CN107439240A - 一种侧面压感式棉花打顶机 - Google Patents

Abstract

本发明是一种侧面压感式棉花打顶机，包括动力装置、打顶升降装置、侧面压力感应装置、切割装置、扶禾装置、行走轮装置和机架。打顶机主体装置连接在机架的下方，动力装置由几个伺服电机组成；机架由前后横梁和连架杆组成，后横梁与打顶机的打顶升降装置紧靠，切割装置位于升降装置下方；切割装置前方是侧面压力感应装置，用于确定棉花植株高度；前横梁下方连接的是扶禾装置；行走轮装置位于机架的下方，由四个行走轮组成。整个打顶机特点在于压力感应装置采用侧面压感模式，通过侧面压力感应来采集棉花植株的高度，经过信息处理之后确定刀具高度，进行打顶工作。

Description

一种侧面压感式棉花打顶机

技术领域

本发明为一种用于棉花打顶的机械设备，特别涉及一种基于侧面压感系统的棉花打顶机，属于农业机械领域。

背景技术

棉花打顶作为棉花整枝工作的中心环节，对于控制棉株生长由为重要。通过打顶心可消除棉花顶端生长优势，控制棉株主茎生长，调节体内水分养分等物质的运输方向，避免出现无效果枝。使较多的养分供生殖器官生长,减少无效果枝对水肥的徒耗,促进棉株早结铃、多结铃、减少脱落、提高棉花品质，具有明显的增产增收效果。

由于新疆等地区入冬早，棉花的生长周期较短，因而必须通过去除顶端优势抑制主茎生长，使较多的营养成分提供给生殖器官生长，减少无效的枝叶对水分、营养的消耗，促使棉株早结铃，多结铃，使棉株最后能呈现塔形生长，益提高棉株产量和机采收获率。

国外棉花打顶机研究起步较早，但是因为棉花田地仿形较困难，导致打顶精度和质量一直没有得到很好地提升，后来出现了通过生物化学方式抑制顶芽生长的方式，效果要好一些，渐渐开始，国外放弃了机械化打顶的研究，开始推广药物打顶；药物打顶对于土地的伤害较大，尤其是土地较贫瘠的中国西北部显然不适合，因而机械打顶必定会成为将来棉花打顶的主要趋势。

我国对棉花打顶机的研究起步较国外晚，目前，打顶机的打顶机切割机构主要有滚筒式和甩刀式，现有的棉花打顶机仿形方式主要为：机械接触式，红外线感应式和超声波感应式，机械接触式敏感度难以把握，精度不高；田间光纤复杂，红外感应式很难实现其作用；超声波感应式，精度较好，但棉田干扰因素很多，方向感应存在很大问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术所存在的不足，提供一种棉株高度可精确仿形，打顶效果好，打顶质量高的侧面压感式棉花打顶机。

本发明是一种侧面压感式棉花打顶机，包括动力装置、打顶升降装置、侧面压力感应装置、切割装置、扶禾装置、行走轮装置和机架。打顶机主体装置连接在机架的下方，动力装置由几个伺服电机组成；机架由前后横梁和连架杆组成，后横梁与打顶机的打顶升降装置紧靠，切割装置位于升降装置下方；切割装置前方是侧面压力感应装置，用于确定棉花植株高度；前横梁下方连接的是扶禾装置；行走轮装置位于机架的下方，由四个行走轮组成。

所述的机架所述的机架包括前横梁、后横梁、连接杆、接头、连接器、连架杆、拉杆、固定销。上述的前横梁和后横梁由四根连架杆通过固定销紧固方式连接，横梁上方连接杆和拉杆均与连接器通过螺栓连接的方式固定，一起组成了整个机架。

所述的切割装置包括三叶刀片和切割机，整个打顶机有四组切割装置，三叶刀片与切割机使用键槽固定方式连接在一起，切割机固定在升降齿条的下方，采用螺栓固定的方式，组成切割装置。

所述的动力装置由伺服电机、动力输入皮带和动力输出皮带组成，一个打顶机共有四根传动皮带，其中两根长度相同，另外两根不同长度的皮带组成，整个打顶机械一共是16根皮带组成的传动系统，动力由伺服电机提供，伺服电机采用螺栓固定的方式固定在打顶机侧板后方，形成了打顶机的动力装置。

所述的打顶升降装置包括升降伺服电机和升降齿条组成，升降齿条采用弧形燕尾槽的方式与打顶机侧板结合成可以升降的装置，通过升降伺服电机与升降齿条以齿轮啮合的方式来调节齿条的高度，从而实现对打顶切割装置高度的控制，升降伺服电机采用螺栓固定的方式连接在打顶机侧板上，以上构成打顶机的升降装置。

所述的侧面压力感应装置由带齿侧压皮带、齿轮轴、轴和压力传感器组成，带齿侧压皮带上下两端采用柔性齿轮的方式与齿轮轴啮合，与轴采用轴承转动的连接方式结合在一起，形成可以绕轴转动的机构，当棉花植株经过两个带齿侧压皮带中间的时候，由于两个带齿侧压皮带中间预留的空间合适，棉花植株会在经过带齿侧压皮带中间的同时对带齿侧压皮带产生可以用于压力传感器采集信息的压力，带齿侧压皮带中心结构采用一层很薄的橡胶材质，这种材质可以确保经过带齿侧压皮带的棉花植株可以将压力轻松地传递到压力传感器上，便于收集棉花植株的压力信息，从而确定棉花植株的高度；齿轮轴的下方连接有皮带，伺服电机通过皮带传递过来的动力可以是带齿侧压皮带的转速和整个打顶装置行走速度保持一致，这样就会保证棉花植株在带齿侧压皮带中间匀速通过，有利于压力信息的采集。压力传感器采集到正确的压力信息后，经过处理会折算成棉花植株的高度，将高度信息传递给升降装置，确定切割装置的升降高度后，升降伺服电机根据指令调节升降齿条的高度，从而确定三叶刀片的高度，在此期间切割机保持给定旋转切割速度，完成棉花打顶切除的工作。

所述的扶禾装置包括扶禾器和固定条组成，一个打顶机有两个扶禾器和四个固定条组成，两个扶禾器分别装在打顶机侧板最前端的两端，固定条采用穿透螺栓连接的方式将扶禾器固定在打顶机侧板上。

所述的行走装置包括轮胎、轮毂、行走轮轴、小楔子、行走轮上基架、行走轮下基架和长固定轴。行走轮上基架与后横梁通过四个穿孔螺栓连接，与行走轮下基架通过两根长固定轴连接，两根长固定轴两端采用螺纹丝口，使用螺栓紧固的方式来连接两个行走轮基架，行走轮基架从上到下有一排大小一致的孔，可以通过不同孔洞的结合调节行走轮装置的高度，以适应不同高度的棉田；轮胎、轮毂与行走轮轴采用滚珠轴承结合在一起，行走轮轴通过小楔子固定在行走轮下基架下方的圆孔内，这种紧固方式更加方便、简洁，结构简单，便于农业耕作使用，并且可以随意调节紧固强度，是一种很好的棉田行走轮装置。

本发明打顶机采用侧面压感的方式对棉花植株高度进行精确仿形，当棉花植株经过打顶机两侧皮带轮形成的空间时，会对皮带轮形成一定的压力，当这种压力传递到侧面压力传感器上时，压力信息将被精确地收集并快速处理成为棉花植株高度信息发送到控制中心，控制中心收到棉花植株高度信息之后，计算出切割高度，控制升降伺服电机将切割装置上升或者下降到准确位置完成对顶芽的切割。

电器化系统具有反应迅速，可控性强，高反馈效率，低出错率等优点；通过在打顶仿形与升降切割装置中的升降采用电器化控制方式，克服了一般棉花打顶机工作时因采用人工控制或者液压系统控制刀具的升降，当前后棉株高度差异较大时而刀口升降速度不够而导致的漏切现象，缩短了系统反应时间，提高了整个切割过程的反应速度，也提高了打顶机的工作效率，减小无效打顶发生的几率。通过仿真得到顶芽切割的最佳切应力，采用轻刀片旋转式切割，切割效率高，能耗降到最低，符合高效率、高质量切割的设计初衷。

附图说明

图1为整体结构示意图；

图2为升降装置结构示意图；

图3为切割结构示意图；

图4为机架结构示意图；

图5为行走装置结构示意图；

图6为打顶机主图和扶禾装置结构示意图；

图7为皮带式侧面压感装置结构示意图

图中所示：1为后横梁，2为连架杆,3为前横梁，4为打顶机侧板，5为扶禾器，6为行走轮上基架,7为轮胎，8为固定条，9为连接杆，10为拉杆,11为连接器，12为长固定轴，13为行走轮下基架，14为固定销,15为带齿侧压皮带，16为齿轮轴，17为切割机，18为升降齿条，19为升降伺服电机，20接头，21为三叶刀片，22为伺服电机，23为动力输入皮带,24为轴，25为压力传感器，26为动力输出皮带,27为轮毂，28为行走轮轴，29为小楔子。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细描述：

实施例1：参照附图1种侧面压感式棉花打顶机，包括动力装置、打顶升降装置、侧面压力感应装置、切割装置、扶禾装置、行走轮装置和机架。打顶机主体装置连接在机架的下方，动力装置由几个伺服电机组成；机架由前后横梁和连架杆组成，后横梁与打顶机的打顶升降装置紧靠，切割装置位于升降装置下方；切割装置前方是侧面压力感应装置，用于确定棉花植株高度；前横梁下方连接的是扶禾装置；行走轮装置位于机架的下方，由四个行走轮组成。

实施例2：本实例与实施例1的区别在于所述的机架所述的机架包括前横梁1、后横梁3、连接杆9、接头20、连接器11、连架杆2、拉杆10、固定销14。上述的前横梁1和后横梁3由四根连架杆2通过固定销14紧固方式连接，横梁上方连接杆9和拉杆10均与连接器11通过螺栓连接的方式固定，一起组成了整个机架。

实施例3：本实例与实施例1的区别在于所述的切割装置包括三叶刀片21和切割机17。整个打顶机有四组切割装置，三叶刀片21与切割机17使用键槽固定方式连接在一起，切割机17固定在升降齿条18的下方，采用螺栓固定的方式，组成切割装置。

实施例4：本实例与实施例1的区别在于所述的动力装置由伺服电机22、动力输入皮带23和动力输出皮带26组成，一个打顶机共有四根传动皮带，其中两根长度相同，另外两根不同长度的皮带组成，整个打顶机械一共是16根皮带组成的传动系统，动力由伺服电机22提供，伺服电机22采用螺栓固定的方式固定在打顶机侧板4后方，形成了打顶机的动力装置。

实施例5：本实例与实施例1的区别在于所述的打顶升降装置包括升降伺服电机19和升降齿条18组成，升降齿条18采用弧形燕尾槽的方式与打顶机侧板4结合成可以升降的装置，通过升降伺服电机19与升降齿条18以齿轮啮合的方式来调节齿条的高度，从而实现对打顶切割装置高度的控制，升降伺服电机19采用螺栓固定的方式连接在打顶机侧板4上，以上构成打顶机的升降装置。

实施例6：本实例与实施例1的区别在于所述的侧面压力感应装置由带齿侧压皮带15、齿轮轴16、轴24和压力传感器25组成，带齿侧压皮带15上下两端采用柔性齿轮的方式与齿轮轴16啮合，与轴24采用轴承转动的连接方式结合在一起，形成可以绕轴转动的机构，当棉花植株经过两个带齿侧压皮带15中间的时候，由于两个带齿侧压皮带15中间预留的空间合适，棉花植株会在经过带齿侧压皮带15中间的同时对带齿侧压皮带15产生可以用于压力传感器25采集信息的压力，带齿侧压皮带15中心结构采用一层很薄的橡胶材质，这种材质可以确保经过带齿侧压皮带15的棉花植株可以将压力轻松地传递到压力传感器25上，便于收集棉花植株的压力信息，从而确定棉花植株的高度；齿轮轴16的下方连接有皮带，伺服电机22通过皮带传递过来的动力可以是带齿侧压皮带15的转速和整个打顶装置行走速度保持一致，这样就会保证棉花植株在带齿侧压皮带15中间匀速通过，有利于压力信息的采集。压力传感器25采集到正确的压力信息后，经过处理会折算成棉花植株的高度，将高度信息传递给升降装置，确定切割装置的升降高度后，升降伺服电机19根据指令调节升降齿条18的高度，从而确定三叶刀片21的高度，在此期间切割机17保持给定旋转切割速度，完成棉花打顶切除的工作。

实施例7：本实例与实施例1的区别在于所述的扶禾装置包括扶禾器5和固定条8组成，一个打顶机有两个扶禾器5和四个固定条8组成，两个扶禾器5分别装在打顶机侧板4最前端的两端，固定条8采用穿透螺栓连接的方式将扶禾器5固定在打顶机侧板4上。

实施例8：本实例与实施例1的区别在于所述的行走装置包括轮胎7、轮毂27、行走轮轴28、小楔子29、行走轮上基架13、行走轮下基架6和长固定轴12。行走轮上基架13与后横梁1通过四个穿孔螺栓连接，与行走轮下基架6通过两根长固定轴12连接，两根长固定轴12两端采用螺纹丝口，使用螺栓紧固的方式来连接两个行走轮基架，行走轮基架从上到下有一排大小一致的孔，可以通过不同孔洞的结合调节行走轮装置的高度，以适应不同高度的棉田；轮胎7、轮毂27与行走轮轴28采用滚珠轴承结合在一起，行走轮轴28通过小楔子29固定在行走轮下基架6下方的圆孔内，这种紧固方式更加方便、简洁，结构简单，便于农业耕作使用，并且可以随意调节紧固强度，是一种很好的棉田行走轮装置。

上述实施例仅为本发明的较佳的实例而已，并非是对本发明实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.本发明是一种侧面压感式棉花打顶机，包括动力装置、皮带轮装置、打顶升降装置、牵引装置、压力感应装置、切割装置、扶禾装置、行走轮装置和机架；特征在于动力装置为皮带轮装置，打顶升降装置以及切割装置提供动力，升降装置和切割装置位于机架后方，压力感应装置和皮带轮装置组成一体，在切割装置前方，扶禾装置位于皮带轮装置的前方。

2.根据权利要求1所述的一种侧面压感式棉花打顶机，其特征在于所述的机架包括前横梁1、后横梁3、连接杆9、接头20、连接器11、连架杆2、拉杆10、固定销14；上述的前横梁1和后横梁3由四根连架杆2通过固定销14紧固方式连接，横梁上方连接杆9和拉杆10均与连接器11通过螺栓连接的方式固定，一起组成了整个机架。

3.根据权利要求1所述的一种侧面压感式棉花打顶机，其特征在于所述的切割装置包括三叶刀片21和切割机17，整个打顶机有四组切割装置，三叶刀片21与切割机17使用键槽固定方式连接在一起，切割机17固定在升降齿条18的下方，采用螺栓固定的方式，组成切割装置。

4.根据权利要求1所述的一种侧面压感式棉花打顶机，其特征在于所述的动力装置由伺服电机22、动力输入皮带23和动力输出皮带26组成，一个打顶机共有四根传动皮带，其中两根长度相同，另外两根不同长度的皮带组成，整个打顶机械一共是16根皮带组成的传动系统，动力由伺服电机22提供，伺服电机22采用螺栓固定的方式固定在打顶机侧板4后方，形成了打顶机的动力装置。

5.根据权利要求1所述的一种侧面压感式棉花打顶机，其特征在于所述的打顶升降装置包括升降伺服电机19和升降齿条18组成，升降齿条18采用弧形燕尾槽的方式与打顶机侧板4结合成可以升降的装置，通过升降伺服电机19与升降齿条18以齿轮啮合的方式来调节齿条的高度，从而实现对打顶切割装置高度的控制，升降伺服电机19采用螺栓固定的方式连接在打顶机侧板4上，以上构成打顶机的升降装置。

6.根据权利要求1所述的一种侧面压感式棉花打顶机，其特征在于所述的侧面压力感应装置由带齿侧压皮带15、齿轮轴16、轴24和压力传感器25组成，带齿侧压皮带15上下两端采用柔性齿轮的方式与齿轮轴16啮合，与轴24采用轴承转动的连接方式结合在一起，形成可以绕轴转动的机构，当棉花植株经过两个带齿侧压皮带15中间的时候，由于两个带齿侧压皮带15中间预留的空间合适，棉花植株会在经过带齿侧压皮带15中间的同时对带齿侧压皮带15产生可以用于压力传感器25采集信息的压力，带齿侧压皮带15中心结构采用一层很薄的橡胶材质，这种材质可以确保经过带齿侧压皮带15的棉花植株可以将压力轻松地传递到压力传感器25上，便于收集棉花植株的压力信息，从而确定棉花植株的高度；齿轮轴16的下方连接有皮带，伺服电机22通过皮带传递过来的动力可以是带齿侧压皮带15的转速和整个打顶装置行走速度保持一致，这样就会保证棉花植株在带齿侧压皮带15中间匀速通过，有利于压力信息的采集；压力传感器25采集到正确的压力信息后，经过处理会折算成棉花植株的高度，将高度信息传递给升降装置，确定切割装置的升降高度后，升降伺服电机19根据指令调节升降齿条18的高度，从而确定三叶刀片21的高度，在此期间切割机17保持给定旋转切割速度，完成棉花打顶切除的工作。

7.根据权利要求1所述的一种侧面压感式棉花打顶机，其特征在于所述的扶禾装置包括扶禾器5和固定条8组成，一个打顶机有两个扶禾器5和四个固定条8组成，两个扶禾器5分别装在打顶机侧板4最前端的两端，固定条8采用穿透螺栓连接的方式将扶禾器5固定在打顶机侧板4上。

8.根据权利要求1所述的一种侧面压感式棉花打顶机，其特征在于所述的行走装置包括轮胎7、轮毂27、行走轮轴28、小楔子29、行走轮上基架13、行走轮下基架6和长固定轴12；行走轮上基架13与后横梁1通过四个穿孔螺栓连接，与行走轮下基架6通过两根长固定轴12连接，两根长固定轴12两端采用螺纹丝口，使用螺栓紧固的方式来连接两个行走轮基架，行走轮基架从上到下有一排大小一致的孔，可以通过不同孔洞的结合调节行走轮装置的高度，以适应不同高度的棉田；轮胎7、轮毂27与行走轮轴28采用滚珠轴承结合在一起，行走轮轴28通过小楔子29固定在行走轮下基架6下方的圆孔内，这种紧固方式更加方便、简洁，结构简单，便于农业耕作使用，并且可以随意调节紧固强度，是一种很好的棉田行走轮装置。