一种辊式杆薯分离装置

本发明涉及一种自动化机械领域，特别涉及一种辊式杆薯分离装置。

背景技术：

1、木薯生产机械化程度较高的是巴西，其次是泰国，广泛为木薯种植国借鉴的机型大多出自巴西。巴西已有木薯联合收获机型投入木薯生产作业中，一次进地即可完成挖掘、夹持输送、薯茎分离和去土收集等多工序作业，极大提高了生产效率，减少人工成本。该类机型一般体积大、质量大，多采用大功率拖拉机配套牵引，但是我国木薯广泛种植于广西、广东、海南等多丘陵和山地，种植地区小而分散并不适用大型机器，因此这种小而方便的薯茎分离装置更方便木薯机器的使用。

2、挖拔式木薯联合一体收获机杆，如巴西triumaq公司设计了一种自走式试验机型，设有木薯拔起装置、杆薯分离装置、薯块输送装置、料箱和横向卸料装置。工作时由液压系统放下夹持链，通过夹持链直接拔起4行木薯，可自动完成薯土分离，经自动分切后的木薯由薯块输送装置装箱，还设有横向卸料装置，可将薯块横向卸料至卡车等运输工具。这种机械适用于大地块作业，但机具结构复杂，价格昂贵。

3、巴西hennipman公司生产的wh-cm4000型木薯联合收获机，由103kw拖拉机牵引作业。工作前先由液压系统放下挖掘铲和升运链部分，挖掘铲掘起土薯混合物输送向后方振动链进行薯土分离，然后经输送带向后输送至工作平台，在平台处由12人使用砍刀手工进行薯茎分离，砍后的木薯块根向后输送装袋，装满后由液压系统不停机释放至地面，该机集成了木薯收获的多个工序，在一定程度上提高了生产效率，降低了劳动强度，但仍需要投入大量人力进行薯茎分离，整机长度较长，转弯掉头所需空间大，机器操作困难。

4、【专利号】为zl202010007829.x的专利设计一种木薯联合收获机薯茎分离装置，通过夹持输送装置实现对木薯的强制喂入与拔起输送，并输送到指定位置经切薯装置完成薯茎分离，由变频器控制驱动电机实现对夹持输送速度与切割转速的可视化操控,通过扭矩传感器测定切薯装置所需切割力标定数据参数。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供了一种辊式杆薯分离装置。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种辊式杆薯分离装置，包括机架，挖掘铲，集薯箱，辊式薯茎分离装置，自适应夹持装置，传送装置和动力电机，所述机架内的尾端固定安装有集薯箱，该机架的另一端固定连接有挖掘铲，该机架的底部固定安装有行走轮组，该机架内还固定安装有辊式薯茎分离装置，自适应夹持装置和传送装置，该机架上还固定安装有牵引固定架，该牵引固定架上固定安装有动力电机，该机架内部的底端固定安装有传送装置，该传送装置的上方架设有自适应夹持装置，该自适应夹持装置临近集薯箱的一端固定连接有辊式薯茎分离装置，该动力电机通过传动装置与辊式薯茎分离装置，自适应夹持装置和传送装置动力传动连接。

4、进一步的，所述挖掘铲与机架之间设有摇杆，该摇杆为t字状，该摇杆的上端的一侧通过旋转轴承与机架转动连接，该摇杆的上端另一侧固定安装有可自转的旋转连接轴杆，杆旋转连接轴杆穿过机架固定连接有连杆，该连杆的另一端固定连接有凸轮组件，该凸轮组件通过传动链条与电机输出端连接，该机架上固定开设有导向槽，该旋转连接轴杆滑动安装在导向槽内。

5、进一步的，所述凸轮组件包括固定安装在机架上的凸轮轴，该凸轮轴上通过轴承连接有凸轮本体，该凸轮本体的外端面上固定设有与连杆转动连接的连接凸柱，该凸轮本体的外环面上固定安装有凸轮传动齿轮，该凸轮传动齿轮上啮合有环形链条，该电机的输出端上也设有传动齿轮，凸轮本体和电机的输出端通过链条和齿轮的啮合传动连接。

6、进一步的，所述自适应夹持装置临近挖掘铲的一端固定安装有拨杆装置，该拨杆装置对称分布在自适应夹持装置的两侧，该拨杆装置包括固定杆和弧形的导向杆。

7、进一步的，所述自适应夹持装置包括分布在机架内两侧对称安装的两个夹持组件，两个夹持组件之间形成传送通道，该夹持组件包括夹持固定架，角度调节缸体，传动齿轮组，传送链条和限位调节装置，该夹持固定架的中心处侧端面上固定安装有摆动轴杆，该摆动轴杆上固定安装有旋转轴承，该旋转轴承固定安装在机架上，该机架本体临近集薯箱的一端下端面上固定连接有角度调节缸体，该角度调节缸体固定安装在机架上，该夹持固定架上固定安装有传动齿轮组，该传动齿轮组上套装有传送链条，该夹持固定架上还固定安装有限位调节装置，该限位调节装置设于两个夹持组件相邻的一侧，且限位调节装置与传送链条的内壁滑动连接。

8、进一步的，所述限位调节装置包括限位固定架，限位调节臂，限位支撑板和限位弹簧，该限位固定架固定安装在夹持固定架上，该限位调节臂的两端分别通过连接轴杆与夹持固定架和限位支撑板转动连接，该限位固定架和限位调节臂上均固定设有固定块，该限位固定架和限位调节臂之设有的固定块之间连接有限位弹簧。

9、进一步的，所述夹持固定架上通过旋转座转动连接有张紧臂，该张紧臂上固定安装有张紧齿轮，该张紧齿轮与传送链条啮合连接，该张紧臂与夹持固定架之间固定连接有张紧弹簧。

10、进一步的，所述辊式薯茎分离装置包括连接板，调节弹簧，辊刀和刀轴，该连接板有两个，分别通过螺钉转动安装在自适应夹持装置出料端的两侧，该连接板上通过旋转轴承连接有刀轴，该刀轴上固定安装有辊刀，该刀轴的另一端穿过连接板固定连接有传动轮。

11、进一步的，所述摇杆与凸轮组件配合的速度计算方法如下：

12、曲柄长度l1，连杆长度l2，摇杆长度l3，凸轮圆心与摇杆摆动圆心之间的长度l4，摇杆垂直长度l5，偏距b

13、设计曲柄摇杆机构产生震动为震动挖掘铲提供动力各杆向量为：

14、

15、用欧拉公式表示ab+bc得：

16、

17、即：

18、

19、dc+ad可以表示为：

20、

21、由向量加法ab+bc-dc-ad＝0实部和虚部分别相等得：

22、

23、俩边平方令得：

24、a1sinθ3+a2cosθ3+a3＝0   (1-3)

25、可解得：

26、

27、求出θ3后代入式(1-2)得θ2。

28、对式(1-2)求时间t得导数，其中可以得：

29、ω2＝-ω1l1sin(θ1-θ3)/[l2sin(θ2-θ3)]  (1-5)

30、因此，点f得速度为：

31、

32、进一步的，所述辊式薯茎分离装置设有的两个辊刀之间的挤压力的计算公式为：

33、

34、式中：为辊刀抗压强度；为辊刀半径；为辊刀切入深度；为辊刀刃角；

35、辊刀剪切力即：

36、

37、式中：r为辊刀刀刃半径；σe为木薯抗压强度；b为辊刀刃宽；β为木薯和辊刀的摩擦角；φ0为木薯和辊刀的接触角；

38、

39、木薯剪断需要的总压力为：

40、f0＝fn+fr。

41、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

42、震动挖掘铲机构可以使用以曲柄主动件以摇杆为从动件的四杆机构，能有效地解决震动分离木薯与土壤，减少伤薯，漏薯；

43、通过链条夹持木薯茎杆传送至两辊刀间隙处，木薯茎杆纤维含量高不易断裂，木薯薯块和木薯茎杆连接处脆性高容易断裂在挤压切应力断裂。