切脱组合式纵轴流脱粒分离装置的制作方法

本发明涉及农业机械中收获技术领域，具体涉及一种切脱组合式纵轴流脱粒分离装置。

背景技术：

脱粒分离装置是联合收获机的核心工作部件之一，其脱净率、夹带损失率等脱粒性能指标直接影响联合收获的性能。横轴流脱粒分离装置存在喂入不均、作物湿度对脱粒性能的影响较大和结构尺寸受联合收获机整机横向尺寸限制的缺点。纵轴流脱粒分离装置具有滚筒转速较高、脱粒能力较强、滚筒沿机器纵向布置和长度不受联合收获机宽度尺寸限制的特点，脱粒分离路径长，可保证脱净率。因此，纵轴流脱粒分离装置能满足大喂入量、高效和高性能作业的要求。近年来传统切纵流联合收获机上大都采用链耙式输送器输送物料，结构相对复杂、输送距离长；物料仅依靠脱粒分离装置前端的螺旋喂入叶片喂入到纵轴流滚筒，若切流滚筒与纵轴流滚筒交接口设计不合理，收获茎秆高粗的油菜时极易造成切流滚筒与纵轴流滚筒过渡口输送不顺畅现象，进而脱粒分离负载不稳定。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述技术的不足，提供一种带有强制喂入装置的纵轴流脱粒分离装置，能克服纵轴流脱粒分离装置抓取能力不足的缺陷。

为实现上述目的，本发明所设计的切脱组合式纵轴流脱粒分离装置，包括切碎装置和纵轴流脱粒分离装置，所述切碎装置与所述纵向倾斜布置的纵轴流脱粒分离装置通过转轴联接；

所述纵轴流脱粒分离装置包括脱粒滚筒支架、带有滚筒轴的纵轴流脱粒滚筒、依次沿轴向安装在纵轴流脱粒滚筒下方的凹板筛网和输送搅龙；

所述切碎装置包括切碎滚筒机架、固定在所述切碎滚筒机架上的切碎滚筒、安装在切碎滚筒机架上的喂入辊总成及喂入辊总成下端的喂入下通道；

所述转轴插入所述切碎滚筒机架后端部的转轴连接杆后，所述转轴的两端铰接在纵轴流脱粒分离装置的脱粒滚筒支架上。

进一步地，所述纵轴流脱粒滚筒包括两个对称布置的顶端幅盘、连接两个顶端幅盘的多根齿杆及设置在每根齿杆上的脱粒元件组成，所述多根齿杆沿所述顶端幅盘的圆周方向均匀布置；所述脱粒元件组成从前往后包括前段钉齿、中段短纹杆和后段刀型齿。

进一步地，所述前段钉齿占所述脱粒元件组成的1/4，所述中段短纹杆占所述脱粒元件组成的1/2，所述后段刀型齿占所述脱粒元件组成的1/4，呈三头螺旋排列方式布置。

进一步地，每相邻两根所述齿杆间距s＝140～160mm，所述顶端幅盘直径d0＝300～320mm。

进一步地，每根所述齿杆的外侧表面上设置有齿杆连接耳板，中间支撑幅板通过螺栓与所述齿杆连接耳板连接。

进一步地，所述切碎滚筒包括固定在所述切碎滚筒机架上的切碎滚筒罩壳、内置在所述切碎滚筒罩壳中的切碎筒体、轴向穿过所述切碎筒体且两端分别伸出所述切碎筒体两端切碎器肋板的切碎主轴及焊合在所述切碎筒体上的两组动刀支撑板组；每组所述动刀支撑板组均包括若干个沿圆周方向均匀焊合在切碎筒体上的动刀支撑板，两组动刀支撑板组的动刀支撑板个数相等且交替均布，而每个动刀支撑板上均通过动刀护板安装有一片动刀，且所述动刀为直刃刀，所述动刀的滑切角为0、所述动刀安装前倾角为45°～55°。

进一步地，所述喂入辊总成包括焊接在所述切碎滚筒机架上的喂入辊罩壳和布置在所述喂入辊罩壳内且两端固定在所述切碎滚筒机架上的喂入辊，且所述喂入辊的刃口为三角形尖齿。

进一步地，所述喂入辊下通道包括焊接在喂入辊罩壳的喂入辊底板端面上的割台连接板、固定在喂入辊底板上面的定刀固定板及安装在定刀固定板上的定刀，且所述定刀刃口的刃角为68～72°，所述定刀刃口与所述切碎滚筒轴向方向的垂直中心线之间的距离为200～205mm。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明切脱组合式纵轴流脱粒分离装置包括连接割台与脱粒分离装置的切碎装置和纵轴流脱粒分离装置，切碎装置将割台输送过来的物料快速切断并抛送至脱粒分离装置，取代了传统联合收获机上的输送链耙，切碎装置作用后的物料长度多为100～300mm，在纵轴流脱粒分离装置的作用下，被快速输送、脱粒分离；

2、由于在切碎装置的作用下，相对于整株油菜的输送，减少了缠绕、堵塞的情况发生，稳定了脱粒分离装置的作业负载，但切碎后的物料在脱粒分离装置内输送效果不如整株油菜，因此纵轴流脱粒分离装置的脱粒元件为组合式脱粒元件，去掉前段螺旋喂入头，增长了脱粒滚筒有效作业长度从而提升脱粒分离效果；

3、在脱粒元件组成的选择上前段选用抓取喂入输送效果较好的钉齿，实现对物料的快速抓取和输送；中段在短纹杆的搓揉作用下，完成油菜的脱粒和大部分的分离；后端选用搅动效果较好的刀型齿，加速籽粒的分离，减少夹带损失率；相对于单一脱粒元件形式脱粒分离装置，脱粒元件组合式脱粒分离装置，能够降低脱粒功耗，降低夹带损失率，降低筛下物短茎秆比例而提高清选系统清洁率，提升了脱粒分离综合性能；

4、通过将两者组合简化了传统联合收获机的结构，缩短了物料的迁移路径，实现油菜的短程收获，故结构紧凑，功能集成——集强制喂入、初步切断、纵向抛送、脱粒分离功能于一体，且各部件由液压进行传动，适用于不同品种的油菜脱粒分离作业。

附图说明

图1为本发明切脱组合式纵轴流脱粒分离装置结构示意图；

图2为图1中纵轴流脱粒滚筒结构示意图；

图3为图2中纵轴流脱粒滚筒前端局部剖视示意图；

图4为图2中纵轴流脱粒滚筒后端局部剖视示意图；

图5为图1中切碎装置结构示意图；

图6为图5的另一面示意图；

图7为图5中切碎滚筒内部示意图。

图中各部件标号如下：喂入辊罩壳1、喂入辊2、第二带座轴承3、喂入辊侧板4、喂入辊底板5、割台连接板6、定刀7、喂入辊总成8、轴承固定角钢9、切碎滚筒机架10、切碎滚筒11、第一带座轴承12、定刀固定板13、切碎滚筒罩壳14、转轴连接杆15、转轴16、切碎筒体17、切碎主轴18、动刀支撑板19、动刀20、动刀护板21、前轴承座22、中间支撑幅板23、螺旋叶片24、齿杆25、脱粒元件26、滚筒轴27、排草板28、后轴承座29、圆锥滚子轴承30、前轴头31、后轴头32、齿杆连接耳板33、顶端幅盘34、排草口35、搅龙罩壳36、导向顶盖37、脱粒滚筒下罩壳38、凹板筛网39、脱粒滚筒支架40、输送搅龙41。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示的切脱组合式纵轴流脱粒分离装置，包括切碎装置和纵轴流脱粒分离装置，切碎装置宽度方向与纵轴流脱粒分离装置中心轴线呈t型分布，横向布置的切碎装置与纵向倾斜布置的纵轴流脱粒分离装置通过转轴16联接，切碎装置连接割台后可绕转轴16转动。

结合图2所示，纵轴流脱粒分离装置包括脱粒滚筒支架40、脱粒滚筒下罩壳38、导向顶盖37、带有滚筒轴27的纵轴流脱粒滚筒、依次沿轴向安装在纵轴流脱粒滚筒下方的凹板筛网39和输送搅龙41。导向顶盖37轴向安装在带有滚筒轴27的纵轴流脱粒滚筒的上方，脱粒滚筒下罩壳38的上端固定于脱粒滚筒支架40上，脱粒滚筒下罩壳38的下端与搅龙罩壳36焊接为一体。脱粒滚筒下罩壳38与导向顶盖37对合设置，使得纵轴流脱粒滚筒、凹板筛网39和输送搅龙41均位于由脱粒滚筒下罩壳38与导向顶盖37构成的空腔内。

结合图3、图4所示，纵轴流脱粒滚筒包括两个对称布置的顶端幅盘34、连接两个顶端幅盘34的多根齿杆25及设置在每根齿杆25上的脱粒元件组成26，多根齿杆25沿顶端幅盘34的圆周方向均匀布置，且每根齿杆25的一端固定在一个顶端幅盘34上，每根齿杆25的另一端固定在另一个顶端幅盘34上；滚筒轴27的前轴头31穿过一个顶端幅盘34中心轴孔后前轴头31前端通过圆锥滚子轴承30依靠前轴承座22固定于脱粒滚筒支架40前部，同理，滚筒轴27的后轴头32穿过另一个顶端幅盘中心轴孔后后轴头32后端通过圆锥滚子轴承30依靠后轴承座22固定于脱粒滚筒支架40后部，且滚筒轴27的后端安装有液压马达。本实施例中，齿杆25数通常取6～12，考虑到齿杆25数増加，对应脱粒元件会相应增加，对油菜的打击作用增强，増加脱粒时茎秆与籽粒的破碎程度，故齿杆25数为6；另外，每相邻两根齿杆25间距s主要由滚筒上相邻两齿杆易于抓取作物的间隔时间来决定，时间太短则不易抓取作物，而且容易造成滚筒堵塞，现有一些滚筒上s大多取120～200mm，s值太小会使脱粒元件装卸困难，因此，本实施例中齿杆25间距s＝140～160mm。顶端幅盘直径的大小d0通常在280～360mm之间，顶端幅盘34太大会使脱粒滚筒变大，将増加整机的功耗与重量，顶端幅盘34太小可能会在脱粒过程中造成缠草，减少凹板筛网39分离面积，影响脱粒作业的效率，由于进入脱粒室的油菜大部分为切断后的短茎秆，直径过大，将增加脱粒滚筒整体结构尺寸和重量，取顶端幅盘34直径d0＝300～320mm。另外，每根齿杆25的外侧表面上设置有齿杆连接耳板33，中间支撑幅板23通过螺栓连接与齿杆连接耳板33连接，加强纵轴流脱粒滚筒的刚度。

脱粒元件组成26的选择对脱粒性能有很大的影响，脱粒元件组成26从前往后(即图中的从左往右)包括前段钉齿、中段短纹杆和后段刀型齿，前段选用抓取喂入输送效果较好的钉齿，实现对物料的快速抓取和输送；中段在短纹杆的搓揉作用下，完成油菜的脱粒和大部分的分离；后段选用搅动效果较好的刀型齿，加速籽粒的分离，减少夹带损失率。本实施例中，前段1/4为前段钉齿、中段1/2为中段短纹杆、后段1/4为后段刀型齿(不含排草口)，采取三头螺旋(即交替)排列方式安装在齿杆25上。脱粒元件组成26均通过下端螺纹杆和螺母固定在齿杆25上，通过调节螺纹杆伸出长度可以改变脱离间隙。

排草口35设置在纵轴流脱粒滚筒末端的径向位置，为保证秸秆排放顺畅，在纵轴流脱粒滚筒末端圆周上均布焊合三块排草板28。纵轴流脱粒滚筒转动过程中，排草板及时将物料抛出至田间，同时排草板类似于风机叶片，形成向外的气流场，促进茎秆的排出。

如图5、6所示，切碎装置包括切碎滚筒机架10、两端均通过第一带座轴承12固定在切碎滚筒机架10上的切碎滚筒11、安装在切碎滚筒机架10上的喂入辊总成8及喂入辊总成8下端的喂入下通道，另外，转轴16插入切碎滚筒机架10后端部的转轴连接杆15后转轴16的两端铰接在纵轴流脱粒分离装置的脱粒滚筒支架40上。

其中，喂入辊总成8包括焊接在切碎滚筒机架10上的喂入辊罩壳1和布置在喂入辊罩壳1内且两端均通过第二带座轴承3依靠六角头螺栓固定在切碎滚筒机架10的轴承固定角钢9上的喂入辊2；喂入辊下通道包括焊接在喂入辊罩壳1的喂入辊底板5端面上的割台连接板6、固定在喂入辊底板5上面的定刀固定板13及安装在定刀固定板13上的定刀7。喂入辊底板5以及焊接在端面上的割台连接板6、固定在喂入辊底板5上面的定刀固定板13及安装在定刀固定板13上的定刀7组成喂入辊下通道。

本实施例中，喂入辊2的刃口为三角形尖齿，从而增大喂入辊2与油菜茎秆之间的摩擦力，给喂入的茎秆提供一个较大的抓取力，并同时对从割台输送过来的茎秆调直、压紧，使油菜喂入更加顺畅。另外，喂入辊罩壳1的两侧喂入辊侧板4上均开有供穿过喂入辊轴的侧板导向孔，通过第二带座轴承3在脱粒滚筒支架40上的位置可以改变喂入辊2与喂入辊底板5的间隙，从而可以适应不同进料量；喂入辊2、喂入辊底板5和两个喂入辊侧板4围合形成供切脱装置喂入物料的输送通道。

结合图7所示，切碎滚筒11包括固定在切碎滚筒机架10上的切碎滚筒罩壳14、内置在切碎滚筒罩壳14中的切碎筒体17、轴向穿过切碎筒体17且两端分别伸出切碎筒体17两端切碎器肋板的切碎主轴18及焊合在切碎筒体17上的两组动刀支撑板组，其中，切碎主轴18两端穿过切碎滚筒罩壳14后均通过第一带座轴承12固定在切碎滚筒机架10上。两组动刀支撑板组均包括若干个沿圆周方向均匀焊合在切碎筒体17上的动刀支撑板19，两组动刀支撑板组的动刀支撑板19个数相等且交替均布，而每个动刀支撑板19上均通过动刀护板21安装有一片动刀20，每个动刀20排布间隔满足前一把动刀刃离开茎秆层时，下一把动刀刀刃刚好进入茎秆层，以实现切碎器在工作时滚筒轴所受负荷均匀、波动小。

切碎滚筒根据动刀形式的不同分为螺旋滚刀式和平板滚刀式两种。螺旋滚刀式切碎器的动刀属于等滑切角切刀，滚刀在较低转速时仍可获得较短的切碎段，但是其刀片的制造、刃磨和间隙调整麻烦，不宜保证切割质量，故其使用受到一定程度限制。平板滚刀式切碎器的动刀是直刃刀，具有良好的切碎和抛送性能，且刀片的制造、磨刃和间隙调整方便。即本实施例中动刀釆用平板滚刀式。另外，虽然在一定的切割条件下，选择大的滑切角能减少切割阻力、降低切割功耗；考虑到切碎装置主要是是对油菜进行初步切断，如采用滑切的切割方式，会造成加工制造成本大幅增加，故本实施例中，在满足初步切断茎秆和抛送物料的前提下，采取动刀20的绝对运动方向与刀刃口垂直的正切切割方式，即滑切角为0。

平板刀的安装前倾角是动刀刃上某一点到滚筒轴心的连线与动刀底面的夹角。为了减少刀刃前平面和切割面之间的摩擦，刀片安装要有隙角。刀片的安装隙角δ是指动刀刀刃前平面与切割平面法向的夹角。动刀片的刃角γ、安装前倾角和安装隙角δ有如下关系：可以看出这这三者是相互关联的，如果刀片安装隙角δ过小，则安装前倾角变大，使得油菜茎秆层在喂入过程中与动刀片前平面的摩擦增大；相反，如果刀片安装隙角δ过大，相应的安装前倾角就变小，这就增大了刀片的迎风面积，对茎秆层回弹阻力增加，出现冲击效应，使切碎器减速，功耗增加，这是由于茎秆在较大面积上摩擦刀片平面的缘故。所以在满足物料抛送条件下，应尽量选择大一点的安装前倾角，即动刀的安装隙角要尽量可能小，一般情况下取安装前倾角试验证明，角越大，其切碎性能越好，但抛送性能越差。综合考虑该切碎装置应具有很强的抛送能力和初步切断油菜的功能，本实施例中动刀安装前倾角为45°～55°，优选

喂入口配置即为动刀与定刀之间的位置关系，定刀7在茎秆的切碎过程中主要起到支撑茎秆和与动刀配合钳住茎秆的作用。定刀7刃口的刃角为68～72°，定刀7安装于切碎滚筒第一带座轴承12基面倾斜角为30°，定刀组件上的定刀在偏心螺母的作用下可以前后移动，以保证动刀和定刀之间的间隙可调，定刀刃口与切碎主轴18轴向方向的垂直中心线之间的距离为200～205mm。

切碎滚筒除切碎功能外，同时还取代了传统油菜联合收获机的输送链耙，切碎滚筒高速反转，在动定刀的作用下快速将茎秆切碎并抛送至后上方的脱粒分离装置。此外动刀和动刀座在高速旋转时，相当于风机叶片，与罩壳配合作用下，形成一定的气流场，辅助了物料的抛送。

本发明切脱组合式纵轴流脱粒分离装置工作时：

切碎装置的喂入辊2与喂入辊底板5和两个喂入辊侧板4组成输送通道，依靠旋转的喂入辊2将从割台输送过来的油菜杆层抓取压紧，均匀可靠地喂入至切碎滚筒，切碎滚筒11的动刀20对高粗油菜茎秆进行初步切断，同时通过其机械离心力和高速气流的综合作用将切碎的茎秆进行抛送，物料沿切碎滚筒罩壳14的切线直接抛送至纵轴流脱粒滚筒上端；纵轴流脱粒滚筒绕其滚筒轴27旋转，喂入辊2和切碎滚筒11分别绕其轴线旋转。物料在脱粒元件组成26和螺旋叶片24的作用下快速输送至至脱粒分离段；物料在脱粒元件组成26(包括从左至右分别为钉齿，短纹杆、刀型齿)、导向顶盖37、凹板筛网39的作用完成脱粒过程，同时将茎秆向后(即滚筒轴27一端固定在后轴承座29内的方向)输送至纵轴流脱粒滚筒排草口35处由齿杆25上的排草板28作用下排出，脱出的籽粒透过凹板筛网39进入搅龙罩壳36内由输送搅龙41输送至后续清选装置，完成物流的强制喂入、初步切断、纵向抛送和脱粒分离过程。将脱粒分离与强制喂入、初步切断功能集成一体，简化了联合收获机的结构，切脱装置将高粗的油菜茎秆层初步切断、匀速抛送，使茎秆层更加均匀，增强喂入能力，同时有利于稳定纵轴流脱粒滚筒负荷，提高了纵轴流脱粒分离装置的工作效率，提高纵轴流脱粒分离装置的脱净率、减少了损失率。

本发明切脱组合式纵轴流脱粒分离装置包括连接割台与脱粒分离装置的切碎装置和纵轴流脱粒分离装置，切碎装置将割台输送过来的物料快速切断并抛送至脱粒分离装置，取代了传统联合收获机上的输送链耙，切碎装置作用后的物料长度多为100～300mm，在纵轴流脱粒分离装置的作用下，被快速输送、脱粒分离；由于在切碎装置的作用下，相对于整株油菜的输送，减少了缠绕、堵塞的情况发生，稳定了脱粒分离装置的作业负载，但切碎后的物料在脱粒分离装置内输送效果不如整株油菜，因此纵轴流脱粒分离装置的脱粒元件为组合式脱粒元件，去掉前段螺旋喂入头，增长了脱粒滚筒有效作业长度从而提升脱粒分离效果，此外在脱粒元件的选择上前段选用抓取喂入输送效果较好的钉齿，实现对物料的快速抓取和输送；中段在短纹杆的搓揉作用下，完成油菜的脱粒和大部分的分离；后端选用搅动效果较好的刀型齿，加速籽粒的分离，减少夹带损失率。相对于单一脱粒元件形式脱粒分离装置，脱粒元件组合式脱粒分离装置，能够降低脱粒功耗，降低夹带损失率，降低筛下物短茎秆比例而提高清选系统清洁率，提升了脱粒分离综合性能。

通过将两者组合简化了传统联合收获机的结构，缩短了物料的迁移路径，实现油菜的短程收获，故结构紧凑，功能集成——集强制喂入、初步切断、纵向抛送、脱粒分离功能于一体，且各部件由液压进行传动，适用于不同品种的油菜脱粒分离作业。