CN104303704B - 自走式机械往复泡核桃收获机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自走式机械往复泡核桃收获机，它由动力输出机构、配套动力升降机构、往复运动转换装置、导向装置和夹持装置组成；本发明适用于主干胸径≤320mm、果实成熟度不低于八成熟泡核桃植株的一次性采收；采收时在泡核桃主干胸高位置利用夹持装置对泡核桃主干进行固定，开动机器，20秒钟以内一次性完成单株胸径在320mm以下的泡核桃果实采收；其采收率达98.7%以上，采收效率是人工的90倍以上。

Description

自走式机械往复泡核桃收获机

技术领域

本发明属于泡核桃果实采收领域，具体来说是一种自走式机械往复泡核桃收获机。

背景技术

泡核桃（JuglanssigillataDode）为胡桃科核桃属落叶乔木，是云南省种植面积最大、从业人数最多、农户增收最明显的第一大经济林果树种，2014年产业基地面积达4200万亩以上，农业产值近300亿元。泡核桃是国际学术界、商界公认品质最优良的核桃品种；但因其机械化生产程度低、生产成本高，限制了出口量及销售量；以及劳动力越来越紧缺、成本越来越高，泡核桃果实采收上树打果导致的伤亡事故每年都频频发生。为此，我们于2011年立题研究泡核桃果实采收机械，2014年9月使用第3代样机进行田间采收作业证明，所研制的采收机械技术成熟、性能可靠、工作效率高，20秒钟以内即可实现对胸径≤320mm、果实成熟度不低于八成熟泡核桃植株果实的一次性采收，其采收率达98.7%以上，采收效率是人工“竹竿敲打枝条法”的90倍以上。

资料查阅及调查显示，国内目前还没有适宜主干胸径达320mm、树冠冠幅120m²、在20秒的时间内完成一株泡核桃果实采收的机械装备或知识产权。目前，泡核桃采摘全部采用人工“竹竿敲打枝条法”，此法劳动强度大、危险系数高、工作效率低，且容易损伤枝叶，影响来年产量。为提高采摘效率，已有大量果实采收机械问世或公布。如中国专利说明书公开的一种“震动采摘机”专利号：200820135334.X；这种手握式的采摘机利用高频振荡能使果实脱落，虽然不是用杆子敲打，但仍然是依靠手将激振头部挂在树枝上，并且手得一直握紧金属杆，其采摘工作效率依然不高且劳动强度大。又如中国专利说明书还公开了一种“振动式果树采收机”专利号：200820125040.9；这种振动式果树采收机，由激振装置、液压控制系统、油箱及配重组成，其特征在于：果树激振装置安装在不小于44kw的拖拉机前端，包含左、右侧面支架、主梁架、伸缩支臂、振动头悬挂架和钳式振动头，液压控制系统安装在果树振摇装置右侧面支架上拖拉机驾驶员伸千可及的位置，油箱及配重三点挂接在拖拉机后；该设备操作简单，采果速度快，不损伤树体，节省劳动力；但结构复杂，制造成本高，且无法实现对大型果树如泡核桃植株果实的一次性采收。再如国内专利公开了一种“林果采摘机”专利号：201010278963.X；包括移动式行走装置、动力电源、采摘升降装置、折叠延长杆、气站、振动采摘装置；该采摘机的振动采摘装置能对不同位置距离和不同高低的果树夹持，采用履带式行走装置，适用山地道路坡度大的工作面上采收林果，机动灵活，采收效率高。但动力源是采取履带式行走装置，其所占面积较大，笨重。又如国内专利公开了“一种爬树式山核桃采摘机器人”专利号：201110377079.6，这种山核桃采摘机器人包括爬树机构、机械臂和末端执行装置；在机械臂实现定位使其处于所摘取果实前方一定距离以内以后，停止机械臂的动作；启动执行电机，电机带动曲柄转动，通过曲柄滑块机构使剪刀闭合，剪下山核桃。这种采摘机器人也只是模仿人工采摘方式，结构较复杂、生产成本高，效率低不适合大面积的核桃林采摘。又如国内专利公开的一种“便携式山核桃采摘装置”专利号：201110161468.5；主要包括有油门控制件的动力源、采摘杆、传动轴、振动机构和采摘夹头，该机体积小，携带方便，但只能采摘初级树枝上的山核桃，适用范围有限。又如国内专利新近公开的“一种撞击式核桃采摘机”专利号：201310530304.4；主要包括刚性杆、撞击装置、传动系统、用于通过传动系统带动撞击装置撞击核桃树的动力装置、用于控制动力装置的开关及输出轴转速的控制器、以及用于夹持在核桃树上的夹持装置；其工作过程为：根据实际采摘的高度、位置、方向确定夹持装置所要夹持的最佳位置，把采摘机放在需要采摘核桃树的主干或枝干旁，将圆弧橡胶垫块贴靠在树干或枝干上，夹持装置的弧形钩钩住树干或枝干，根据枝干的粗细适当改变圆弧橡胶垫块的厚度，实现可靠的夹持要求，形成一个杠杆原理，弧形钩和圆弧橡胶垫块共同承担撞击装置撞击时产生的作用反力，使核桃树上的核桃掉落下来，从而完成核桃的采摘。该采摘机结构简单，可以满足不同位置、不同核桃树品种的采摘要求，在前几种所公开的采摘机的技术上有了重大突破和完善，但该机不足之处在于：一是，因果实脱落程度和树的往复运动频率与摆幅成正比，该机工作原理是利用往复运动的驱动器把动力装置的动力以撞击方式传递给驱动平底从动杆再传递给橡胶块来实现对树的振动，即作用于树上的力只是单向力，没有往复力，无法形成较大摆幅，很难使果实在较短的时间脱落而影响采摘效果；二是，因该机采用单点撞击使树产生振动达到果实脱落，无法对胸径和树冠较大的果树进行一次性采摘，只能采取分枝采摘，从而延长了采摘时间，降低了作业效率；三是，由于该机采用直接撞击是借助树的反作用力使果树振动，必须增设支点，在果树胸径大小不同时对支点橡胶垫层的选择较为麻烦。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，填补国内大中型往复泡核桃采收机械空白，提供了一种自走式机械往复泡核桃收获机。适用于主干胸径≤320mm、果实成熟度不低于八成熟泡核桃植株的一次性采收；采收时在泡核桃主干胸高位置利用夹持装置对泡核桃主干进行固定，开动机器，20秒钟以内一次性完成单株胸径在320mm以下的泡核桃果实采收；其采收率达98.7%以上，采收效率是人工的90倍以上。

为达到上述目的，本发明所述的自走式机械往复泡核桃收获机通过如下技术方案予以实现：

一种自走式机械往复泡核桃收获机，包括动力输出机构、配套动力升降机构、往复运动转换装置和导向装置和夹持装置，

所述动力输出机构为四轮驱动、液压助力转向、水田或旱地型大中型拖拉机，其配套功率为14.7～106kW；

所述配套动力升降机构包括机架、变速箱体、动力转换装置输入轴、变速轮一、变速轮二和动力转换装置输出轴，所述机架与动力输出机构连接，变速箱体固定在机架上，配套动力的动力输出轴与动力转换装置输入轴相连，动力转换装置输入轴与变速轮二相连，变速轮二连接变速轮一，变速轮一与动力转换装置输出轴相连，动力转换装置输出轴与往复运动装置动力输入轴相连；

所述往复运动转换装置包括往复运动转换装置动力输入轴、偏心套、往复运动连杆大端、往复运动连杆小端、导向座和动力传递销，往复运动装置动力输入轴与偏心套相连，偏心套与往复运动连杆大端相连；

所述导向装置包括导向座和动力传递销，导向座固定在机架上，通过动力传递销与往复运动连杆小端相连；

所述夹持装置包括刚性杆、固定端圆弧卡、活动端圆弧卡、尼龙片基带垫层一、尼龙片基带垫层二和梯形螺纹杆，刚性杆和固定端圆弧卡通过动力传递销与往复运动连杆小端相连，通过梯形螺纹杆使活动端圆弧卡与固定端圆弧卡相连，将尼龙片基带垫层一安装在固定端圆弧卡上，尼龙片基带垫层二安装在活动端圆弧卡上。

所述动力输出机构为大中型农用拖拉机。

所述动力转换装置将高速动力输出转化为低速动力及改变动力方向。

所述往复运动转换装置将圆周运动改变为往复运动。

所述主干夹持装置为圆弧卡，具有旋转、长短和高低位置调节功能。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的自走式机械往复泡核桃收获机设有动力转换装置、往复运动转换装置和夹持装置。它是由动力装置输出轴通过万向节把动力传递给动力转换装置和往复运动转换装置，然后直接通过夹持装置夹持果树主干进行强力往复运动使果实脱落。

进一步，所述的往复运动转换装置，能使泡核桃植株整体摆动，夹持位置摆幅20-50mm，从而在短时间，20秒钟以内实现对整株泡核桃果实的一次性采收。其次，主干的大幅往复运动对泡核桃根系具有一定的秋季修剪作用，从而达到促进根系生长发育、促进养分吸收，提高来年产量的效果。再者，所述夹持装置具有旋转、长短和高低位置调节功能，作业时主干胸径在320mm内的泡核桃不需要多次移动和调整工作面，均能一次性完成收获，最大程度的节省了工作时间，提高了工作效率，操作极为简便。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的动力转换装置示意图；

图3为本发明的刚性杆处于水平位置夹持示意图；

图4为本发明的刚性杆大于水平位置夹持示意图；

图5为本发明的往复运动转换装置结构平面布置示意图；

图6为本发明的夹持装置圆弧卡结构工作示意图；

图中标号为：1-机架、2-变速箱体、3-配套动力的动力输出轴、4-动力转换装置输入轴、5-变速轮一、6-变速轮二、7-动力转换装置输出轴、8-往复运动连杆大端、9-往复运动装置动力输入轴、10-偏心套、11-往复运动连杆小端、12-导向座、13为动力传递销、14为刚性杆、15为固定端圆弧卡、16-尼龙片基带垫层一、17-活动端圆弧卡、18-梯形螺纹杆、19-尼龙片基带垫层二。

具体实施方式

下面结合附图1-6及具体实施方式对本发明做进一步详细描述。

如图1-6所示，一种自走式机械往复泡核桃收获机，采用大中型农用拖拉机作为动力输出机构，大中型农用拖拉机可选择：四轮驱动、液压助力转向、水田或旱地型大中型拖拉机，其配套功率为14.7～106kW。动力输出机构提供的配套动力通过动力输出轴3传递至动力转换装置输入轴4，动力转换装置输入轴4另一端连接变速轮二6，通过与变速轮二6啮合的变速轮一5、这两个相互垂直的锥齿轮使垂直平面的转动力矩变换至水平平面。变速轮一5与动力转换装置输出轴7相连，动力转换装置输出轴7另一端与往复运动装置动力输入轴9相连。

配套动力升降机构包括机架1、变速箱体2、动力转换装置输入轴4、变速轮一5、变速轮二6、动力转换装置输出轴7，所述机架1与动力输出机构连接，变速箱体2固定在机架1上。

所述往复运动转换装置包括往复运动转换装置动力输入轴9、偏心套10、往复运动连杆大端8、往复运动连杆小端11、导向座12、动力传递销13，往复运动装置动力输入轴9与偏心套10相连，偏心套10与往复运动连杆大端8相连；

所述导向装置包括导向座12和动力传递销13，导向座12固定在机架1上，通过动力传递销13与往复运动连杆小端11相连；

所述夹持装置包括刚性杆14、固定端圆弧卡15、活动端圆弧卡17、尼龙片基带垫层一16、尼龙片基带垫层二19和梯形螺纹杆18，刚性杆14和固定端圆弧卡15通过动力传递销13与往复运动连杆小端11相连，通过梯形螺纹杆18使活动端圆弧卡17与固定端圆弧卡15相连，将尼龙片基带垫层一16安装在固定端圆弧卡15上，尼龙片基带垫层二19安装在活动端圆弧卡17上。所述夹持装置具有旋转、长短和高低位置调节功能。

本发明的具体工作过程为：

根据采摘的实际高度、位置、方向确定夹持装置所要夹持的最佳位置，将本发明所述的自走式机械往复泡核桃收获机停放到需要采摘的核桃树旁，将夹持装置固定端圆弧卡15卡在核桃树主干上，再将夹持装置活动端圆弧卡17对准夹持装置固定端圆弧卡15，用梯形螺纹杆18紧拧即可开始作业。

作业过程中，自走式机械往复泡核桃收获机由动力装备输出轴输出动力，通过万向节把动力传递给动力转换装置，经过变速后又将动力传递给往复运动转换装置，再通过夹持装置带动核桃树产生往复摆动，使核桃果实从结果枝条上脱落下来，完成对核桃果实的收获。

实施例1：该收获机，使用四轮驱动、液压助力转向、旱地型、配套功率为36.76kw的中型农用拖拉机，对生长于梯台地、主干胸径164mm、树龄8年的泡核桃进行收获，夹持装置位于泡核桃植株主干距离地面1160mm处，采用发动机额定工作转速，使泡核桃植株夹持位置摆幅达50mm，平均每秒往复摆动8次，13秒钟完成对整株泡核桃果实的一次性采收。共收获鲜果609个、未收获5个、采收率99.2%。

实施例2：该收获机，使用四轮驱动、液压助力转向、旱地型、配套功率为52.94kw的大型农用拖拉机，对生长于乡村道路旁、主干胸径252mm、树龄约21年的泡核桃进行收获，夹持装置位于泡核桃植株主干距离地面1740mm处，采用发动机额定工作转速，使泡核桃植株夹持位置摆幅达30mm，平均每秒往复摆动8次，15秒钟完成对整株泡核桃果实的一次性采收。共收获鲜果2752个、未收获27个、采收率99.0%。

实施例3：该收获机，采用四轮驱动、液压助力转向、旱地型、配套功率为58.82kw的大型农用拖拉机，对生长于乡村道路旁、主干胸径337mm、树龄约40年的泡核桃进行收获，夹持装置位于泡核桃植株主干距离地面1910mm处，采用发动机额定工作转速，使泡核桃植株夹持位置摆幅达25mm，平均每秒往复摆动8次，15秒钟完成对整株泡核桃果实的一次性采收。共收获鲜果3720个、未收获47个、采收率98.75%。

Claims (1)

1.一种自走式机械往复泡核桃收获机，其特征在于，包括动力输出机构、配套动力升降机构、往复运动转换装置、导向装置和夹持装置；

所述动力输出机构为四轮驱动、液压助力转向、水田或旱地型大中型拖拉机，其配套功率为14.7～106kW；

所述配套动力升降机构包括机架（1）、变速箱体（2）、动力转换装置输入轴（4）、变速轮一（5）、变速轮二（6）和动力转换装置输出轴（7），所述机架（1）与动力输出机构连接，变速箱体（2）固定在机架（1）上，配套动力的动力输出轴（3）与动力转换装置输入轴（4）相连，动力转换装置输入轴（4）通过变速轮二（6）连接变速轮一（5），变速轮一（5）与动力转换装置输出轴（7）相连，动力转换装置输出轴（7）另一端与往复运动装置动力输入轴（9）相连；

所述往复运动转换装置包括往复运动装置动力输入轴（9）、偏心套（10）、往复运动连杆大端（8）、往复运动连杆小端（11）、导向座（12）和动力传递销（13），往复运动装置动力输入轴（9）与偏心套（10）相连，偏心套（10）与往复运动连杆大端（8）相连；

所述导向装置包括导向座（12）和动力传递销（13），导向座（12）固定在机架（1）上，通过动力传递销（13）与往复运动连杆小端（11）相连；

所述夹持装置包括刚性杆（14）、固定端圆弧卡（15）、活动端圆弧卡（17）、尼龙片基带垫层一（16）、尼龙片基带垫层二（19）和梯形螺纹杆（18），刚性杆（14）和固定端圆弧卡（15）通过动力传递销（13）与往复运动连杆小端（11）相连，通过梯形螺纹杆（18）使活动端圆弧卡（17）与固定端圆弧卡（15）相连，将尼龙片基带垫层一（16）安装在固定端圆弧卡（15）上，尼龙片基带垫层二（19）安装在活动端圆弧卡（17）上。