基于弹齿伸缩结构的滚筒式辣椒采摘装置的制作方法

本实用新型属于辣椒收割机器技术领域，具体的涉及一种基于弹齿伸缩结构的滚筒式辣椒采摘装置。

背景技术：

辣椒红色素是一种用途非常广泛的天然红色素，是我国重点支持的“红色产业”。辣椒红色素不仅无任何毒副作用，而且还具有一定的营养保健和医疗作用。其安全性已得到世界的公认，早在1938年，美国食品药物管理局(FDA)就规定辣椒红色素为“无需许可证的食品着色剂”。联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)都将辣椒色素列为A类色素，在使用中不加以限量。美国、英国、日本、加拿大以及东南亚等国都采用辣椒红色素作为天然食品添加剂。目前，从辣椒中提取的红色素被广泛应用于糕点、罐头、奶油、化妆品、医药、儿童玩具等的着色；另外，通过对辣椒色素进行改性的研究，扩大了其的使用范围，提高了其使用的价值。

随着科技的发展，辣红素和辣椒碱提取工艺技逐渐成熟完善，国内辣椒的加工生产需求增加与产量不足的矛盾日益凸显。我国“红色产业”的产值和效益目前位居各蔬菜作物之首，辣椒重点产区几乎遍布全国，达到30多个。新疆辣椒由于独特的气候环境条件，具有内地不可比拟的优点，研究表明新疆辣椒的产量、色价、品质均优于内地辣椒，已经成为国内外工业生产的优先采购原料，具有很大的市场空间。近年来辣椒的种植规模不断扩大。

新疆铁板椒的迅速发展，使其具有巨大的市场潜力。铁板椒成为新疆重要的红色作物，不仅满足了国内需求，同时由于其具有品质好、产量高、色价高、供期长等优良特点，已经远销至欧美、墨西哥以及东南亚等地区，成为食品加工和色素加工企业的首选原料。新疆铁板椒的发展前景巨大，收获方式却相对落后，人工采摘是新疆辣椒种植区的主要收获方式。由于辣椒生长环境恶劣，在人工采摘情况下，劳动强度巨大，造成采摘成本增加。根据实际调研发现，辣椒的田间生产总费用中，30％-50％将被用于收获采摘，人工采摘费已从单位面积200元涨到300～600元。这种状况不仅降低了辣椒的经济收益，而且严重影响农户的种植积极性，更影响新疆辣椒产业的发展。同时收获效率低下，不能满足辣椒季节性收获要求，大量辣椒没有在最佳时期采收，由于脱落造成减产。辣椒自人工种植以来，其机械化收获一直受到世人关注。一台收获机一天的工作量相当于115人的工作量。摘净率≥92％，破损率≤10％，含杂率≤8％。因此，研制出可靠的到辣椒收获机，使辣椒收获实现机械化采摘成为辣椒收获行业的必然趋势。

经过世界各国科研人员半个多世纪的不懈努力，辣机械化收获也取得长足的进步，其中，自走式联合辣椒收获机近年来发展很快。采摘是辣椒机械化收获必不可少又非常重要的环节，是影响辣椒果实及其制品品质和商品性的关键。辣椒果实皮薄、肉脆，在机械采摘过程中容易受到力的作用而产生机械损伤。然而目前各种辣椒收获机采摘下来的辣椒存在不同程度的损伤，这将导致新鲜辣椒在随后的储运过程中产生皱缩，品质降低甚至快速腐烂霉变，严重影响辣椒的储藏及质量等级和提取辣椒素的含量等。在经济上，辣椒收购的等级划分，除了对辣椒干的色泽、杂质含量有要求外，对不完善椒具有极其苛刻的要求，根据中华人民共和国国家标准(辣椒干GB 10465-89)，该标准要求一级辣椒干的断裂辣椒不得超过3％，不完善辣椒不得超过5％，因此机械化收获辣椒损伤不但由于等级下降在经济上造成巨大的损伤。在营养上，损伤的辣椒不但造成了质量、色素减少，而且容易生霉长虫，从而使得辣椒食味下降、营养成分降低。

采摘装置是辣椒收获机上的关键部件，采摘装置的采收效果的好坏决定了辣椒收获机的适应性问题，由于辣椒品种的多样性，以及辣椒品种间生理学特性有很大的程度的差异，比如辣椒的长径比，形状、比重等都有非常大的差别，品种、用途不同的辣椒也对采摘条件提出了不同的要求。因此辣椒收获机的适应性是影响辣椒采收效果的一个重要影响因素，这种适应性主要体现在采摘机理的选择上。

目前，在国际市场中，辣椒收获机主要以美国品牌为主，国内很少具有自主研发的辣椒收获机，大部分以进口国外的产品来满足国内机械化收获的需要。这不仅要花费高昂的价格，而且也不能完全符合新疆的辣椒种植模式，更不利于实现国家的农业机械化。

从国内少量的辣椒收获机研究情况来看，采摘装置核心工作部件都是粗略地参照国外辣椒收获机械的釆摘机理，釆摘形式为滚筒弹指式及带状梳齿式，目前国内的辣椒收获机经过田间试验后发现，采摘后的果实中混入辣椒莲秆的现象较为严重，以及采掉的莲秆上附着辣椒数量较多的现象也较为严重。由于莲秆等杂质将给后续清选工序的负荷加大，将严重影响清选效果，导致果实含杂率高。除此之外，采摘后掉落地面的收获损失较大，难以达到令椒农满意的地步。含杂率高、收获损失大等原因是这些装置存在的主要问题，这将极大地制约着辣椒收获机的推广。因此，为了适应新疆铁板椒机械化收获的需要，发展成熟的辣椒收获机，设计出结构合理、性能稳定，且采摘效果满意、适应性强的采摘装置，对快速实现辣椒机械化收获有着深远的意义。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术的上述不足，提供一种设计结构合理、性能稳定，且采摘效果满意、适应性强的基于弹齿伸缩结构的滚筒式辣椒采摘装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种基于弹齿伸缩结构的滚筒式辣椒采摘装置，该装置包括行驶装置、采摘装置，所述的采摘装置安装于行驶装置上；所述的行驶装置上设置有驱动其行走的第一驱动装置；所述的采摘装置包括第二驱动装置，所述的第二驱动装置驱动两个主动盘和位于两个主动盘之间的多个传送辊环以及连接于主动盘和传送辊环上的梳齿机构对辣椒进行采摘，且所述的梳齿机构在辣椒采摘过程始终与地面保持水平；所述的多个传送辊环上均设置有输送辣椒的输送带，所述的两个主动盘之间通过第二传动轴连接。

采用上述结构，通过第一驱动装置带动行驶装置和采摘装置在辣椒种植基地中前进，而设置于行驶装置上的采摘装置对辣椒进行采摘，主要过程是第二驱动装置通过轴传动带动两个主动盘同步转动，连接在主动盘和传送辊环上的梳齿随主动盘转动，梳齿始终与地面水平，且保持向前；梳齿在采摘辣椒的过程中，梳齿随着主动盘的转动，从采摘装置底部自相邻两传送辊环中间伸出，并插入辣椒棵根部，随着行驶装置的前进及传动盘的转动，辣椒棵被梳齿从底部搂起，并使之缠绕到传送辊环外圈，在辣椒棵被缠绕的过程中，被梳齿撸掉的辣椒掉落在始终与地面水平的梳齿上，当梳齿随着转动被传送到传送辊环顶部时，梳齿开始缩退到传送辊环内部，而辣椒被留在传送辊环上，这些辣椒则被安装在传送辊环上的输送带传送到收集箱内，实现整个辣椒的采摘和回收过程。

作为优选，所述的两个主动盘其中的一个的外侧设置有从动盘，主动盘上具有用于连接从动盘的孔，从动盘上对应的设置有用于连结主动盘的孔，从动盘与主动盘上的孔通过连杆连接；所述的主动盘或从动盘上孔的中心点的顺次连线为正多边形，且主动盘上孔的中心点连线构成的正多边形与从动盘上孔的中心点连线构成的正多边形相同，所述的从动盘与主动盘偏心设置。采用该结构，可以保证位于主动盘和传送辊环上的梳齿机构始终与地面水平，且保持向前。

本实用新型所述的主动盘的外形可以为正多边形也可以为圆形或其它形状。

作为优选，所述的梳齿机构包括梳齿轴和连接在梳齿轴上的多个梳齿，所述的梳齿与梳齿轴垂直设置，所述的梳齿轴为多根并沿轴向贯穿多个传送辊环并连接于两个主动盘之间，且单个的梳齿自相邻两个传送辊环之间伸出；采用该结构，可以保证相邻传送辊环之间均有梳齿，从而可以实现无死角的对辣椒进行回收。

作为进一步优选，所述的多根梳齿轴的根数与主动盘上的孔数相等，且每根梳齿轴轴向安装于两个主动盘对应的孔内；采用该结构，两个主动盘之间因孔的多少就相应的固定多少根梳齿轴，每根梳齿轴均位于两个主动盘相对应的孔内，可以保证梳齿的密度，实现对辣椒更好的回收，防止辣椒莲秆引入，且也防止采摘好的辣椒掉落到地面，提高了辣椒的回收率和降低了杂质的产生概率。

作为优选，所述的第二驱动装置包括驱动电机，驱动电机连接有减速机，所述的减速机与第一链轮传动连接，所述的第一链轮通过链条与第二链轮传动连接，所述的第二链轮固定于从动盘的第一传动轴上，且第一传动轴上设置有第一齿轮，所述的第一齿轮与设置于第二传动轴上的第二齿轮相互啮合；采用该结构，实现采摘装置中的各个部件的转动和梳齿的运动，从而保证对辣椒实现采摘回收。

作为优选，所述的多个传送辊环上设置的输送带同时传动连接于传送从动辊上；该结构的设置在主动盘带动传送辊环转动的同时带动输送带和传送从动辊也转动，从而将辣椒从输送带上输送到回收或者收集装置中。

作为优选，所述的传送辊环的内环面为弧形面结构，该结构的设计可防止梳齿伸出传送辊环的过程中梳齿与辊环相撞，造成梳齿或传送辊环损坏。

作为优选，所述的梳齿为弹性材料制备，如表层采用聚氨酯材料，降低了梳齿表面硬度，使梳齿与辣椒的采摘接触力控制在辣椒可承受的范围内，降低了辣椒采摘的破损率。

作为优选，所述的梳齿的前端为上翘的弧形；该结构的设置降低了采摘过程中，梳齿受到外力(地面小石块等)时，梳齿顶端的弧形设计和弹性设计，可使梳齿有效的避让石块，避免梳齿前端产生变形。

作为优选，所述的行驶装置包括行驶车架，位于行驶车架上的行驶轮，所述的采摘装置位于行驶车架上，所述的行驶车架的前端设置有导向支架，导向支架上设置有导向辊，且导向支架与行驶车架之间设置有前轮导向杆；采用该结构通过导向辊，对辣椒进行导向，使辣椒棵呈前向倾斜状，当车体前进时，前向倾斜的辣椒由于导向辊前行错位而被释放，此时辣椒棵带着一定回复力，快速弹到梳齿间，梳齿进行采摘。

作为优选，第一驱动装置包括第一驱动电机，所述的第一驱动电机用于驱动行驶轮运转。

作为优选，所述的行驶装置的运行速度在1.0m/s—2.0m/s、所述的主动盘的转速150r---350r；采用这种参数设置采摘效果最好。

本实用新型完整的采摘原理：

采摘装置在行驶装置的带动下前进，梳齿插入辣椒行间距，第二驱动电动机通过传动装置带动第一传动轴转动，第一传动轴通过齿轮带动两个主动盘同步转动，穿插在两个主动盘及传送辊环上的梳齿轴被迫跟随主动盘转动，同时带动传送辊轴转动；主动盘通过连杆与从动盘连接，并带动偏心装配的从动盘同步转动；从动盘的转动可使安装在梳齿轴上的梳齿始终与地面水平，且保持向前；采摘时：通过导向辊，对辣椒进行导向，使辣椒棵呈前向倾斜状，当车体前进时，前向倾斜的辣椒由于导向辊前行被释放，辣椒棵带着一定回复力，快速弹到梳齿间；梳齿在采摘辣椒的过程中，梳齿随着主动盘的转动，从采摘装置底部自相邻两传送辊环中间伸出，并插入辣椒棵根部，随着车体前进及传动盘的转动，辣椒棵被梳齿从底部搂起，并使之缠绕到传送辊环外圈，在辣椒棵被缠绕的过程中，被梳齿撸掉的辣椒掉落在始终与地面水平的梳齿上，当梳齿被传送到传送辊环顶部时，梳齿开始缩退到传送辊环内部，被留在传送辊环上的辣椒，被安装在传送辊环上的输送带传送到收集箱。

附图说明

图1本实用新型基于弹齿伸缩结构的滚筒式辣椒采摘装置的结构示意图。

图2本实用新型基于弹齿伸缩结构的滚筒式辣椒采摘装置的结构示意图(梳齿轴外漏可见)。

图3图1俯视图结构示意图。

图4本实用新型基于弹齿伸缩结构的滚筒式辣椒采摘装置的结构示意图(第一驱动装置可见)。

图5本实用新型采摘装置结构示意图。

图6本实用新型采摘装置中的主动盘和从动盘连接结构示意图。

图7本实用新型采摘装置中的齿轮连接结构示意图。

图8本实用新型梳齿机构结构示意图。

图9本实用新型传送辊环剖视图结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例进一步详细描述本实用新型，但本实用新型不仅仅局限于以下实施例。

实施例1

如附图1-5、8所示：本实施例的一种基于弹齿伸缩结构的滚筒式辣椒采摘装置，该装置包括行驶装置、采摘装置，所述的采摘装置安装于行驶装置上；所述的行驶装置上设置有驱动其行走的第一驱动装置1；所述的采摘装置包括第二驱动装置2，所述的第二驱动装置驱动两个主动盘3和位于两个主动盘之间的多个传送辊环4以及连接于主动盘和传送辊环上的梳齿机构5对辣椒进行采摘，且所述的梳齿机构在辣椒采摘过程始终与地面保持水平；所述的多个传送辊环上均设置有输送辣椒的输送带6，所述的两个主动盘之间通过第二传动轴7连接。

采用上述结构，通过第一驱动装置带动行驶装置和采摘装置在辣椒种植基地中前进，而设置于行驶装置上的采摘装置对辣椒进行采摘，主要过程是第二驱动装置通过轴传动带动两个主动盘同步转动，连接在主动盘和传送辊环上的梳齿随主动盘转动，梳齿始终与地面水平，且保持向前；梳齿在采摘辣椒的过程中，梳齿随着主动盘的转动，从采摘装置底部自相邻两传送辊环中间伸出，并插入辣椒棵根部，随着行驶装置的前进及传动盘的转动，辣椒棵被梳齿从底部搂起，并使之缠绕到传送辊环外圈，在辣椒棵被缠绕的过程中，被梳齿撸掉的辣椒掉落在始终与地面水平的梳齿上，当梳齿随着转动被传送到传送辊环顶部时，梳齿开始缩退到传送辊环内部，而辣椒被留在传送辊环上，这些辣椒则被安装在传送辊环上的输送带传送到收集箱内，实现整个辣椒的采摘和回收过程。

本实用新型所述的主动盘为正多边形或者圆形或者其它形状，如附图1-6所示，本实施例为正八边形，所述的两个主动盘其中的一个的外侧设置有从动盘8，主动盘上具有用于连接从动盘的孔，从动盘上对应的设置有用于连结主动盘的孔，从动盘与主动盘上的孔通过连杆9连接；所述的主动盘或从动盘上孔的中心点的顺次连线为正八边形，且主动盘上孔的中心点连线构成的正八边形与从动盘上孔的中心点连线构成的正八边形相同，所述的从动盘与主动盘偏心设置。采用该结构，可以保证位于主动盘和传送辊环上的梳齿机构始终与地面水平，且保持向前。

如附图8所示，所述的梳齿机构5包括梳齿轴5.1和连接在梳齿轴上的多个梳齿5.2，所述的梳齿与梳齿轴垂直设置，所述的梳齿轴为多根并沿轴向贯穿多个传送辊环并连接于两个主动盘之间，且单个的梳齿自相邻两个传送辊环之间伸出；所述的多根梳齿轴的根数与每个主动盘(两个主动盘轴向平行设置，且其上均设置有孔，靠近从动盘的一侧的主动盘上的孔用来安装连杆和梳齿轴，未设置从动盘的另一个主动盘上也对应设置有孔用于安装梳齿轴)上的孔数相等，且每根梳齿轴轴向安装于两个主动盘对应的孔内；本实施例的梳齿轴为8根，且每根梳齿轴轴向固定于两个八边形主动盘的孔内；如附图2所示，多个传送辊环也轴向平行设置于两个主动盘之间，传送辊环上设置有通孔供梳齿轴穿过；运转过程梳齿轴相对主动盘转动，相对于传送辊环转动；连杆一端通过梳齿轴安装在主动盘上，另一端安装在从动盘上，连杆相对主动盘和从动盘不转动；本实用新型的具体此处的连接结构不仅仅局限于上述的描述，只要保证梳齿在主动盘、从动盘和传送辊环转动过程始终保持与地面水平且保持向前的结构均适用于本实用新型；采用该结构，两个主动盘之间因孔的多少就相应的固定多少根梳齿轴，每根梳齿轴均位于两个主动盘相对应的孔内，可以保证梳齿的密度，实现对辣椒更好的回收，防止辣椒莲秆引入，且也防止采摘好的辣椒掉落到地面，提高了辣椒的回收率和降低了杂质的产生概率。

如附图1-5、7所示：所述的第二驱动装置2包括驱动电机2.1，驱动电机连接有减速机2.2，所述的减速机与第一链轮10传动连接，所述的第一链轮通过链条11与第二链轮12传动连接，所述的第二链轮固定于从动盘8的第一传动轴8.1上，且第一传动轴上设置有第一齿轮13，所述的第一齿轮与设置于第二传动轴7上的第二齿轮14相互啮合；采用该结构，实现采摘装置中的各个部件的转动和梳齿的运动，从而保证对辣椒实现采摘回收。

如附图5所示，所述的多个传送辊环上设置的输送带6同时传动连接于传送从动辊15上；该结构的设置在主动盘带动传送辊环转动的同时带动输送带和传送从动辊也转动，从而将辣椒从输送带上输送到回收或者收集装置中。

如附图2、9所示：本实用新型所述的传送辊环的内环面采用弧形面结构，该结构的设计可防止梳齿伸出传送辊环的过程中梳齿与辊环相撞、造成梳齿或传送辊环损坏。

本实用新型所述的梳齿为弹性材料制备，如表层采用聚氨酯材料，降低了梳齿表面硬度，使梳齿与辣椒的采摘接触力控制在辣椒可承受的范围内，降低了辣椒采摘的破损率。

如附图2或6所示：所述的梳齿的前端为上翘的弧形；该结构的设置在梳齿受到外力(地面小石块等)时，梳齿顶端的弧形设计和弹性设计，可使梳齿有效的避让石块，避免梳齿前端产生变形，保证采摘的效果。

本实用新型所述的多个传送辊环4为环形设置，且传送辊环的外径与八边形的主动盘的外接圆的直径相等；这种结构保证采摘装置运行的平稳性和采摘的稳定性。

如附图1-5所示，所述的行驶装置包括行驶车架16，位于行驶车架上的行驶轮17，行驶车轮17为前后两对，前面的一对设置于采摘装置的下方，为从动轮，后面的一对位于车架的后部，通过第一驱动装置带动为主动轮；所述的采摘装置位于行驶车架上，该采摘装置通过左右支撑板21与行驶车架固定；所述的行驶车架的前端设置有导向支架18(左右两侧各一个)，导向支架上设置有导向辊19(两个导向辊，沿着导向支架长度方向平行设置)，导向辊为向上倾斜设置，且导向支架与行驶车架之间设置有可转动的前轮导向杆20(左右两侧各一个)；采用该结构可以及时变换方向，保证辣椒被充分回收，降低遗漏率。导向支架是用于安装导向辊用，导向辊用于对将要采摘的辣椒进行导向，使辣椒产生一定的前向倾斜，待车体继续前进，辣椒被导向辊释放后，辣椒带有一定速度的弹入梳齿间，避免了辣椒采摘前与梳齿结构的正面接触；前轮导向杆主要用于车体的调头换向，通过前轮导向杆，可是前轮扭转，进行调头。

如附图1-4所示：第一驱动装置包括第一驱动电机1.1，第一驱动电机连接有第一减速机1.2，第一减速机与第一驱动链轮1.3传动连接，驱动链轮1.3通过驱动链条1.4与第二驱动链轮1.5传动连接；所述的行驶轮17如图4所示，包括一对后行驶轮即主动轮和一对前行驶轮即从动轮，所述的第二驱动链轮固定于一对后行驶轮相互连接的传动轴上；上述结构通过第一驱动电机带动减速机，减速机带动链轮、链条从而驱动一对后行驶轮转动，从而驱动整个采摘装置前进。

本实用新型所述的行驶装置的运行速度在1.0m/s—2.0m/s、所述的主动盘的转速150r---350r；采用这种参数设置采摘效果最好。

本实用新型完整的采摘原理：

采摘装置在行驶装置的带动下前进，梳齿插入辣椒行间距，第二驱动电动机通过传动装置带动第一传动轴转动，第一传动轴通过齿轮带动两个主动盘同步转动，穿插在两个主动盘及传送辊环上的梳齿轴被迫跟随主动盘转动，同时带动传送辊轴转动；主动盘通过连杆与从动盘连接，并带动偏心装配的从动盘同步转动；从动盘的转动可使安装在梳齿轴上的梳齿始终与地面水平，且保持向前；采摘时：通过导向辊，对辣椒进行导向，使辣椒棵呈前向倾斜状，当车体前进时，前向倾斜的辣椒由于导向辊前行被释放，辣椒棵带着一定回复力，快速弹到梳齿间；梳齿在采摘辣椒的过程中，梳齿随着主动盘的转动，从采摘装置底部自相邻两传送辊环中间伸出，并插入辣椒棵根部，随着车体前进及传动盘的转动，辣椒棵被梳齿从底部搂起，并使之缠绕到传送辊环外圈，在辣椒棵被缠绕的过程中，被梳齿撸掉的辣椒掉落在始终与地面水平的梳齿上，当梳齿被传送到传送辊环顶部时，梳齿开始缩退到传送辊环内部，被留在传送辊环上的辣椒，被安装在传送辊环上的输送带传送到收集箱。

本实用新型上述具体实施例的主动盘和从动盘均为八边形，主动盘、从动盘相连结孔中心点的顺次连线呈正多边形，且分布特征和结构尺寸相同。只有主动盘与从动盘连接孔具有相同结构尺寸和分布特征，梳齿伸缩才可以实现；当然也可以采用如正六边形、正12变形等等，只要在本实用新型的实用新型构思之内，均认为落入本实用新型的保护范围。

此外，本实用新型的链条均为完整的整圈链条，图中为了简化没有示出。

实施例2

其它结构均与实施例1相同，区别在于主动盘和从动盘为正12边形。