CN102150509B - 整秆式甘蔗收获机断梢剥叶碎叶一体化机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种整秆式甘蔗收获机断梢剥叶碎叶一体化机构，包括耙叶辊、剥叶辊、碎叶辊、输入辊、输出辊、断梢装置、机架和传动机构，其特点是：所述的断梢装置是三级断梢装置，输入辊、耙叶辊、三级断梢装置、剥叶辊、碎叶辊和输出辊由前至后依次安装在机架上，所述的传动机构采用链轮、带轮和齿轮传动结合结构，所述的三级断梢装置中的第I级断梢装置安装在耙叶辊的前下方，位于甘蔗物流通道的下部，第II级断梢装置安装在耙叶辊与剥叶辊之间，位于甘蔗物流通道的上部，第III级断梢装置安装在两对剥叶辊之间，位于甘蔗物流通道的下部，本机构可同时完成断梢、剥叶、碎叶的工作流程，且能对多根并行的甘蔗同时作业。
Description
技术领域
本发明涉及一种甘蔗收获部件，特别是涉及一种对整秆式甘蔗收获时采用的断梢剥叶碎叶一体化机构。
背景技术
据有关资料统计，甘蔗剥叶、断梢和运输占整个甘蔗收获工作量的80％，故剥叶和断梢效率高低直接影响到糟业的发展。我国的甘蔗产区普遍采用甘蔗整杆收割的方式，但对甘蔗整杆剥叶和断梢却缺乏较好的机械，原来基本都是用手工一根一根地剥削蔗叶，不仅劳动强度大，而且生产效率低。后来，采用机械剥叶、去蔗梢的技术日渐发展，然而，其断梢机构大多为前置式断梢机构，使用圆盘锯片刀断梢，对蔗梢切断位置的确定多为人工目测调整，以同一高度进行切割。由于难以准确判断，会造成切割后甘蔗高矮不齐、蔗茎损失大或蔗梢切除不够，而且对于倒伏弯曲的甘蔗适应性也不强，一些科研单位、公司甚至包括个人在这一方面都有着不懈的努力，发明了一些甘蔗剥叶机，公开文献报道了一些甘蔗机械剥叶装置，如：
1.中国专利：一种甘蔗剥叶方法及装置，申请号：CN200810073755.9，申请日：2008.08.21，公开号：CN101371631，公开日：2009.02.25，申请人：覃志昂，地址：广西壮族自治区南宁市北湖路振宁公寓8栋2单元302号覃丽琴转，发明人：覃志昂，摘要：该发明公开了一种甘蔗剥叶方法及装置，甘蔗剥叶方法是将甘蔗在径向行进的过程采用横向剥叶的方式，所采用的甘蔗剥叶装置包括剥叶元件和传动部件，传动部件由发动机带动，传动部件外面有防护罩，传动部件有若干组，它由主动轮和从动轮构成，主动轮和从动轮之间以链条或传动带连接，剥叶元件联接在传动带或链条上，当每一组传动部件传动的时候，与之配合的另一组传动部件的运动方向互为相反，剥叶元件主体采用金属片、橡胶、尼龙或工程塑料制成，剥叶部件可以是一个或若干个，设置在剥叶元件主体上，连接件将剥叶元件主体联接在链条或传动带上。
2.中国专利：甘蔗剥叶断梢器，申请号：CN200920303082.1，申请日：2009.05.12，公开号：CN201418366，公开日：2010.03.10，申请人：朱为钢；刘柳鸣，地址：广西壮族自治区柳州市文华路15号三华庄苑2-2-3-1室，发明人：朱为钢；刘柳鸣，摘要：一种对甘蔗收获时采用的甘蔗剥叶断梢器。其特点是在甘蔗通道的两边分别有一对互为反向旋转呈幅射齿状的剥叶轮，在甘蔗通道的出口端两边有一对互为反向旋转的限速轮；所述的限速轮的转速小于剥叶轮的转速，所述的剥叶轮为上、下错位设置，两轮外轮缘之间有间隙，在剥叶轮之间的甘蔗通道上有横向设置的折梢横杆；所述的限速轮是位于剥叶轮的出蔗口一端；剥叶轮上下错位形成轴心连线与水平成37°～40°，剥叶轮之间的外轮缘在垂直切线方向有120mm～160mm的距离，折梢横杆位于剥叶轮外轮缘之间的间隙中其优点是能耗低，工作效率高，能自动准确地完成断梢作业。
3.中国专利：甘蔗收获机切梢机构，申请号：CN200920140915.7，申请日：2009.06.04，公开号：CN201467705U，公开日：2010.05.19，申请人：广西大学，地址：广西壮族自治区南宁市大学路100号，发明人：李尚平；赖晓；梁式；麻芳兰；郑广平；王勇；李婉；戴小标；纪东伟，摘要：该甘蔗收获机切梢机构，包括叶梢聚拢判别部件、切割器、固定支架和传动机构，其特点是叶梢聚拢判别部件由叶梢聚拢杆、叶梢耙轮和波形分流判别带构成，传动机构采用液压机构，切割器采用链锯。切梢机构安装在甘蔗收获机前端，固定支架上由前往后依次安装叶梢聚拢杆、叶梢耙轮、波形分流判别带和链锯，叶梢耙轮的安装位置在波形分流判别带前上方，叶梢耙轮安装在圆柱滚筒上，圆柱滚筒在圆周方向上安装有排刷状耙齿。当叶梢从波形分流判别带的波峰间大间隙进入波谷位置的小间隙后，即被链锯切断。此机构可同时切割多根甘蔗蔗梢，准确辨别尾梢切断部位，且对一定范围内倒伏甘蔗蔗梢亦能判别切除。
然而，本发明人经过调研后发现，以上所用的整秆式甘蔗收获机的断梢装置，其作业功能单一，机构较复杂，体积庞大，甘蔗剥叶、断梢机和碎叶机多为独立机构，其剥叶后的甘蔗含杂率低，排叶功能不太好，经常产生甘蔗叶缠绕设备现象，影响了收割的效率，另外，以上公开文献还存在一个主要的问题，即没能将高尾梢部的蔗叶进行先期梳开，这就为后部的断梢工序产生了严重的影响，这种缺陷成为了农民们的技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种整合了断梢、剥叶、碎叶于一体的适于甘蔗整秆式收获的一体化机构，可同时对多根并行的甘蔗进行作业。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
整秆式甘蔗收获机断梢剥叶碎叶一体化机构包括耙叶辊、剥叶辊、碎叶辊、前对输入辊、后对输出辊、断梢装置、机架和传动机构，其特征在于：所述的断梢装置是三级断梢装置，三级断梢装置安装在整秆式甘蔗收获机的中后部，前对输入辊、耙叶辊、三级断梢装置、剥叶辊、碎叶辊和后对输出辊由前至后依次安装在机架上；所述的传动机构采用链轮、带轮和齿轮传动结合方式，所述的三级断梢装置中的第I级断梢装置安装在耙叶辊的前下方，位于甘蔗物流通道的下部，第II级断梢装置安装在耙叶辊与剥叶辊之间，位于甘蔗物流通道的上部，第III级断梢装置安装在两对剥叶辊之间，位于甘蔗物流通道的下部；各级断梢装置通过一对滑动轴承支承，不需单独设置动力，依靠甘蔗在机构中的前行运动惯性来带动；各级断梢装置外套一层橡胶管。
以上所述的耙叶辊和一对剥叶辊三者之间形成倒“品”字排列；耙叶辊和下剥叶辊、下剥叶辊和上剥叶辊外轮缘的距离可适当调整。
以上所述的耙叶辊辊齿为橡胶齿，齿形为带钩状或带齿状的楔形齿；辊齿采用橡胶垫片隔开，间距可适当调整。
以上所述的耙叶辊圆周上布置六排辊齿组，各组辊齿由长销连接而成；各辊齿组通过两侧法兰上预制的滑道定位，两侧螺栓拧紧，可实现整体安装更换；安装时，各辊齿组与甘蔗物流通道有一定的交错深度，且深度可调。
以上所述的剥叶辊上的剥叶元件为整块式或分片式齿状剥叶刷，剥叶刷两侧密布网状凸起；各剥叶刷间用橡胶垫隔开，间距可适当调整；各剥叶刷组由长销连成，整体安装；安装时，各刷组与甘蔗物流通道有一定的交错深度，且深度可调。
以上所述的剥叶辊轮周上剥叶刷为若干组排列，相邻刷组之间为错齿排列。
以上所述的碎叶辊安装在下剥叶辊的下后方，碎叶辊圆周上安放2～6组碎叶刀，采用交错平衡排列；碎叶刀为长甩刀，三面刀刃。
以上所述的前输入辊、后输出辊的转速要远小于耙叶辊、剥叶辊转速，且输入、输出辊之间的间距可适当调整。
本发明具有以下优点：
1、本发明可作为整秆式甘蔗联合收获机的主要部件工作，亦可单独作业，适于丘陵地区的作业需求，能将蔗叶尤其是尾梢部蔗叶进行先期梳开，使后续的断梢更为便利，剥叶更为干净。
2、本发明可在工作流程中自动准确的完成断梢作业。
3、本发明能完成碎叶排叶功能，能将蔗叶切碎还田，可作为甘蔗生长肥料。
4、本发明将断梢、剥叶、碎叶功能整合为一体，一机多用，功能齐全且结构简单。
5、本发明可对多根并行甘蔗同时作业。
附图说明
图1是本发明机构的俯视结构示意图。
图2是本发明工作元件的倒“品”字排布的示意图(正面视图)。
图3是耙叶辊2的结构示意图。
图4是耙叶辊辊齿13的(1)型结构的示意图。
图5是耙叶辊辊齿13的(2)型结构的示意图。
图6是剥叶辊5(6)的结构的示意图。
图7是剥叶刷14的(一)型结构的示意图。
图8是图7的左视图的示意图。
图9是剥叶刷14的(二)型结构的示意图。
图10是剥叶刷14的(三)型结构的示意图。
图11是碎叶刀15安装在碎叶辊7的排列剖视结构的示意图。
图12是图11的左视图的示意图。
图13是图11的俯视图的示意图。
图14是输出辊8的结构的示意图。
图15是图14的左视图的示意图。
图16是简化的力学模型。
附图标记说明：
输入辊1、耙叶辊2、三级断梢装置3、传动机构4、上剥叶辊5、下剥叶辊6、碎叶辊7、输出辊8、机架9、I级断梢装置10、II级断梢装置11、III级断梢装置12、耙叶辊辊齿13、剥叶刷14、碎叶刀15。
具体实施方式
如图1所示，本发明整秆式甘蔗收获机断梢剥叶碎叶一体化机构，包括前对输入辊1、耙叶辊2、三级断梢装置3、传动机构4、上剥叶辊5、下剥叶辊6、碎叶辊7、后对输出辊8、机架9、耙叶辊辊齿13、剥叶刷14和碎叶刀15，所述的三级断梢装置3为I级断梢装置10、II级断梢装置11和III级断梢装置12，在前输入辊1与后输出辊8之间为甘蔗物流通道，传动机构4和整个甘蔗物流通道固定在机架9上，通道的两边按照倒“品”字，由前至后依次排列着I级断梢装置10、耙叶辊2、II级断梢装置11、上剥叶辊5、下剥叶辊6、III级断梢装置12、碎叶辊7。耙叶辊2和上剥叶辊5转向相同，下剥叶辊6反向旋转。在甘蔗物流通道的下部、耙叶辊2外轮缘的前下方安放I级断梢装置10；在甘蔗物流通道的上部、耙叶辊2和下剥叶辊6外轮缘的间隙中安放II级断梢装置11；在甘蔗物流通道的下部、下剥叶辊6和上剥叶辊5外轮缘的间隙中安放III级断梢装置12，给甘蔗提供支撑。
如图11～13所示的是碎叶刀15安装在碎叶辊7交错平衡排列的剖视示意图。碎叶辊7安装在下剥叶辊6的下后方，通过高速旋转的刀片将剥下的蔗叶切碎排出。碎叶辊7上刀片在安装时采用如图11所示的交错平衡排列，在确保轴向上均有刀片能切割蔗叶的同时，减少了刀片的数量。
如图14所示的是前输入辊1、后输出辊8的结构示意图。前输入辊1和后输出辊8各为一对反向旋转的上下辊，转速要远小于耙叶辊2、剥叶辊的转速，这样，可增大甘蔗停留在剥叶断梢段的时间，使作业充分。安装时，前输入辊1的外轮缘间距稍大于后输出辊8的外轮缘间距。
工作原理：由于蔗体各部的弹性模量和硬度均不相同，尾梢部的弹性模量和硬度要远小于其他部分。这是甘蔗最脆弱的部分(俗称“鸡蛋黄”)，用较小的打击力就可以将其折断。本发明正是基于甘蔗本身的这个特殊的物理力学特性而提出的理论。针对甘蔗的不同部分的弹性模量和硬度之间的差异，利用一定的打击力对甘蔗的各个部分以一定频率进行持续不断的打击；当打击力落在甘蔗最脆弱部分时，甘蔗折断，从而达到断尾的目的。但同时甘蔗结构还有另外一个特性：甘蔗尾梢部分是蔗叶包裹得最紧密的地方。当蔗梢部分折断后，在蔗叶紧密包裹之下，折断的蔗梢无法和蔗体分离，就无法达到真正断尾的目的。为此本发明在提供对甘蔗持续不断打击力的同时，还通过一定的方法，将蔗梢部分的蔗叶进行梳理剥下，为蔗梢的折断提供基础条件。本发明的基本思路便是将蔗梢蔗叶先期梳理并剥下，进而通过持续的打击力将尾梢击断，同时达到剥叶断尾的目的。甘蔗在整个工作过程中，在各级断梢装置和上下剥叶辊、耙叶辊、后输送辊的共同作用下，其受力情况可以简化为如图16的力学模型。从图中可以看出，蔗体在工作过程中是一个多点支承的简支梁，持续的、一定频率的打击力由耙叶轮2和上剥叶辊6、下剥叶辊5的辊齿提供，支承点由三级断梢装置(10、11、12)和后输送辊8提供。
实施例
整秆式甘蔗收获机断梢剥叶碎叶一体化机构，输入辊1、I级断梢装置10、耙叶辊2、II级断梢装置11、上剥叶辊5、III级断梢装置12、下剥叶辊6、碎叶辊7、输出辊8由前至后依次安装在机架上9，所述的传动机构4采用链轮、带轮和齿轮传动结合结构，各级断梢装置通过一对滑动轴承支承。所述的耙叶辊和一对剥叶辊三者之间形成倒“品”字排列；根据大小不同的甘蔗，适当调整耙叶辊5和下剥叶辊6、下剥叶辊6和上剥叶辊5外轮缘的距离；所述的耙叶辊辊齿13为橡胶齿，齿形为带钩状或带齿状的楔形齿；辊齿采用橡胶垫片隔开，适当调整间距；在耙叶辊2圆周上布置六排辊齿组，各组辊齿由长销连接而成；各辊齿组通过两侧法兰上预制的滑道定位，两侧螺栓拧紧，调整各辊齿组与甘蔗物流通道的交错深度，安装整块式或分片式齿状剥叶刷14，剥叶刷14两侧密布网状凸起；各剥叶刷14间用橡胶垫隔开，调整合适的间距；各剥叶刷组由长销连成，整体安装，调整各刷组与甘蔗物流通道的交错深度；剥叶辊轮周上的剥叶刷为26组排列，相邻刷组之间为错齿排列；碎叶辊安装在下剥叶辊的下后方，碎叶辊圆周上安放4组碎叶刀，采用交错平衡排列；碎叶刀为长甩刀或三面刀刃。
输入动力，放入整杆甘蔗，甘蔗进入机构后，由前对输入辊将甘蔗向后输送，同时给甘蔗尾部一个支撑，耙叶辊2通过楔形辊齿13对蔗叶进行梳理，将缠绕的蔗叶尤其是尾梢部难以剥掉的蔗叶扒开，为后续的断梢剥叶提供便利；甘蔗前行，剥叶辊5(6)工作，依靠剥叶刷14刷齿及两侧网状凸起的撕扯摩擦作用实现剥叶功能；在蔗梢即将接近耙叶辊2时，由I级断梢装置10和后续部件作为支撑，根据甘蔗蔗尾存在易断点的物理特性，依靠耙叶辊辊齿13高速击打，形成第一次断梢可能；在蔗梢即将离开耙叶辊2时，由II级断梢装置11和后续部件作为支撑，依靠下剥叶辊6上的剥叶刷高速击打，形成第二次断梢可能；在甘蔗前行至蔗梢即将离开下剥叶辊6时，由III级断梢装置12后续部件作为支撑，依靠上剥叶辊5上的剥叶刷14高速击打，形成第三次断尾可能；甘蔗最后由后输出辊8夹持输出。在此过程中，碎叶辊7同时工作，将被剥下的蔗叶粉碎排出，继续由输入辊1输入甘蔗，如此循环反复，直至对所有甘蔗完全断梢、剥叶、碎叶为止。
以上输入的整杆甘蔗，可以单根输入，也可以多根输入。
Claims (8)
1.一种整秆式甘蔗收获机断梢剥叶碎叶一体化机构，包括耙叶辊、上剥叶辊、下剥叶辊、碎叶辊、前对输入辊、后对输出辊、断梢装置、机架和传动机构，其特征在于：所述的断梢装置是三级断梢装置，分别为Ⅰ级断梢装置、Ⅱ级断梢装置和Ⅲ级断梢装置；前对输入辊、Ⅰ级断梢装置、耙叶辊、Ⅱ级断梢装置、上剥叶辊、下剥叶辊、Ⅲ级断梢装置、碎叶辊和后对输出辊由前至后依次安装在机架上；所述的传动机构采用链轮、带轮和齿轮传动结合结构；所述的三级断梢装置中的Ⅰ级断梢装置安装在耙叶辊的前下方，位于甘蔗物流通道的下部；Ⅱ级断梢装置安装在耙叶辊与下剥叶辊外轮缘的间隙中，位于甘蔗物流通道的上部；Ⅲ级断梢装置安装在下剥叶辊和上剥叶辊外轮缘的间隙中，位于甘蔗物流通道的下部；各级断梢装置通过一对滑动轴承支承。
2.根据权利要求1所述的整秆式甘蔗收获机断梢剥叶碎叶一体化机构，其特征在于：所述的耙叶辊和一对剥叶辊三者之间形成倒“品”字排列；耙叶辊和下剥叶辊、下剥叶辊和上剥叶辊外轮缘的距离可调。
3.根据权利要求1所述的整秆式甘蔗收获机断梢剥叶碎叶一体化机构，其特征在于：所述的耙叶辊辊齿为橡胶齿，齿形为带钩状或带齿状的楔形齿；辊齿采用橡胶垫片隔开，间距可调。
4.根据权利要求1所述的整秆式甘蔗收获机断梢剥叶碎叶一体化机构，其特征在于：所述的耙叶辊圆周上布置六排辊齿组，各组辊齿由长销连接而成；各辊齿组通过两侧法兰上预制的滑道定位，两侧螺栓拧紧，可实现整体安装更换，各辊齿组与甘蔗物流通道有一定的交错深度，且深度可调。
5.根据权利要求1所述的整秆式甘蔗收获机断梢剥叶碎叶一体化机构，其特征在于：所述的剥叶辊上的剥叶元件为整块式或分片式齿状剥叶刷，剥叶刷两侧密布网状凸起；各剥叶刷间用橡胶垫隔开，间距可调；各剥叶刷组由长销连成，整体安装，各剥叶刷组与甘蔗物流通道有一定的交错深度，且深度可调。
6.根据权利要求1所述的整秆式甘蔗收获机断梢剥叶碎叶一体化机构，其特征在于：所述的剥叶辊轮周上剥叶刷为若干组排列，相邻刷组之间为错齿排列。
7.根据权利要求1所述的整秆式甘蔗收获机断梢剥叶碎叶一体化机构，其特征在于：所述的碎叶辊安装在下剥叶辊的下后方，碎叶辊圆周上安放2～6组碎叶刀，采用交错平衡排列；碎叶刀为长甩刀或三面刀刃。
8.根据权利要求1所述的整秆式甘蔗收获机断梢剥叶碎叶一体化机构，其特征在于：所述的前输入辊、后输出辊的转速小于耙叶辊、剥叶辊转速，且输入、输出辊之间的间距可调。
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