CN104855036A - 分层收集清土收获装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及农业收获机械技术领域，公开了一种分层收集清土收获装置，包括：正旋碎土轮、反旋碎土轮、收集铲、集土板、排土螺旋、机架、集料螺旋、输送分离部件组成，由正旋碎土轮、输送分离部件、集料螺旋形成上层收集分离机构，由反旋碎土轮、收集铲、输送分离部件、集料螺旋形成下层收集分离机构；油莎豆分层收获方法是将全土层的土壤分两层挖掘收集，上层收集分离机构和下层收集分离机构同时进行挖掘、收集及土壤分离工作，增加了单位土方的瞬时分离面积，解决了全土层收获方法造成油莎豆与土壤分离困难问题，实现油莎豆分层收集清土铺放分段式收获作业。
Description
技术领域
本发明涉及一种分层收集清土收获装置，属于农业收获机械技术领域，特别涉及一种油莎豆分层收集清土收获作业设备。
背景技术
油莎豆原产地是非洲，是一种优质高产油料作物，属禾本科一年生植物。在我国南北各地的沙滩、山坡、丘陵、林间均可种植，抗旱耐涝，易种易管。油莎豆地上长草，高可达100～120cm，须根系，分蘖力强，呈株丛生长，叶片扁而厚，细长呈剑状，亩产鲜草3000kg以上，是饲养牛、羊、鱼、兔、鹅的优质饲料。油莎豆主要收获地下核状根茎果，适宜黄沙土壤生长，根系发达，生长快，产量高，每穴结果200～300粒，亩产干果750～1000kg，可榨优质食用油200～300kg，产饼粕400～700kg，饼粕可提取淀粉、加工食品，亦可熬糖、做酒和饲料。
油莎豆去除地面上茎叶后具有后熟特性，通常割除地面茎叶一定时间后进行收获，收获时油莎豆、莎草和土三者比例约为3.21:2.86:93.3。在5～10cm的土壤里密布直径0.5～1.0cm核状根茎果，油莎豆粒多果小，根须连附性差，10cm全土层分布，收获难度大。为了减少损失率收获时需要将0～12cm厚的土壤全部铲起，进行豆、土分离和豆、莎草、杂余分离，每亩分离的土壤重量达100～120吨，全土层收获对于一定收获幅宽和作业速度，单位土方的瞬时分离量巨大。目前采用以下两种收获方式：全土层挖掘、提升、清土(豆土分离)后再由人工完成豆、莎草、杂余分离称为分段收获，以及全土层挖掘、提升、清土和豆、莎草、杂余分离的联合收获作业；采用全土层收获造成油莎豆与土壤分离难度大，导致现有油莎豆收获机械作业效果均存在一定问题，形成长期以来困扰油莎豆产业发展的技术瓶颈。
发明内容
本发明的目的是要提供一种分层收集清土收获装置，针对油莎豆全土层收获方法造成土壤分离困难问题，通过提高单位土方的瞬时分离面积，实现油莎豆分层收集清土收获作业。
为了达到本发明的目的所采取的技术方案如下：
分层收集清土收获装置包括：正旋碎土轮1、反旋碎土轮2、收集铲3、集土板4、排土螺旋5、机架6、集料螺旋7、输送分离部件组成，输送分离部件以倾角e安装在机架6上，位于输送分离部件前部下方、正旋碎土轮1在机架6上转动联接，位于输送分离部件后部上方、集料螺旋7安装在机架6上，由正旋碎土轮1、输送分离部件、集料螺旋7形成上层收集分离机构；另一输送分离部件以同一倾角e安装在机架6上，在其前部下方反旋碎土轮2在机架6上转动联接，在其后部上方另一集料螺旋7安装在机架6上，位于反旋碎土轮2后部的收集铲3固连于机架6上，由反旋碎土轮2、收集铲3、输送分离部件、集料螺旋7形成下层收集分离机构；下层收集分离机构布置于上层收集分离机构下方、且位于上层收集分离机构后部，位于上层收集分离机构下方的集土板4以同一倾角e固连在机架6上、集土板4上安装排土螺旋5，所有转动零部件的转动轴线平行、且垂直于作业前进方向v。
进一步地，所述的输送分离部件包括：刮板输送链8、清土筛9、导土板10、导料板11组成，其中：以刮板输送链8的链轮转动中心为圆心、前后同心设置有圆弧导土板10和圆弧导料板11、并分别与机架6固连，安装在机架6上的清土筛9上表面分别与圆弧导土板10和圆弧导料板11外表面相切、并置于两者之间，挖掘土壤混合物经导土板10向清土筛9导入，刮板输送链8的刮板在导土板10、清土筛9、导料板11上表面运动，实现土壤混合物相对清土筛9表面移动、移动过程中清土筛9分离土壤，脱土后物料通过圆弧导料板11导出。
其中，所述的刮板输送链包括：链轮81、链轮轴82、农机链83、刮板84组成，其中：四个链轮81两个一组按给定距离c同步固连于链轮轴82上，两根链轮轴82以中心距d与机架6转动联接，两条农机链83分别与链轮轴82上的链轮81啮合、同步传动，刮板84联接于两条农机链83之间、并沿链条均布，所有刮板84与链轮81轴线平行。
上述的分层收集清土收获装置工作过程中，机架以作业速度v前进，上层收集分离机构中，正旋碎土轮1正向转动碎土、并将土壤混合物向后抛起、经导土板10进入输送分离部件的刮板输送链8上，混合物在刮板84推送过程中经清土筛9分离土壤，脱土后物料经导料板11输送至集料螺旋7输出；下层收集分离机构中，反旋碎土轮2反向转动碎土、由收集铲3将土壤混合物收集、经导土板10进入输送分离部件的刮板输送链8上，混合物在刮板84推送过程中经清土筛9分离土壤，脱土后物料经导料板11输送至集料螺旋7输出；位于上层收集分离机构下方的集土板4以及其上安装的排土螺旋5，用于将上层收集分离机构分离出的土收集、经排土螺旋5排出至机架一侧，以免影响下层收集分离机构的正常工作，而下层收集分离机构分离出的土壤直接落入田间；上层收集分离机构和下层收集分离机构中各自集料螺旋7输出的油莎豆、莎草、杂余等脱土后物料排出至机架一侧成条铺放。
油莎豆分层收获方法为：应用所述的分层收集清土收获装置进行油莎豆收获，油莎豆在全土层沿深度h呈近似正太分布，分层收获方法是将全土层的土壤分两层挖掘收集，上层收集分离机构由正旋碎土轮挖掘、收集0～h/2的土壤层，并完成土壤分离；下层收集分离机构由反旋碎土轮挖掘、由收集铲收集h/2～h的土壤层，并完成土壤分离；对于给定作业幅宽而限定的清土筛宽度一定时，上层收集分离机构和下层收集分离机构同时清土工作，增加了单位土方的瞬时分离面积，适应油莎豆收获。同时正旋碎土轮和反旋碎土轮工作过程中受到的土壤水平阻力部分或全部抵消，可降低整机配套功率；正旋碎土轮的旋耕刀由土壤表层切入土壤，反旋碎土轮的旋耕刀由深度h的土壤底层切入土壤，避免挖掘过程对油莎豆损伤，进而提高收获质量。
本发明的有益效果在于，所提出的一种分层收集清土收获装置，对于给定作业幅宽而限定的清土筛宽度一定时，上层收集分离机构和下层收集分离机构同时清土工作，增加了单位土方的瞬时分离面积，解决了全土层收获方法造成油莎豆与土壤分离困难问题，实现油莎豆分层收集清土铺放收获作业；同时正旋碎土轮和反旋碎土轮工作过程中受到的土壤水平阻力部分或全部抵消，降低整机配套功率，可应用于其它地下根茎果实全土层分布，分层收获。
附图说明
图1为分层收集清土收获装置主视原理图；
图2为分层收集清土收获装置俯视原理图；
图3为上层收集分离机构组成原理图；
图4为下层收集分离机构组成原理图；
图5为刮板输送链组成原理图；
图6为分层收集清土收获装置工作原理图；
图中，1：正旋碎土轮；2：反旋碎土轮；3：收集铲；4：集土板；5：排土螺旋；6：机架；7：集料螺旋；8：刮板输送链；81：链轮；82：链轮轴；83：农机链；84：刮板；9：清土筛；10：导土板；11：导料板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
图1所示的分层收集清土收获装置主视原理图，分层收集清土收获装置包括：正旋碎土轮1、反旋碎土轮2、收集铲3、集土板4、排土螺旋5、机架6、集料螺旋7、输送分离部件组成，输送分离部件以倾角e安装在机架6上，位于输送分离部件前部下方、正旋碎土轮1在机架6上A点转动联接、转动轴线AA(如图2所示)，位于输送分离部件后部上方、集料螺旋7安装在机架6上，由正旋碎土轮1、输送分离部件、集料螺旋7形成上层收集分离机构(如图3所示)；另一输送分离部件以同一倾角e安装在机架6上，在其前部下方反旋碎土轮2在机架6上B点转动联接、转动轴线BB，在其后部上方另一集料螺旋7安装在机架6上，位于反旋碎土轮2后部的收集铲3固连于机架6上，由反旋碎土轮2、收集铲3、输送分离部件、集料螺旋7形成下层收集分离机构(如图4所示)；下层收集分离机构布置于上层收集分离机构下方、且位于上层收集分离机构后部，位于上层收集分离机构下方的集土板4以同一倾角e固连在机架6上、集土板4上安装排土螺旋5，所有转动零部件的转动轴线平行、且垂直于作业前进方向v；输送倾角e＝20～40°，正旋碎土轮1是由正旋耕刀、轴组合回转体构成，反旋碎土轮2是由反旋耕刀、轴组合回转体构成。
图1、图2中，输送分离部件包括：刮板输送链8、清土筛9、导土板10、导料板11组成，其中：以刮板输送链8的链轮转动中心为圆心、前后同心设置有圆弧导土板10和圆弧导料板11、并分别与机架6固连，安装在机架6上的清土筛9上表面分别与圆弧导土板10和圆弧导料板11外表面相切、并置于两者之间，挖掘土壤混合物经导土板10向清土筛9导入，刮板输送链8的刮板在导土板10、清土筛9、导料板11上表面运动，实现土壤混合物相对清土筛9表面移动、移动过程中清土筛9分离土壤，脱土后物料通过圆弧导料板11导出。
图5所示的刮板输送链组成原理图，刮板输送链包括：链轮81、链轮轴82、农机链83、刮板84组成，其中：四个链轮81两个一组按给定距离c同步固连于链轮轴82上，两根链轮轴82以中心距d与机架6转动联接，两条农机链83分别与链轮轴82上的链轮81啮合、同步传动，刮板84联接于两条农机链83之间、并沿链条均布，所有刮板84与链轮81轴线平行。
图6所示的分层收集清土收获装置工作原理图，分层收集清土收获装置工作过程中，机架以作业速度v前进，上层收集分离机构中，正旋碎土轮1沿正向n1转动碎土、并将土壤混合物向后抛起、经导土板10进入输送分离部件的刮板输送链8上，混合物在刮板84沿v1方向推送过程中经清土筛9分离土壤，脱土后物料经导料板11输送至集料螺旋7输出；下层收集分离机构中，反旋碎土轮2沿反向n2转动碎土、由收集铲3将土壤混合物收集、经导土板10进入输送分离部件的刮板输送链8上，混合物在刮板84沿v2方向推送过程中经清土筛9分离土壤，脱土后物料经导料板11输送至集料螺旋7输出；位于上层收集分离机构下方的集土板4以及其上安装的排土螺旋5，用于将上层收集分离机构分离出的土收集、经排土螺旋5排出至机架一侧，以免影响下层收集分离机构的正常工作，而下层收集分离机构分离出的土壤直接落入田间；上层收集分离机构和下层收集分离机构中各自集料螺旋7输出的油莎豆、莎草、杂余等脱土后物料排出至机架一侧成条铺放，完成分段收获，再由人工完成油莎豆、莎草、杂余分离。
试验样机设计参数为：作业幅宽＝2m，清土筛宽度＝2m，清土筛长度＝2.5m，链轮轴中心距d＝2.5m，链轮距离c＝2.1m，输送倾角e＝30°；上、下层收集分离机构中两组刮板输送链的驱动为上部链轮轴、转向分别为m1、m2。样机试验表明：油莎豆在全土层沿深度h呈近似正太分布，分层收获方法是将全土层h＝12cm的土壤分两层挖掘收集，上层收集分离机构由正旋碎土轮挖掘、收集h＝0～6cm的土壤层，并完成土壤分离；下层收集分离机构由反旋碎土轮挖掘、由收集铲收集h＝6～12cm的土壤层，并完成土壤分离；对于给定作业幅宽而限定的清土筛宽度一定时，上层收集分离机构和下层收集分离机构同时清土工作，增加了单位土方的瞬时分离面积，解决了油莎豆收获中土壤分离困难问题。同时正旋碎土轮和反旋碎土轮工作过程中受到的土壤水平阻力部分或全部抵消，可降低整机配套功率；正旋碎土轮的旋耕刀由h＝0cm的土壤表层切入土壤，反旋碎土轮的旋耕刀由深度h＝12cm的土壤底层切入土壤，避免挖掘过程对油莎豆损伤，进而提高收获质量。
Claims (2)
1.一种分层收集清土收获装置，其特征在于，包括：正旋碎土轮、反旋碎土轮、收集铲、集土板、排土螺旋、机架、集料螺旋、输送分离部件组成，输送分离部件以倾角e安装在机架上，位于输送分离部件前部下方、正旋碎土轮在机架上转动联接，位于输送分离部件后部上方、集料螺旋安装在机架上，由正旋碎土轮、输送分离部件、集料螺旋形成上层收集分离机构，另一输送分离部件以同一倾角e安装在机架上，在其前部下方反旋碎土轮在机架上转动联接，在其后部上方另一集料螺旋安装在机架上，位于反旋碎土轮后部的收集铲固连于机架上，由反旋碎土轮、收集铲、输送分离部件、集料螺旋形成下层收集分离机构，下层收集分离机构布置于上层收集分离机构下方、且位于上层收集分离机构后部，位于上层收集分离机构下方的集土板以同一倾角e固连在机架上、集土板上安装排土螺旋，所有转动零部件的转动轴线平行、且垂直于作业前进方向v；
所述的输送分离部件包括：刮板输送链、清土筛、导土板、导料板组成，其中：以刮板输送链的链轮转动中心为圆心、前后同心设置有圆弧导土板和圆弧导料板、并分别与机架固连，安装在机架上的清土筛上表面分别与圆弧导土板和圆弧导料板外表面相切、并置于两者之间，挖掘土壤混合物经导土板向清土筛导入，刮板输送链的刮板在导土板、清土筛、导料板上表面运动，实现土壤混合物相对清土筛表面移动、移动过程中清土筛分离土壤，脱土后物料通过圆弧导料板导出；
所述的刮板输送链包括：链轮、链轮轴、农机链、刮板组成，其中：四个链轮两个一组按给定距离c同步固连于链轮轴上，两根链轮轴以中心距d与机架转动联接，两条农机链分别与链轮轴上的链轮啮合、同步传动，刮板联接于两条农机链之间、并沿链条均布，所有刮板与链轮轴线平行；
所述的分层收集清土收获装置工作过程中，机架以作业速度v前进，上层收集分离机构中，正旋碎土轮正向转动碎土、并将土壤混合物向后抛起、经导土板进入输送分离部件的刮板输送链上，混合物在刮板推送过程中经清土筛分离土壤，脱土后物料经导料板输送至集料螺旋输出，下层收集分离机构中，反旋碎土轮反向转动碎土、由收集铲将土壤混合物收集、经导土板进入输送分离部件的刮板输送链上，混合物在刮板推送过程中经清土筛分离土壤，脱土后物料经导料板输送至集料螺旋输出，位于上层收集分离机构下方的集土板以及其上安装的排土螺旋，用于将上层收集分离机构分离出的土收集、经排土螺旋排出至机架一侧，下层收集分离机构分离出的土壤直接落入田间，上层收集分离机构和下层收集分离机构中各自集料螺旋输出的油莎豆、莎草、杂余等脱土后物料排出至机架一侧成条铺放。
2.油莎豆分层收获方法包括：应用权利要求1所述的分层收集清土收获装置进行油莎豆收获，其特征在于，油莎豆在全土层沿深度h呈近似正太分布，分层收获是将全土层的土壤分两层挖掘收集，上层收集分离机构由正旋碎土轮挖掘、收集0～h/2的土壤层，并完成土壤分离，下层收集分离机构由反旋碎土轮挖掘、由收集铲收集h/2～h的土壤层，并完成土壤分离，对于给定作业幅宽而限定的清土筛宽度一定时，上层收集分离机构和下层收集分离机构同时清土工作，增加了单位土方的瞬时分离面积，适应油莎豆收获；同时正旋碎土轮和反旋碎土轮工作过程中受到的土壤水平阻力部分或全部抵消，可降低整机配套功率，正旋碎土轮的旋耕刀由土壤表层切入土壤，反旋碎土轮的旋耕刀由深度h的土壤底层切入土壤，避免挖掘过程对油莎豆损伤，进而提高收获质量。
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