CN116326313A - 一种铲栅姿态可调式深根作物收获机 - Google Patents

一种铲栅姿态可调式深根作物收获机 Download PDF

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CN116326313A CN202310583522.8A CN202310583522A CN116326313A CN 116326313 A CN116326313 A CN 116326313A CN 202310583522 A CN202310583522 A CN 202310583522A CN 116326313 A CN116326313 A CN 116326313A
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万里鹏程
董向前
宋金玙
马翔
宋建农
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Abstract

本发明涉及一种铲栅姿态可调式深根作物收获机，通过铲栅姿态的动态调整改变收获深度，有利于降低挖掘收获阻力；铲栅姿态调节装置在摆杆液压缸的伸缩作用下，动态调整挖掘分离铲栅的入土角度、挖掘深度；作业后，挖掘分离铲栅通过铲栅姿态调节装置顺时针旋转，产生较大的运输间隙，利于运输；综合采用振动减阻与变幅摆振原理，实现深根作物的减阻挖掘与根土高效分离。本发明实现拖拉机后输出轴与变速箱输入轴的高度匹配，具备铲栅姿态调节功能及模块化连接功能，综合振动减阻与变幅摆振原理，改善收获质量、提高收获效率、降低能量消耗。本发明满足深根茎类作物的低阻高效收获需求，可适用于多种根茎类作物的收获作业，具有良好的推广应用前景。

Description

一种铲栅姿态可调式深根作物收获机
技术领域
本发明涉及农业机械中深根茎类作物收获技术领域，尤其涉及一种铲栅姿态可调式深根作物收获机。
背景技术
根茎类作物机械化收获主要是指将地下根茎从土壤中挖掘，且实现根茎与土壤有效分离的综合作业过程。按照收获作业深度可分为浅根作物收获（150~300mm）和深根作物收获（400~600mm及以上）。按照浅根茎作物生长特点及收获需求，相关学者研发出包括铲筛一体式、铲筛组合式、铲链组合式、铲辊组合式等浅根茎作物收获机型。对于深根作物收获，相关学者提出了多种解决方案，如一种深根茎中药材挖掘机(CN202220396998.1)通过偏心套筒、传动连接板及末端轴转臂等结构可实现在挖掘过程中抖动，减少挖掘阻力；一种振动分离式深根茎类中药材挖掘机(CN202121354940.2) 采用曲柄机构的振动式挖掘装置，并通过两级振动式输送带对药材和土壤进行多次分离。目前，应用广泛的深根作物收获装备多采用典型的浅根茎作物收获原理，普遍存在各部件按比例放大后，拖拉机后输出轴与收获机输入轴高度不匹配，致使连接万向节夹角增大；收获深度调整仅靠三点悬挂与限深装置，挖掘部件姿态无法动态调整；各部件多采用刚性连接方式，拆卸后安装困难等问题。
本发明的目的在于提供一种铲栅姿态可调式深根作物收获机。为实现上述目的，本发明采用四级变速箱，实现拖拉机后输出轴与变速箱输入轴的高度匹配；设计了铲栅姿态调节装置，通过铲栅姿态的动态调整改变收获深度，有利于降低挖掘收获阻力；采用挂接装置模块化连接，实现关键部件的快速拆卸重组。此外，本发明结合振动减阻与变幅摆振原理，综合解决深根作物收获作业效率低、作业阻力大、大土量根土分离难等问题。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种铲栅姿态可调式深根作物收获机。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种铲栅姿态可调式深根作物收获机，包括机架、传动***、激振***、铲栅姿态调节装置、挖掘分离铲栅、切割装置、限深装置、挂接装置；
所述机架用于支撑和连接；
所述传动***包括多级变速装置；
所述激振***对称设置在所述传动***的两侧；
所述铲栅姿态调节装置设置左、中、右3组，通过所述挂接装置与所述机架固定连接;
所述挖掘分离铲栅设置多组，相邻的两组挖掘分离铲栅交错摆动;
所述切割装置设置在所述挖掘分离铲栅前方，用于浅层土壤预切割；
所述限深装置与所述机架连接，用于调节挖掘深度；
所述铲栅姿态调节装置包括摆杆销、摆杆梁、连杆销座、摆杆缸支架、摆杆液压缸、摆杆液压缸安装销、铲板调整拉杆、铲架安装销、铲架限位板、铲架、圆盘固定板；
所述摆杆销固定在摆杆梁的前端与所述机架销接，连杆销座固定在摆杆梁上与激振***销接；
在摆杆液压缸的伸缩作用下，铲板调整拉杆、铲架绕铲架安装销转动；
所述铲栅姿态调节装置与所述挖掘分离铲栅往复摆动。
在上述方案的基础上，所述机架具体包括下悬挂板、上悬挂板、激振支座、机架梁、轴承安装座板、变速箱支座、限深轮安装板、限深立梁、摆杆安装座；
所述下悬挂板、上悬挂板、激振支座、机架梁为机架主体，轴承安装座板固定在对称布置的激振支座上，变速箱支座固定在横置的机架梁上，限深立梁对称固定在机架梁的末端，多个限深轮安装板对称固定在限深立梁上、多组摆杆安装座固定在机架梁前端。
在上述方案的基础上，所述传动***具体包括四级变速箱、激振万向节、传动轴；
所述四级变速箱固定在变速箱支座上，传动轴通过激振万向节与四级变速箱连接；
动力至输入四级变速箱后方向转换，经激振万向节带动传动轴旋转。
在上述方案的基础上，所述激振***具体包括连杆、偏心轴、轴承安装座、连杆安装销；
所述连杆两端分别与偏心轴、连杆安装销铰接，偏心轴与传动***通过键连接，轴承安装座与传动轴铰接，并固定在机架上；
4组偏心轴初始相位角依次为0°、180°、180°、0°；
4组连杆对应与4组偏心轴、连杆销座连接；
当传动轴转动时，偏心轴通过连杆带动铲栅姿态调节装置与挖掘分离铲栅往复摆动。
在上述方案的基础上，所述挖掘分离铲栅具体包括挖掘齿、铲板、加强管、分离栅；
所述挖掘齿固定安装在铲板前端，铲板与铲架固定，分离栅固定在铲板的后端，加强管固定在分离栅的前中部。
在上述方案的基础上，所述挂接装置具体包括挂接挂耳、挂接底座、限位底板、加强板；4个挂接挂耳对称固定在挂接底座下方，4个限位底板、2个加强板对称固定在挂接底座上方；多组铲栅姿态调节装置通过4组挂接装置与机架固定连接。
在上述方案的基础上，所述挖掘齿、分离栅前中部与水平面夹角取值为25°~30°；分离栅末端与水平面夹角取值为5°~9°。
在上述方案的基础上，所述铲架绕铲架安装销顺时针转动范围为0°~20°，逆时针转动至与铲架限位板贴合。
在上述方案的基础上，所述挖掘分离铲栅的入土角度调节范围为20°~40°、作业深度调节范围为430~600mm。
在上述方案的基础上，所述传动轴的转速为420~660r/min。
在上述方案的基础上，所述偏心轴的偏心距为7~11mm。
本发明的有益效果：
本发明采用四级变速箱，实现拖拉机后输出轴与变速箱输入轴的高度匹配；设计了铲栅姿态调节装置，通过铲栅姿态的动态调整改变收获深度，有利于降低挖掘收获阻力；采用挂接装置模块化连接，实现关键部件的快速拆卸重组。综合采用振动减阻与变幅摆振原理，实现深根作物的减阻挖掘与根土高效分离。本发明优化设计的铲栅姿态可调式深根作物收获机，具有传动高度匹配、铲栅姿态调整、模块化连接等特点，为深根作物收获提供了新型解决方案，可适用于多种根茎类作物的收获作业，具有良好的推广应用前景。
附图说明
本发明有如下附图：
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的机架结构示意图；
图3是本发明的传动***、激振***结构示意图；
图4是本发明的铲栅姿态调节装置结构示意图；
图5是本发明的挖掘分离铲栅结构示意图；
图6是本发明的挂接装置结构示意图；
图7是本发明挖掘分离铲栅姿态调节示意图；
图8是本发明各主要组成部分及运动方向示意图。
图中：1.机架，101.下悬挂板，102.上悬挂板，103.激振支座，104.机架梁，105.轴承安装座板，106.变速箱支座，107.限深轮安装板，108.限深立梁，109.摆杆安装座，2.传动***，201.四级变速箱，202. 激振万向节，203.传动轴，3. 激振***，301.连杆，302.偏心轴，303.轴承安装座，304.连杆安装销，4. 铲栅姿态调节装置，401.摆杆销，402.摆杆梁，403.连杆销座，404.摆杆缸支架，405.摆杆液压缸，406.摆杆液压缸安装销，407.铲板调整拉杆，408.铲架安装销，409.铲架限位板，410.铲架，411.圆盘固定板，5.挖掘分离铲栅，501.挖掘齿，502.铲板，503.加强管，504.分离栅，8.挂接装置，包括801.挂接挂耳，802.挂接底座，803.限位底板，804.加强板。
具体实施方式
以下结合图1-8对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种铲栅姿态可调式深根作物收获机，包括机架1、传动***2、激振***3、铲栅姿态调节装置4、挖掘分离铲栅5、圆盘切割装置6、限深装置7、挂接装置8；
如图2所示，所述机架1包括下悬挂板101、上悬挂板102、激振支座103、机架梁104、轴承安装座板105、变速箱支座106、限深轮安装板107、限深立梁108、摆杆安装座109；具体的，下悬挂板101、上悬挂板102、激振支座103、机架梁104为机架主体，轴承安装座板105焊接在对称布置的激振支座103上，变速箱支座106焊接在横置的机架梁104上，限深立梁108对称焊接在机架梁104的末端，4个限深轮安装板107对称焊接在限深立梁108上。
如图3所示，所述传动***2包括四级变速箱201、激振万向节202、传动轴203；具体的，四级变速箱201通过螺栓固定在变速箱支座106上，传动轴203通过激振万向节202与四级变速箱201连接；拖拉机动力至输入四级变速箱201后方向转换，经激振万向节202带动传动轴203旋转。
所述激振***3对称布置在传动***2两侧，包括连杆301、偏心轴302、轴承安装座303、连杆安装销304；具体的，连杆301两端分别与偏心轴302、连杆安装销304铰接，偏心轴302与传动轴203通过键连接，轴承安装座303与传动轴203铰接，并采用螺栓固定在轴承安装座板105上。拖拉机后输出轴提供动力，经传动***2至激振***3并驱动传动轴203上的偏心轴302转动，四组偏心轴302的相位角依次为0°、180°、180°、0°。
如图4所示，所述铲栅姿态调节装置4包括摆杆销401、摆杆梁402、连杆销座403、摆杆缸支架404、摆杆液压缸405、摆杆液压缸安装销406、铲板调整拉杆407、铲架安装销408、铲架限位板409、铲架410、圆盘固定板411；具体的，摆杆销401在摆杆梁402的前端与摆杆安装座109销接，连杆销座403焊接在摆杆梁402上与连杆安装销304销接，圆盘固定板411、摆杆缸支架404、铲架限位板409分别焊接在摆杆梁402的前部、中部和后端；摆杆液压缸405两端分别与摆杆缸支架404、铲板调整拉杆407，并通过摆杆液压缸安装销406销接；铲板调整拉杆407与铲架安装销408铰接，并焊接固定在铲架410上。在摆杆液压缸405的伸出和缩回作用下，铲板调整拉杆407、铲架410绕铲架安装销408转动。
如图5所示，所述挖掘分离铲栅5包括挖掘齿501、铲板502、加强管503、分离栅504；具体的，挖掘齿501固定安装在铲板502前端，铲板502与铲架410焊接固定，分离栅504焊接固定在铲板502的后端，加强管503焊接固定在分离栅504的前中部。
如图6所示，所述挂接装置8包括挂接挂耳801、挂接底座802、限位底板803、加强板804；具体的，四个挂接挂耳801对称焊接在挂接底座802下方，四个限位底板803、两个加强板804对称焊接在挂接底座802上方。
本发明挖掘分离铲栅姿态调节示意如图7所示，铲板调整拉杆407、铲架410、挖掘分离铲栅5绕铲架安装销408转动，在摆杆液压缸405的伸缩作用下，调整挖掘分离铲栅5的入土角度与作业深度。在摆杆液压缸405的伸出作用下，铲板调整拉杆407、铲架410顺时针转动范围为0°~20°，挖掘分离铲栅5的入土角度调节范围为20°~40°、作业深度调节范围为430~600mm；在摆杆液压缸405的缩回作用下，铲架410可逆时针转动至与铲架限位板409贴合。
本发明各主要组成部分及运动方向示意如图8所示，拖拉机通过机架1的下悬挂板101、上悬挂板102连接收获装置，拖拉机后输出轴提供动力，经传动***2至激振***3并驱动传动轴203上的偏心轴302转动，带动挖掘分离铲栅5往复摆动，实现对土壤的减阻挖掘与根土高效分离；连杆301两端对应与偏心轴302、连杆销座403连接；当传动轴203转动时，偏心轴302通过连杆301带动挖掘分离铲栅5往复摆动；四组偏心轴302初始相位角依次为0°、180°、180°、0°，相邻的两组挖掘分离铲栅5交错摆动，产生较强的物料分散能力，利于收获作业过程中根茎与土壤混合物的分散分离。
收获作业时，摆杆液压缸405的伸缩作用，固定在铲架410上的挖掘分离铲栅5绕铲架安装销408转动，动态调整挖掘分离铲栅5的入土角度与作业深度。在摆杆液压缸405的伸出作用下，铲板调整拉杆407、铲架410顺时针转动范围为0°~20°，挖掘分离铲栅5的入土角度调节范围为20°~40°、作业深度调节范围为430~600mm；在摆杆液压缸405的缩回作用下，挖掘分离铲栅5可逆时针转动至与铲架限位板409贴合。收获作业时，挖掘分离铲栅5往复摆动，土壤受挖掘齿501的切削、抬升作用形成垡条，再经分离栅504的摆动作用实现土壤-根茎运移与分离，其中土壤由分离栅504间隙先落至地表，根茎在分离栅末端铺落在作业后的土壤上；圆盘切割装置6布置在挖掘分离铲栅5前方，具有浅层土壤预切割作用，增强土壤的破碎分散效果；限深装置7通过调节限深液压缸706的长度，实现挖掘深度的变化调节；收获作业后，拖拉机后悬挂提升，铲栅姿态调节装置4的摆杆液压缸405伸长，铲架410、挖掘分离铲栅5顺时针旋转至极限位置并产生较大的运输间隙，利于收获装置的运输。
以上实施方式仅用于说明本发明专利，而并非对本发明专利的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明专利的实质和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明专利的范畴，本发明专利的专利保护范围应由权利要求限定。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种铲栅姿态可调式深根作物收获机，其特征在于，包括机架(1)、传动***(2)、激振***(3)、铲栅姿态调节装置(4)、挖掘分离铲栅(5)、切割装置(6)、限深装置(7)、挂接装置(8)；
所述机架(1)用于支撑和连接；
所述传动***(2)包括多级变速装置；
所述激振***(3)对称设置在所述传动***(2)的两侧；
所述铲栅姿态调节装置(4)设置左、中、右3组，通过所述挂接装置(8)与所述机架(1)固定连接;
所述挖掘分离铲栅(5)设置多组，相邻的两组挖掘分离铲栅(5)交错摆动;
所述切割装置(6)设置在所述挖掘分离铲栅(5)前方，用于浅层土壤预切割；
所述限深装置(7)与所述机架(1)连接，用于调节挖掘深度；
所述铲栅姿态调节装置(4)包括摆杆销(401)、摆杆梁(402)、连杆销座(403)、摆杆缸支架(404)、摆杆液压缸(405)、摆杆液压缸安装销(406)、铲板调整拉杆(407)、铲架安装销(408)、铲架限位板(409)、铲架(410)、圆盘固定板(411)；
所述摆杆销(401)固定在摆杆梁(402)的前端与所述机架(1)销接，连杆销座(403)固定在摆杆梁(402)上与激振***(3)销接；
在摆杆液压缸(405)的伸缩作用下，铲板调整拉杆(407)、铲架(410)绕铲架安装销(408)转动；
所述铲栅姿态调节装置(4)与所述挖掘分离铲栅(5)往复摆动。
2.如权利要求1所述的一种铲栅姿态可调式深根作物收获机，其特征在于，所述机架(1)具体包括下悬挂板(101)、上悬挂板(102)、激振支座(103)、机架梁(104)、轴承安装座板(105)、变速箱支座(106)、限深轮安装板(107)、限深立梁(108)、摆杆安装座(109)；
所述下悬挂板(101)、上悬挂板(102)、激振支座(103)、机架梁(104)为机架主体，轴承安装座板(105)固定在对称布置的激振支座(103)上，变速箱支座(106)固定在横置的机架梁(104)上，限深立梁(108)对称固定在机架梁(104)的末端，多个限深轮安装板(107)对称固定在限深立梁(108)上、多组摆杆安装座(109)固定在机架梁(104)前端。
3.如权利要求1所述的一种铲栅姿态可调式深根作物收获机，其特征在于，所述传动***(2)具体包括四级变速箱(201)、激振万向节(202)、传动轴(203)；
所述四级变速箱(201)固定在变速箱支座(106)上，传动轴(203)通过激振万向节(202)与四级变速箱(201)连接；
动力至输入四级变速箱(201)后方向转换，经激振万向节(202)带动传动轴(203)旋转。
4.如权利要求1所述的一种铲栅姿态可调式深根作物收获机，其特征在于，所述激振***(3)具体包括连杆(301)、偏心轴(302)、轴承安装座(303)、连杆安装销(304)；
所述连杆(301)两端分别与偏心轴(302)、连杆安装销(304)铰接，偏心轴(302)与传动***(2)通过键连接，轴承安装座(303)与传动轴(203)铰接，并固定在机架(1)上；
4组偏心轴(302)初始相位角依次为0°、180°、180°、0°；
4组连杆(301)对应与4组偏心轴(302)、连杆销座(403)连接；
当传动轴(203)转动时，偏心轴(302)通过连杆(301)带动铲栅姿态调节装置(4)与挖掘分离铲栅(5)往复摆动。
5.如权利要求1所述的一种铲栅姿态可调式深根作物收获机，其特征在于，所述挖掘分离铲栅(5)具体包括挖掘齿(501)、铲板(502)、加强管(503)、分离栅(504)；
所述挖掘齿(501)固定安装在铲板(502)前端，铲板(502)与铲架(410)固定，分离栅(504)固定在铲板(502)的后端，加强管(503)固定在分离栅(504)的前中部。
6.如权利要求1所述的一种铲栅姿态可调式深根作物收获机，其特征在于，所述挂接装置(8)具体包括挂接挂耳(801)、挂接底座(802)、限位底板(803)、加强板(804)；4个挂接挂耳(801)对称固定在挂接底座（802）下方，4个限位底板(803)、2个加强板(804)对称固定在挂接底座(802)上方；多组铲栅姿态调节装置(4)通过4组挂接装置(8)与机架(1)固定连接。
7.如权利要求5所述的一种铲栅姿态可调式深根作物收获机，其特征在于，所述挖掘齿(501) 、分离栅(504)前中部与水平面夹角取值为25°~30°；分离栅(504)末端与水平面夹角取值为5°~9°。
8. 如权利要求1所述的一种铲栅姿态可调式深根作物收获机，其特征在于，所述铲架(410) 绕铲架安装销(408)顺时针转动范围为0°~20°，逆时针转动至与铲架限位板(409)贴合。
9.如权利要求1所述的一种铲栅姿态可调式深根作物收获机，其特征在于，所述挖掘分离铲栅(5)的入土角度调节范围为20°~40°、作业深度调节范围为430~600mm。
10.如权利要求3所述的一种铲栅姿态可调式深根作物收获机，其特征在于，所述传动轴(203)的转速为420~660r/min。
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