CN100579356C - 具有仿生几何结构表面的玉米摘穗辊 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于玉米收获机的具有仿生几何结构表面的玉米摘穗辊，属于农业机械中的玉米收获机械。它由对称布置的一对摘穗辊组成，每个摘穗辊包括具有螺旋凸棱的导引锥体(1)、导引螺旋棱(7)的摘穗段(2)、强拉茎段(3)、动力接头(4)，所述说的摘穗辊直径采用50～60mm小直径，摘穗段(2)的导引螺旋棱(7)采用两条宽为15～20mm的凸棱，摘穗段(2)的光滑圆柱表面上设有沿辊轴轴线呈螺旋形排布的小单元体。本发明为一种具有仿生几何结构表面的玉米摘穗辊结构，本发明可以实现卧辊式装置的无损伤摘穗，并减小辊式摘穗装置重量。

Description

具有仿生几何结构表面的玉米摘穗辊

技术领域：

本发明涉及一种用于玉米收获机的卧式摘穗辊，属于农业机械中的玉米收获机械。

背景技术：

目前玉米收获机上的摘穗装置最常使用的卧式摘穗辊，其表面具有龙爪式摘穗钩且摘穗辊表面光滑的结构，此外还有立式摘穗辊和板式摘穗等方式的摘穗结构。立式摘穗辊结构由于机构复杂，重量大，多年来已经很少有产品应用。板式摘穗结构多用于自走式玉米收获机上，其优点是对玉米穗的啃伤小，缺点是断茎率高，使得后续处理的故障率增高。卧式摘穗辊多用于背负式玉米收获机上，优点是断茎率低，缺点是对玉米穗有一定程度的啃伤。

有资料表明一些研究者在摘穗辊表面采用矩阵列状凸凹齿状结构，利用其对玉米茎秆的啮咬而解决玉米茎杆在辊间容易打滑的问题。本发明申请者曾在2005年构思出类似结构，但实际试验时由于啃穗率和啃穗程度均显著增加，缺乏应用价值而摒弃。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有的玉米收获机上的摘穗装置中卧式摘穗辊、立式摘穗辊和板式摘穗等方式的摘穗结构的不足，提供一种具有仿生几何结构表面的玉米摘穗辊，以实现卧辊式装置的无损伤摘穗，并减小辊式摘穗装置重量。

本发明的上述目的是这样实现的，结合附图说明如下：

一种具有仿生几何结构表面的玉米摘穗辊，它由对称布置的一对摘穗辊组成，每个摘穗辊包括具有螺旋凸棱的导引锥体(1)、导引螺旋棱(7)的摘穗段(2)、强拉茎段(3)、动力接头(4)，所说的摘穗辊直径采用50～60mm小直径，摘穗段(2)的导引螺旋棱(7)采用两条宽凸棱，摘穗段(2)的光滑圆柱表面上设有沿辊轴轴线呈螺旋形排布的小单元体。

所说的小单元体为圆头钉型凸包或凹坑或安装在较高一侧的摘穗辊表面上的单元体为圆头钉型凸包，安装在较低一侧的摘穗辊表面上的单元体为圆头钉型凹坑。

所说的圆头钉型凸包在摘穗段(2)的圆柱面的展开表面上呈近似正三角形分布，凸包间距为12～15mm，凸包高度为1～3mm。

所说的摘穗辊的前端装有用于调整两个摘穗辊之间间隙的可调前轴承(5)，可调前轴承(5)固定安装在机架上。

所说的摘穗辊中一个摘穗辊的螺旋宽凸棱应对准另一个摘穗辊的螺旋宽凸棱空隙间凸包或凹坑。

本发明的技术思路是在保持摘穗辊对玉米茎秆攫取能力的条件下，减小摘穗辊对玉米果穗的攫取能力，这是设计摘穗辊的准则。根据玉米摘穗辊基本工作原理，减小摘穗辊对玉米果穗的攫取能力的途径主要是减小摘穗辊直径。而摘穗辊直径的减小伴随的是摘穗辊对玉米茎秆攫取能力的减小，这不符合上述摘穗辊设计的准则。要想在减小摘穗辊直径后仍然能保持对玉米茎秆的攫取能力，解决这一问题的思路是采取特殊结构增加摘穗辊与玉米茎秆的当量摩擦系数。

本发明在光滑圆柱表面设计了圆头钉型凸包，也可以是凹坑结构，依靠仿生几何结构表面的结构起到增大摘穗辊对玉米植株茎秆当量摩擦系数，从而有效地增加摘穗辊对玉米茎秆的攫取能力。同时采取减小摘穗辊直径的措施，有效减小摘穗辊对玉米穗的攫取能力，从而减轻或避免对果穗的啃伤。实际试验表明，在保证不损伤玉米穗的前提下，可以减小目前使用的龙爪式摘穗辊直径(80～90mm)到摘穗辊直径50～60mm，摘穗辊直径减小35％左右。

本发明从实际出发，考虑到了玉米收获机工作连续性等工程问题。设计的新型仿生几何结构表面结构沿摘穗辊轴线呈螺旋分布，在攫取茎秆后拉茎的同时起到向后输送茎秆的作用。考虑到这些表面结构对玉米茎秆的输送能力有限，保留设计了螺旋凸棱结构，但较普通结构背宽而棱低，既保持了对攫取茎秆的后向输送能力，又减少了啃穗和咬断茎秆的可能性。实践表明了这一设计的必要性，特别是对于采用凹坑结构表面时更为重要。

本发明为一种具有仿生几何结构表面的玉米摘穗辊结构，可以大大减小上述卧式摘穗辊对玉米果穗的啃伤率高的缺点。它是在普通摘穗辊的外接结构基本不变的条件下，进行了关键性的技术革新创造，既有效地增加摘穗辊对玉米茎秆的攫取能力，又减小摘穗辊对玉米果穗的啃伤问题。本发明从仿生工程学角度探索了表面结构对摘穗辊表面与玉米茎秆之间摩擦力的影响，并从实际出发，考虑了玉米摘穗辊工作连续性方面的工程问题，构建了新颖独特的新型玉米摘穗辊结构，可应用于玉米收获机割台的卧辊式摘穗装置以及板式拉茎装置中。

附图说明：

图1是摘穗机构工作原理图；

图2是摘穗辊表面结构；

图3是摘穗辊表面具体结构及分布参数，其中：

图3(a)凸包的圆周分布图；

图3(b)凸包单体结构图；图；

图3(c)凸包的轴面分布图；

图3(d)凸包分布展开图。

图中：1.导引锥体  2.摘穗段  3.强拉茎段  4.动力接头  5.可调前轴承  6.仿生几何结构表面结构  7.导引螺旋宽凸棱  8.玉米茎秆。

d₁-----摘穗辊中径，d₁＝(D+d)/2；

D------摘穗辊大径；

d------摘穗辊小径；

L------摘穗段长度；

h------凸包高度；

α------凸包锥角；

r------凸包顶球半径。

具体实施方式：

下面结合附图所示实施例进一步说明本发明的具体内容。

实施例一：

本例的具有仿生几何结构表面结构新型玉米摘穗辊的具体结构由图1、图2与图3示出。该例的这种新型玉米摘穗辊，其结构特点是：该摘穗辊小径辊面分布有沿辊轴轴线呈螺旋形排布的仿生几何结构表面结构6和两条导引螺旋宽凸棱7，此例中的仿生几何结构表面结构6采用凸包型结构，导引螺旋宽凸棱7采用螺旋宽凸棱(凸棱宽度15～20mm)。具体结构为：单个摘穗辊的小径辊圆柱面分布的凸包型结构在该圆柱面的展开表面上呈近似正三角形分布，凸包间距12～15mm，凸包高度为1～3mm。应用在玉米收获机上时，成对安装在玉米割台机架的相应位置；在每个摘穗辊的强拉茎段3尾端具有通用的与机架上传动装置连接的动力接头结构(本例未图示)，连接后可由传动齿轮机构驱动该对摘穗辊绕轴相对向下转动；摘穗辊的前端具有可固定安装在机架上的可调前轴承5，两个摘穗辊之间的间隙可由调节前轴承之间距离实现。在成对安装摘穗辊时，一个摘穗辊的螺旋宽凸棱应该对准另一个摘穗辊的导引螺旋宽凸棱7空隙间凸包。

实施例二：

本例的具有仿生几何结构表面结构新型玉米摘穗辊的具体结构由图1、图2与图3示出。本例所述的具有仿生几何结构表面结构新型玉米摘穗辊与例一不同的是：该例的仿生几何结构表面结构6为沿辊轴轴线呈螺旋形排布的凹坑型结构。其余部分与实施例一中所述的相同。

实施例三

本例的具有仿生几何结构表面结构新型玉米摘穗辊的具体结构由图1、图2与图3示出。本例所述的具有仿生几何结构表面结构新型玉米摘穗辊与例一和例二不同的是：该例的仿生几何结构表面结构6为沿辊轴轴线呈螺旋形排布的凸包/凹坑型结构，即安装在较高一侧的摘穗辊表面沿辊轴轴线呈螺旋形排布的凸包型结构，安装在较低一侧的摘穗辊表面沿辊轴轴线呈螺旋形排布的凹坑型结构。其余部分与实施例一中所述的相同。

Claims (5)

1、一种具有仿生几何结构表面的玉米摘穗辊，它由对称布置的一对摘穗辊组成，每个摘穗辊包括具有螺旋凸棱的导引锥体(1)、设有导引螺旋棱(7)的摘穗段(2)、强拉茎段(3)和动力接头(4)，其特征在于所说的摘穗辊直径采用50～60mm小直径，所说的摘穗段(2)的导引螺旋棱(7)采用两条宽为15～20mm的凸棱，所说的摘穗段(2)的光滑圆柱表面上设有沿辊轴轴线呈螺旋形排布的小单元体。

2、根据权利要求1所述的具有仿生几何结构表面的玉米摘穗辊，其特征在于所说的小单元体为圆头钉型凸包或凹坑，安装在较高一侧的摘穗辊表面上的单元体为圆头钉型凸包，安装在较低一侧的摘穗辊表面上的单元体为圆头钉型凹坑。

3、根据权利要求2所述的具有仿生几何结构表面的玉米摘穗辊，其特征在于所说的圆头钉型凸包或凹坑在摘穗段(2)的圆柱面的展开表面上呈近似正三角形分布，凸包间距为12～15mm，凸包高度为1～3mm。

4、根据权利要求1所述的具有仿生几何结构表面的玉米摘穗辊，其特征在于所说的摘穗辊的前端装有用于调整两个摘穗辊之间间隙的可调前轴承(5)，可调前轴承(5)固定安装在机架上。

5、根据权利要求1所述的具有仿生几何结构表面的玉米摘穗辊，其特征在于所说的摘穗辊中一个摘穗辊的螺旋凸棱应对准另一个摘穗辊的螺旋凸棱空隙间凸包或凹坑。

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