同一平面内，两根横梁分别焊接在两根竖梁的前、后端，纵梁垂直于横梁和竖梁所在平面，纵梁焊接在两根竖梁的后端，钢链挂耳焊接在竖梁的前端，支撑轮轴焊接在竖梁的后端，[0008]所述斜轨组包括上斜轨组和下斜轨组，上斜轨组和下斜轨组相互平行且相隔一定距离，斜轨组和梁架竖梁成45°角，下斜轨组两端分别焊接有连接柱，上斜轨组通过螺栓固定在下斜轨组的连接柱上，下斜轨组焊接在竖梁和纵梁之间，每条斜轨在靠近轨道轮一侧都有梯形凸缘，
[0009]所述上斜轨组包括上左斜轨和上右斜轨，上左斜轨与上右斜轨相互平行且在同一平面内，所述下斜轨组包括下左斜轨和下右斜轨，下左斜轨与下右斜轨相互平行且在同一平面内，上左斜轨和下左斜轨在同一平面内，上右斜轨和下右斜轨也在同一平面内。
[0010]所述固定平台由一块平台长板和两根平台长梁组成，平台长梁紧贴长板下方，整个固定平台焊接在梁架的纵梁上，
[0011]所述齿轮齿条机构由第一液压马达、第一联轴器、轴承、齿轮座、齿轮轴、齿轮、齿条、齿条背滚轮组成，第一液压马达和齿轮座通过螺栓固定安装在机架的固定平台上，第一液压马达输出轴通过第一联轴器和齿轮轴连接，齿轮轴和齿条背滚轮通过轴承安装在齿轮座上，齿轮通过花键安装在齿轮轴上，齿轮和齿条啮合，齿条背滚轮的圆周面与齿条背面接触，齿条与斜轨组平行，齿条一端焊接在移动平台的横拉杆上，作业时电液控制装置控制第一液压马达驱动齿轮齿条做往复运动，带动移动平台运动，实现木薯块根的竖直拔起。
[0012]所述移动平台机构由轨道轮组、台架组成，轨道轮组包括四个轨道轮，安装在台架左右两侧的轨道轮轴上，轨道轮的圆周面上开有梯形凹槽，与斜轨组的梯形凸缘配合以限制轨道轮的轴向位移，轨道轮与下斜轨组接触，轨道轮凹槽部分扣入上斜轨组凸缘但与上斜轨组不接触，
[0013]所述台架由横拉杆、斜拉杆、垂直杆、平台梁、轨道轮轴、平台板组成，它们通过焊接形成台架，横拉 杆、斜拉杆、平台梁在同一平面内，横拉杆与平台梁平行，与斜拉杆垂直，垂直杆垂直焊接在平台梁上，平台板焊接在平台梁和垂直杆之间，平台板和斜拉杆成45°角以保证移动平台工作时平台板上表面处于水平状态。
[0014]所述振动机构由第二液压马达、第二联轴器、轴承、轴承座、凸轮轴、凸轮、摩擦片、上导向套筒组、下导向套筒组、第一弹簧组、框架组成，摩擦片和上导向套筒组通过螺栓固定在框架上，下导向套筒组、第二液压马达、第二轴承座通过螺栓固定在平台板上，上下导向套筒组配套安装，第一弹簧组的放置在上下套筒内，第一弹簧组一端钩在带孔螺栓上，另一端钩在平台板上，凸轮与凸轮轴花键连接，凸轮轴一端与第二液压马达输出轴通过第二联轴器连接，另一端安装在轴承座上，作业时第二液压马达驱动凸轮按给定的频率转动，框架和夹持机构随着凸轮的转动而上下振动。
[0015]所述夹持机构由夹子架、上联动杆、下联动杆、夹子组、第二弹簧组、油缸组成，夹子架上部与框架下部焊接，夹子架下部通过圆柱销与夹子组连接，夹子组可以相对夹子架转动，油缸通过圆柱销与夹子组的中间夹子连接，上下联动杆通过圆柱销与夹子组连接，第二弹簧组一端钩在夹子架上，另一端钩在中间夹子上，工作时油缸驱动夹子做夹持动作。
[0016]本发明的突出优点在于:
[0017]本发明能够按给定的拔起速度规律和抖动规律竖直地拔起木薯块根，实现一边松土、一边竖直拔起、一边抖动的作业,使收获的木薯块根损失小、土薯分离干净。同时,该收获机省力，功耗小，结构紧凑，与拖拉机配套使用，能适应不同行距种植木薯的收获作业要求，对不同土壤的适应性强，应用范围广。【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本发明所述的振动挖拔式木薯收获机的结构示意图。
[0019]图2是本发明所述的振动挖拔式木薯收获机机架的部分结构示意图。
[0020]图3是本发明所述的振动挖拔式木薯收获机的齿轮齿条机构的结构示意图。
[0021]图4是本发明所述的振动挖拔式木薯收获机的移动平台机构的结构示意图。
[0022]图5是本发明所述的振动挖拔式木薯收获机的振动机构的振动部件结构示意图。
[0023]图6是本发明所述的振动挖拔式木薯收获机的振动机构的导向部件结构示意图。
[0024]图7是本发明所述的振动挖拔式木薯收获机的夹持机构的结构示意图。
[0025]图中标记为:1.垂直杆2.油缸3.第二弹簧组4.上联动杆5.下联动杆6.夹子架
7.钢链挂耳8.夹子组9.竖梁10.侧铰接点11.铲柱12.深松铲13.田字形杆件14.下铰接点15.上铰接点16.钢链挂销17.钢链18.平台板19.框架20.第二联轴器21.凸轮轴22.第二液压马达23.带孔螺栓24.斜拉杆25.横拉杆26.下左斜轨27.上左斜轨28.平台长梁29.连接柱30.纵梁31.平台长板32.第一液压马达33.第一联轴器34.齿条背滚轮35.齿轮座36.齿条37.齿轮38.轴承39.齿轮轴40.上右斜轨41.下右斜轨42.横梁43.后支撑轮44.第 一弹簧组45.凸轮46.轴承座47.上导向套筒组48.支撑轮轴49.下导向套筒组50.轨道轮轴51.轨道轮组52.平台梁A.摩擦片B.中间夹子
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和实施例对本发明的【具体实施方式】做进一步详细的说明。
[0027]对照图1，本发明所述的振动挖拔式木薯收获机，包括机架、悬挂架、块根拔起装置、电液控制装置以及挖掘铲，所述机架由梁架、斜轨组、固定平台、后支撑轮组成，斜轨组和固定平台焊接在梁架上，后支撑轮通过轴承安装在梁架的后支撑轮轴上，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。所述块根拔起装置由齿轮齿条机构、移动平台机构、振动机构、夹持机构组成，齿轮齿条机构通过螺栓安装在固定平台上，移动平台机构通过轨道轮组安装在斜轨组上，振动机构通过螺栓安装在移动平台机构上，夹持机构焊接在振动机构的框架的下方；所述挖掘铲由深松铲和铲柱组成，用螺栓固定在悬挂架下杆的下方。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，其主要部件固定安装在箱体内，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；整机通过悬挂架和拖拉机悬挂装置三点连接。
[0028]对照图1，所述悬挂架由上铰接点15、下铰接点14、侧铰接点10、钢链挂销16、田字形杆件13组成，钢链挂销16焊接在悬挂架上方，悬挂架通过上下铰接点和拖拉机悬挂装置
三点连接。
[0029]对照图1，所述挖掘铲由深松铲12和铲柱11组成，用螺栓固定在悬挂架的下方，铲柱的间距为木薯垄宽，作业时进行松土，减小拔起阻力。
[0030]对照图1、2，所述梁架由横梁42、竖梁9、纵梁30、支撑轮轴48、钢链挂耳7组成，横梁42和竖梁9垂直且在同一平面内，两根横梁分别焊接在两根竖梁的前、后两端，纵梁30垂直于横梁42和竖梁9所在平面，纵梁30焊接在竖梁9的后端，钢链挂耳7焊接在竖梁9的前端，支撑轮轴48焊接在竖梁9的后端。[0031]对照图1、2，所述斜轨组包括上斜轨组和下斜轨组，上斜轨组和下斜轨组相互平行且相隔一定距离，斜轨组和梁架竖梁9成45°角，下斜轨组两端分别焊接有连接柱29，上斜轨组通过螺栓固定在下斜轨组的连接柱29上，下斜轨组焊接在竖梁9和纵梁30之间，每条斜轨在靠近轨道轮一侧都有梯形凸缘。
[0032]对照图1、2，所述上斜轨组包括上左斜轨27和上右斜轨40，上左斜轨27与上右斜轨40相互平行且在同一平面内。
[0033]对照图1、2，所述下斜轨组包括下左斜轨26和下右斜轨41，下左斜轨26与下右斜轨41相互平行且在同一平面内，上左斜轨27和下左斜轨26在同一平面内，上右斜轨40和下右斜轨41在同一平面内。
[0034]对照图1、2，所述固定平台由一块平台长板31和两根平台长梁28组成，平台长梁28紧贴平台长板31下方，整个固定平台焊接在梁架的纵梁30上。
[0035]对照图1、3，所述齿轮齿条机构由第一液压马达32、第一联轴器33、轴承38、齿轮座35、齿轮轴39、齿轮37、齿条36、齿条背滚轮34组成，第一液压马达32和齿轮座35通过螺栓固定安装在机架的固定平台上，第一液压马达32输出轴通过第一联轴器33和齿轮轴39连接，齿轮轴39和齿条背滚轮34通过轴承38安装在齿轮座35上，齿轮37通过花键安装在齿轮轴39上，齿轮37和齿条36啮合，齿条背滚轮34的圆周面与齿条36的背面接触以防止齿条36与齿轮37脱离啮合关系，齿条36与斜轨组平行，齿条36 —端焊接在移动平台的横拉杆25上。作业时，电液控制装置控制第一液压马达32驱动齿轮37齿条36做往复运动，实现木薯块根的竖直拔起。
[0036]对照图1、4，所述移动平台机构由轨道轮组51、台架组成，轨道轮组51包括四个轨道轮，安装在台架左右两侧的轨道轮轴50上，轨道轮的圆周面上开有梯形凹槽，与斜轨组的梯形凸缘配合以限制轨道轮的轴向位移，轨道轮与下斜轨组接触，轨道轮凹槽部分扣入上斜轨组凸缘但与上斜轨组不接触。
[0037]对照图1、4，所述台架由横拉杆25、斜拉杆24、垂直杆1、平台梁52、轨道轮轴50、平台板18组成，它们通过焊接形成台架，横拉杆25、斜拉杆24、平台梁52在同一平面内，斜拉杆24垂直于横拉杆25和平台梁52，垂直杆I垂直焊接在平台梁52上，平台板18焊接在平台梁52和垂直杆I之间，平台板18和斜拉杆24成45°角以保证移动平台工作时平台板18上表面处于水平状态。 [0038]对照图1、5、6，所述振动机构由第二液压马达22、第二联轴器20、轴承座46、凸轮轴21、凸轮45、摩擦片A、上导向套筒组47、下导向套筒组49、第一弹簧组44、框架19组成，摩擦片A和上导向套筒组47通过螺栓固定在框架19上，下导向套筒组49、第二液压马达22、轴承座46通过螺栓固定安装在移动平台的平台板18上，上下导向套筒组配套安装，第一弹簧组44置于导向套筒组内，第一弹簧组44 一端钩在带孔螺栓23上，另一端钩在平台板18上，凸轮45与凸轮轴21花键连接，凸轮轴21 —端与第二液压马达22输出轴通过第二联轴器20连接，另一端安装在轴承座46上。作业时第二液压马达22驱动凸轮按需要的频率转动，框架19和夹持机构随着凸轮45的转动而上下振动。
[0039]对照图1、7，所述夹持机构由夹子架6、上联动杆4、下联动杆5、夹子组8、第二弹簧组3、油缸2组成，夹子架6上部与框架19下部焊接，夹子架6下部通过圆柱销与夹子组8连接，夹子组8可以相对夹子架6转动，油缸2通过圆柱销与夹子组8的中间夹子B连接，上下联动杆通过圆柱销与夹子组8连接，第二弹簧组3钩挂在中间夹子B和夹子架6之间，工作时油缸2驱动夹子组8做夹持动作。
[0040]所述的振动挖拔式木薯收获机的工作原理是:
[0041]木薯块根收获机作业前，先砍断木薯茎杆，保留20-40cm长度的茎杆。木薯收获机作业时，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；电液控制装置通过传感器获得收获机的速度信号，木薯茎杆进入夹子组夹持范围时，电液控制装置也通过传感器获得相应信号，对获得的信号进行分析处理后，电液控制装置发出控制指令，控制第一、第二液压马达和油缸按一定规律工作；油缸驱动夹子组将木薯茎杆夹紧，第一液压马达驱动齿轮齿条机构工作，齿条带动移动平台沿斜轨向上运动，第二液压马达驱动凸轮转动，使与框架连接在一起的夹持机构上下振动，木薯块根被按一定拔起速度规律和抖动规律竖直拔起；夹子组将木薯块根拔起至一定高度后将其松开，第一、第二液压马达和油缸驱动相应机构复位。如 此反复，完成木薯块根的收获作业。
【权利要求】
1.一种振动挖拔式木薯收获机，其特征在于，包括机架、悬挂架、块根拔起装置、挖掘铲以及电液控制装置；机架由梁架、斜轨组、固定平台、后支撑轮组成，斜轨组和固定平台焊接在梁架上，后支撑轮通过轴承安装在梁架的后支撑轮轴上，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；块根拔起装置由齿轮齿条机构、移动平台机构、振动机构、夹持机构组成，齿轮齿条机构通过螺栓安装在固定平台上，移动平台机构通过轨道轮组安装在斜轨组上，振动机构通过螺栓安装在移动平台机构上，夹持机构焊接在振动机构的框架的下方；挖掘铲由深松铲和铲柱组成，用螺栓固定在悬挂架下杆的下方；电液控制装置由传感器、单片机、A/D、电液伺服阀、D/A组成，其主要部件固定安装在箱体内，箱体固定安装在拖拉机上；整机通过悬挂架和拖拉机悬挂装置三点连接。
2.根据权利要求1所述的一种振动挖拔式木薯收获机，其特征在于，所述梁架由横梁、竖梁、纵梁、支撑轮轴、钢链挂耳组成，横梁和竖梁互相垂直且在同一平面内，两根横梁分别焊接在两根竖梁的前、后端，纵梁垂直于横梁和竖梁所在平面，纵梁焊接在两根竖梁的后端，钢链挂耳焊接在竖梁的前端，支撑轮轴焊接在竖梁的后端。
3.根据权利要求1所述的一种振动挖拔式木薯收获机，其特征在于，所述斜轨组包括上斜轨组和下斜轨组，上斜轨组和下斜轨组相互平行且相隔一定距离，斜轨组和梁架竖梁成45°角，下斜轨组两端分别焊接有连接柱，上斜轨组通过螺栓固定在下斜轨组的连接柱上，下斜轨组焊接在竖梁和纵梁之间，每条斜轨在靠近轨道轮一侧都有梯形凸缘。
4.根据权利要求3所述的一种振动挖拔式木薯收获机，其特征在于，所述上斜轨组包括上左斜轨和上右斜轨，上左斜轨与上右斜轨相互平行且在同一平面内，所述下斜轨组包括下左斜轨和下右斜轨，下左斜轨与下右斜轨相互平行且在同一平面内，上左斜轨和下左斜轨在同一平面内，上右斜轨和下右斜轨也在同一平面内。
5.根据权利要求1所述的一种振动挖拔式木薯收获机，其特征在于，所述固定平台由一块平台长板和两根平台长梁组成，平台长梁紧贴长板下方，整个固定平台焊接在梁架的纵梁上。
6.根据权利要求1所述的一种振动挖拔式木薯收获机，其特征在于，所述齿轮齿条机构由第一液压马达、第一联轴器、轴承、齿轮座、齿轮轴、齿轮、齿条、齿条背滚轮组成，第一液压马达和齿轮座通过螺栓固定安装在机架的固定平台上，第一液压马达输出轴通过第一联轴器和齿轮轴连接，齿轮轴和齿条背滚轮通过轴承安装在齿轮座上，齿轮通过花键安装在齿轮轴上，齿轮和齿条啮合，齿条背滚轮的圆周面与齿条背面接触，齿条与斜轨组平行，齿条一端焊接在移动平台的横拉杆上。
7.根据权利要求1所述的一种振动挖拔式木薯收获机，其特征在于，所述移动平台机构由轨道轮组、台架组成，轨道轮组包括四个轨道轮，安装在台架左右两侧的轨道轮轴上，轨道轮的圆周面上开有梯形凹槽，与斜轨组的梯形凸缘配合以限制轨道轮的轴向位移，轨道轮与下斜轨组接触，轨道轮凹槽部分扣入上斜轨组凸缘但与上斜轨组不接触。
8.根据权利要求7所述的一种振动挖拔式木薯收获机，其特征在于，所述台架由横拉杆、斜拉杆、垂直杆、平台梁、轨道轮轴、平台板组成，它们通过焊接形成台架，横拉杆、斜拉杆、平台梁在同一平面内，横拉杆与平台梁平行，与斜拉杆垂直，垂直杆垂直焊接在平台梁上，平台板焊接在平台梁和垂直杆之间，平台板和斜拉杆成45°角以保证移动平台工作时平台板上表面处于水平状态。
【文档编号】A01D13/00GK103782708SQ201410074817
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年3月3日 优先权日:2014年3月3日
【发明者】杨望, 杨坚, 莫兴漫 申请人:广西大学