CN101015245A - 大中型采棉机 - Google Patents

Abstract

大中型采棉机是一种棉花收获机械，用一个采棉辊筒部件可完成采棉与脱棉的两个过程。推移辊筒的选择性推移功能，有效地做到了“保护枝叶桃，采净吐絮棉”。带式输棉减少了能耗，避免了噪音，降低了异性纤维的混入。万向位移装置可使采棉机适应各种植模式和品种。作业效率高，采前不落叶，机采棉杂质少，可用国产清化机处理。结构相对简单，重量轻，整机国产化，价格适中，仅为进口机的1/5－1/10。

Description

大中型采棉机

本发明涉及一种棉花收获机械。

现有大中型采棉机国内外仅有三家在整机生产，关键部件采棉头均是pro-16、pro-12型，属多滚筒、多摘锭座管、多摘锭结构。同时设置有脱棉盘、淋润机构等，结构复杂，加工难度大。国内的生产厂家只能靠进口，一个采棉头单体价格1.6-1.8万美元。该机型要求作业前棉田必须喷撒化学落叶剂，做落叶处理。机采棉必须使用专用清花设备，清除杂质，而专用设备国内靠进口，价格昂贵，技术复杂。采棉速比K值只能在1.1-1.5之间，采棉效率不可能再提高。限定棉花种植模式和品种，不能满足实际采棉需要。以上资料参阅《农业机械学报》：9976型六行采棉机结构分析应用，1998年增刊；中国三农信息网：《新疆兵团机采棉推广现状与对策研究》新疆兵团调队，2006年4月15日。

本发明的目的是提供一种用新的采棉方法技术设计的由采棉头单体、和配套的输棉带、万向位移等机构组成的大中型采棉机，达到采前不用落叶，机采棉可用国产清花机处理，整机国产化，结构简单，适应各种种植模式、品种、地形、地貌，整机价格适中的目的。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

该技术方案包括：(一)采针可伸缩的采棉滚筒和推移棒可伸缩的推移辊筒。(二)万向位移机构和各自独立的采棉头单体。(三)每个采棉头单体下方的触地支撑导向轮。(四)带有指状、片状、板状突起的输棉带输棉机构。(五)传动变速、控制、液压、动力、贮棉箱等其它常规机构。分述如下：

(一)采针可伸缩的采棉辊筒：筒壁呈管状，表面均匀布满小孔，蜂巢样。每孔内设一采针，采针的内端扎在中心铁轴表面的橡胶辊上而被固定而又可摆动。中心铁轴园心和筒壁园心轴心线保持偏心平行不重合，可以保证采棉辊筒旋转时采针在偏向侧伸出，在偏离侧缩进筒壁。依次完成刷挂棉絮和脱掉棉絮的两个功能。采针的外伸出端，呈园滑球状、半球状，设有细纹。扎入橡胶辊一端，设有防脱倒刺或花纹。采棉辊筒的上下两端的端盖，由和中心铁轴紧配合的有园柱状腿的齿轮和与筒壁紧配合的有园柱状凹陷的环状内齿齿轮组成，二者的吻合组成传动件，保证在中心铁轴的旋转带动下，筒壁同步转动。另有偏心轴架固定筒壁，使筒壁的园心偏心度不变。而可伸缩推移棒的推移辊筒，其结构原理基本和采棉辊筒相似，功能区别是：它处在采棉辊筒的对侧，即棉株行的另一侧，将棉株占居的空间里吐絮棉朵通过推移棒，推移向采棉辊筒，而大部分枝叶茎桃，停留在推移棒之间的空间里，避开采针的刷挂，得以保护。技术区别：推移棒比采针长，直径粗，分布稀，技术上要求推移棒外端之间距离小于吐絮棉朵直径，大于未吐絮棉桃，在15-50毫米之间。可依据作业目的、品种的不同，调换间距不同的推移辊筒。另外，偏心距离更远，筒壁可以固定不旋转，蜂巢状筒壁表面可以改为适合推移棒旋转的条状缝口。为配合完成采棉过程。推移辊筒转速慢，保持和整机前进速度同步，即其线速度等于机体前进速度。旋转方向上：当作业时它处在棉株行左侧时，顺时针旋转，它处在棉株行右侧时，逆时针旋转。采棉辊筒和对应的推移辊筒旋转方向相同，速度却高到5-50倍。

(二)万向位移机构和各自独立的采棉头单体：对每行棉株的采摘是有一个采棉头单体完成，设计为每个采棉头单体的采棉作业机构是独立的完整的一套装置。由两对采棉辊筒和推移辊筒、机架、变速转动轮、触地支撑导向轮、万向位移机构和输棉机构组成。一个采棉头单体，可以说是一个不含动力源和贮棉箱的单行采棉机。唯一和整机有机械联系的是万向位移机构中动力轴。因为动力轴两端固定在底盘上，这种设计可以满足不同种植模式，不同品种，不同地形，地貌，作业需要可自动或人工灵活调整，以适应不同的株行距和地表的变化。

万向位移机构主要包括：输入给采棉头单体动力的呈水平向设置的动力轴；垂直向设置的从动轴；两轴轴心线在同一平面，直角交叉，通过各自的伞形齿轮的吻合将轴的旋转方向改变，动力轴两端固定在底盘架上，从动轴固定在垂直向的竖梁上，垂直向的副竖梁上设有动力轴承座，竖梁，副竖梁之间有上下轴孔座和轴销机构，保证了采棉头单体上下左右移动不受限。

(三)为了保证采下的棉花及时输送到贮棉箱，保证棉田异性纤维，残地膜不被吸入，和垂直向输运棉花的需要，采用带式输运棉花方式，输棉带的工作面上有指状、棱状、板状突起，配输棉带导向轮，动力轮，输棉槽，组成棉花的输送机构。

(四)为使采棉头单体可随地貌不平整而上下运动，达到保护采棉头，提高采净率的目的，在每个采棉单体的前下方，设置一橡胶轮——触地支撑导向轮。采棉头单体的左右方向位移控制，由触地支撑导向轮两侧的导向板完成。

(五)动力源、转动变速、液压控制、行走及贮棉箱等机构属常规机构。

该发明有如下优点和积极效果：

对棉花株不用落叶药剂处理，减少污染和投入成本；可分期对棉株进行多遍采收，缩短吐絮棉花的暴晒时间，提高棉花品质；机采棉含杂质少，小，可用国产清花机处理，节约设备资金，易于推广应用；采棉头结构简单，重量比国外少1/2^-2/3，可以达到100％国产化，大大降低成本投入，新机型是现有采棉机价格的1/5^-1/10；因设计有万向位移机构，采棉作业不受种植模式、品种、地貌的影响，适应性强，各地棉田均可使用；采用带式输棉，减少了异性纤维和残地膜的吸入机会，提高了棉花品质；无风机噪音，降低整机能耗；采棉辊筒接触区采针短小密集，采针的顶端呈球状半球状，光滑，似平面，对细小棉纤维敏感，而对体形较大的枝叶桃不敏感保证机采棉杂质少、小；从而可以提高转速，达到采棉效率不低于或高于现有采棉机的效果；采棉辊筒较高的转速，又可以因离心作用除去密度大的小枝、棉壳等杂质，使机采棉更适应国产清花机的清花作业；推移辊筒技术的使用，选择性地只将吐絮棉朵推向采棉辊筒，最大限度实现了“保护枝叶桃，采净吐絮棉”的技术目的，也是现有采棉机没有的功能；对新机型采棉头的维护比现有机型简单，只需常规润滑油进行常规机械维护技术，无需进口国外专用润滑油。

更重要的社会效果：中国人有自己全部产权的大中型采棉机，让广大棉农知道：中国人不比外国人差！

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明：

图1是采针可伸缩的采棉辊筒及端盖的示意图。

图2是采棉头单体中各辊筒的位置和输棉带之间的位置关系俯视图。

图3是万向位移机构和采棉头单体的侧视图。

图4是采棉辊筒端盖的示意图。

图5是推移辊筒的示意图。

图6是采针和推移棒示意图。

采针可伸缩的采棉辊筒(1)，筒壁为一钢管为基材，外径150毫米，内径138毫米，壁厚6毫米，高900毫米，壁上小园孔径3毫米，呈等边三角形状均匀分布，整体呈蜂巢状，小园孔之间中心间距为6毫米。钢管上下两端各留40毫米高，不钻小园孔，做为环状内齿齿轮(5)的装配固定区。中心铁轴(4直径50毫米，轴长1150毫米，轴两端可依据齿轮(6)和轴承(9)以及最上端的传动轮内径大小，对轴径再加工。经硫化处理在中心铁轴(4)周围上的橡胶辊(3)，外径为66毫米，即橡胶层厚8毫米。要求橡胶内分层夹棉线或尼龙帘子布不少于3层，胶体柔软弹性较好。橡胶辊高830毫米，和中心铁轴(4)为同心园柱。

采棉辊筒(1)端盖的组合件装配，如图4所示：环状内齿齿轮(5)的形状若盆状，外径138毫米，侧壁厚8毫米，底厚16毫米，外侧壁高42毫米，底中心为直径70毫米的透孔。在底园上相互垂直的两条直径的四个端点处，各有一园柱状凹陷(10)，其内径24毫米，深14毫米。园柱状凹陷(10)的园心到环状内齿齿轮(5)园心距离为48毫米。齿轮(6)呈四腿园桌状，各园柱状腿(11)和园柱状凹陷(10)一一对应吻合。齿轮(6)外径110毫米，厚8毫米，中心孔径40毫米，为了使中心孔和中心铁轴(4)紧密配合，可在中心孔上下方加厚尺寸。园柱状腿(11)高16毫米，直径14毫米，其园心到齿轮(6)园心距离为48毫米。由于园柱状腿(11)和柱状凹陷(10)的直径差为10毫米，因而保证了齿轮(6)和环状内齿齿轮(5)可以形成5毫米的偏心距离。环状内齿齿轮(5)与轴承(7)紧配合，偏心轴架(8)与内镶轴承(9)的偏心距离为5毫米。偏心轴架(8)的外直径和轴承(7)内径相同紧配合。偏心轴架(8)底座上有若干个螺丝孔(14)，固定采棉辊筒(1)整体与采棉头机架(13)上位置时使用。采棉辊筒(1)上下端盖组成装配相同。装配上下端盖之前，中心铁轴(4)和橡胶辊(3)已经放入采棉辊筒(1)筒内。除采针(2)外，完全装配完成后，调整并固定偏心轴位置。最后按装采针(2)；将采针(2)由筒壁上小园孔由外侧向内一一扎入橡胶辊(3)内，注意采针(2)扎入的深度相同，采针(2)露出园滑的顶端一定要平整。可以手工按装，也可以用专用设备按装，(该设备另行申报专利)。推移辊筒(15)相对较简单，参照图5表述如下：采用外径100-500毫米，这里为160毫米的钢管做推移辊筒(15)的筒壁，壁厚2^-5毫米，高900毫米，距两端40毫米处开始向中心段开始设推移棒(24)的旋转缝口(16)，口宽4-12毫米，这里为8毫米，长仅为推移辊筒(15)壁周长的3/4。各旋转缝口(16)，间距离10-45毫米，这里为20毫米。推移辊筒(15)壁上仅留周长的1/4不开缝口作为连接支撑作用，集中留在同一侧。按装时其位置在外侧。中心铁轴(4)直径60-80毫米，长1150毫米，轴上分布有若干个螺孔，以适应按装推移棒(24)。推移棒(24)分层设置，层间距离10-45毫米，这里为20毫米。由铁轴(18)出发，呈幅射装排列推移棒(24)。每层根数不限，技术上只要求推移棒(24)同层间外顶端距离为15-45毫米，这里为25毫米。视棉桃大小和作业目的需要而可更换不同距离的推移棒(24)推移辊筒(15)。推移棒直径3-15毫米，这里为6毫米。长50-200毫米，这里为120毫米，一端为螺丝，另一端为光滑半球状，端盖(19)是长方形板下设置一园环(22)，外径和推移辊筒(15)壁内直径相同。按装后，孔(17)、(23)一一对应，用螺钉固定。中心铁轴(18)经轴承(21)被固定。而孔(20)用于将推移辊筒(15)固定在采棉头架(13)的相应位置。推移辊筒(15)的另一端和本端结构相同。

采棉辊筒(1)和推移辊筒(15)组装完备后，分别通过各自两端的端盖(8)、(12)，固定在采棉头的机架(13)上，各自位置如图2分布；前后各一对采棉辊筒(1)和推移辊筒(15)。而左右位置是相互对调。这样的排列，可使一行棉株左右各采摘一遍，保证采净吐絮棉，保护枝叶桃。

其中输棉带(12)位置贴近采棉辊筒(1)的脱掉区一侧。输棉带(12)的工作面上有突起，是在橡胶硫化过程中一次成形联为一体。输棉系统包括输棉带(12)导向轮(45)和主动轮(25)，在输棉带经过的途径中，围绕转输棉带(12)均设有铁皮制成的槽或筒，防止棉花散落，棉花输送至主动轮(25)处，散落入贮棉箱。

万向位移机构是采棉头单体与采棉机机体底盘联接的灵活的“脖子”。结合图3描述，水平放置的动力轴(35)上的伞形齿轮(36)与垂直放置的从动轴(32)上的伞形齿轮(34)吻合，完成旋转换向和动力传动的目的。从动轴上的皮带轮(31)通过皮带(44)，将动力输送给采棉头单体。动力轴(35)的两端固定在底盘上旋转。由发动机提供给动力轴动力。从动轴(32)通过轴承座(41)、(30)固定在竖梁(26)上，竖梁(26)上的轴孔座(28)、(29)、(47)和副竖梁(33)上的轴孔座(42)、(37)、(38)，分别由轴销(27)、(39)穿销为联体。动力轴(35)通过轴承座(40)和副竖梁(33)联体。以上结构通过和竖梁(26)联为一体的横梁(43)与采棉头联为一体。因地面不平引起的采棉头上下移动，使整个采棉单体挠动力轴(35)旋转；由棉株行距不同引起的采棉头单体的左右移动，是采棉单体挠从动轴(32)旋转；这样的机构：使采棉单体可完成作业需要的各种位移需要。触地支撑导向轮(46)左右两侧设置导向板，控制触地支撑导向轮(46)只能沿棉株行间行走。

道路上，地头转弯时，需抬起采棉头单体，可另设托起架，油压控制升降。各采棉头单体间通过动力轴(35)穿串为一整机采棉头，形成二、四、六行机机型。大、中、小各种型号采棉机。

图6采针(2)外端光滑半球状，或有纹迹，内端有倒刺或突起，端尖，推移棒(24)外端光滑半球状内端有螺纹。

Claims (10)

1、一种由采棉部件、输棉部件、传动、控制、动力和行走各系统组成的自走式大中型采棉机，其特征是，采棉部件是由采棉辊筒(1)，推移辊筒(15)，输棉带(12)，触地支撑导向轮(46)等组成的各自独立的采棉头单体，以及保证采棉头单体可上下左右位移的万向位移装置，共同组成了采棉机的全部采棉作业部件。

2、如权利要求1所述的采棉机，共特征是采棉辊筒(1)的采针(2)在采棉辊筒(1)旋转作业时，可伸出缩进筒壁，中心铁轴(4)采棉辊筒(1)二者园心轴心线保持偏心平行不重合。

3、如权利要求1所术的采棉机，其特征是推移辊筒(15)的推移棒(24)在推移辊筒(15)旋转作业时，可伸出，缩进筒壁，中心铁轴(18)和推移辊筒(15)轴心线保持偏心平行不重合、其壁上也可设置旋转缝口(16)方便推移棒旋转。

4、如权利要求1所述的采棉机，其特征是万向位移装置的动力轴(35)和从动轴(32)相互垂直，两轴不在同一梁上固定，动力轴(35)固定在副竖梁(33)上，从动轴(32)固定在竖梁(26)上，竖梁(26)和副竖梁(33)是通过轴销(27)、(39)联体。

5、如权利要求1所述采棉机，其特征是输棉带(12)的工作面有指状、板状、棱状突起。

6、如权利要求1或2所述的采棉机，其特征是采棉辊筒(1)，推移辊筒(15)的端盖中的环状内齿齿轮(5)和齿轮(6)分别的有凹陷(10)和突出的腿(11)均为园柱状，其推移辊筒(15)的端盖也可为筒壁不旋转的无齿轮的仅起偏心固定作用的端盖(19)。

7、如权利要求1所述的采棉机，其特征是各采棉头单体是一个完整的采棉作业系统，之间无机械联结，仅通过动力轴(35)将各采棉头单体串联为一体，组成整机采棉头。

8、如权利要求1所述的采棉机，其特征是每个采棉头单体的前下方均有一触地支撑导向轮。

9、如权利要求1所述的采棉机，其特征是每个采棉头单体中，有一对采棉辊筒(1)和推移辊筒(15)，分置在棉株行的左侧右侧对应位置，另一对分置在棉株行的右侧左侧对应位置，采棉作业时，每对采棉辊筒(1)推移辊筒(15)二者旋转方向相同。

10、如权利要求1或2所述的采棉机，其特征是采棉辊筒(1)的采针(2)扎入固定物质基础是橡胶辊(3)，采针(2)的结构一端有突起或倒刺，另一端半球体状光滑，或有花纹，采针(2)是经采棉辊筒(1)筒壁外侧面向内扎入橡胶辊(3)的。

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