CN109699291B - 一种小型多功能甘蔗收割机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小型多功能甘蔗收割机，包括切段剥叶机构、切割机构、称重打包机构，切割机构将甘蔗割断，切段剥叶机构用于将甘蔗等距截断去叶处理，称重打包机构可对截断的甘蔗进行称重。与现有技术相比，本发明公开了一种小型多功能甘蔗收割机，一体化的设计能够实现对倒伏严重的甘蔗进行切割，收割后的甘蔗基本上满足了进厂制糖的要求，提高了甘蔗收割效率，减少人工劳作强度，人工成本低、收割效率高。

Description

一种小型多功能甘蔗收割机

技术领域

本发明涉及一种小型多功能甘蔗收割机，属于农作设备技术领域。

背景技术

我国是产糖大国，甘蔗是我国制糖工业的主要原料，蔗糖产量占总产糖量的70％以上。目前，我国的甘蔗种植面积已达152.7万公顷，仅次于巴西和印度居世界第三。而我国的甘蔗种植聚集区主要是我国南方的广西地区，广西地区的甘蔗种植面积占我国甘蔗种植总面积的70％。

目前我国的甘蔗收割绝大部分还是依靠人工劳动力手工砍蔗，人工砍伐劳动强度大、收割成本高、甘蔗破损率高以至于在很大程度上影响了甘蔗的二次生长直接造成甘蔗产量下降。由于农村地区很多男性劳动力外出务工，所以蔗农迫切需要机械化的收割方式。我国在甘蔗收割上机械化程度较低，现有的收割机由于存在以下问题，导致至今仍难以推广应用：

一是现有大型收割机结构庞大、不灵活。这类机器以国外进口的自动化联合收割机（例如约翰迪尔CH330甘蔗联合收割机）和国内改制的甘蔗收割机（例如柳工4GQ-350甘蔗收割机）为代表。这类机器价格昂贵、使用费用较高，主要适用于大规模标准化种植农场的收割工作，集去梢、扶倒、切割、剥叶、 切段于一体，整体尺寸较高。我国甘蔗种植区域以丘陵地区为主，大多种植在旱坡地，地形复杂，蔗田地块分散小、坡度大、石头多及机耕道不通畅。种植模式还是一家一户分散经营，方式多样、品种不一，大型机器使用成本较高，一般蔗农不愿使用。使用这类机器很难在丘陵山地地区完成工作，而且机器重心较高使得机器在坡度起伏较大的丘陵山地地区工作时，容易发生侧翻的安全事故。

二是国外进口的自动化联合收割机（例如约翰迪尔CH330甘蔗联合收割机）和国内改制的甘蔗收割机（例如柳工4GQ-350甘蔗收割机）主要适用于大规模标准化农场的甘蔗收割。机器所配置的螺旋式扶蔗器在面对大角度倒伏的甘蔗时，扶起效果较差。

三是国外进口甘蔗联合收割机以切段式为主。我国糖厂大多数都是在人工收获整杆入厂的方式下建立的，使用整杆式制糖流程基本固化。由于生产条件的限制，目前糖厂的生产模式不能保证切段蔗随到随榨，切段蔗长时间存放很容易发生变质损坏并且切段式收割含杂率高、糖分损失严重。

四是现有整杆式铺割机功能单一。这类机器以南宁中热农机有限公司研制的SH15甘蔗铺割机为代表。甘蔗铺割机通过扶蔗器将甘蔗扶起后，在链条的夹持作用下被下方的圆盘切割刀砍断，然后被切割台上的输送链输送至机器侧方倒至地面。收割之后还需要人工进行二次的收集、打捆，然后送至独立的剥叶机器进行剥叶。这类机器功能单一，没有从根本上实现机械化收割，劳动强度较大、收割效率较低。

为了解决大型机械的不适用性和传统机械的功能不完整的问题，降低收割成本、解放劳动力、提高甘蔗种植的经济效益。根据我国的甘蔗种植方式以及种植区独特的地形与气候条件，本发明提供一种小型多功能甘蔗收割机。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种小型多功能甘蔗收割机。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种小型多功能甘蔗收割机，包括切段剥叶机构、切割机构、称重打包机构；所述切段剥叶机构包括切段装置和切段剥叶箱体，切段装置位于切段剥叶箱体端部，切段剥叶箱体内具有喂入轮、剥叶轮、输出轮，切段剥叶箱体内的上部和下部各设置有一个喂入轮，一个输出轮和两个剥叶轮，两个剥叶轮位于喂入轮和输出轮之间，上部的喂入轮与下部的喂入轮啮合，上部的输出轮与下部的输出轮啮合，喂入轮与剥叶轮之间传动连接，两个剥叶轮之间传动连接，输出轮与剥叶轮之间传动连接；所述切段装置包括两侧的挡板，两挡板之间设置有上部的切段刀以及下部的切段支撑轮，切段刀与切段支撑轮同侧端分别安装有切段刀齿轮，两个切段刀齿轮相互啮合，切段刀另一端具有定位安装座，定位安装座上具有法兰面螺栓，同侧挡板上开设有纵向条形孔，法兰面螺栓贯穿纵向条形，切段支撑轮另一端具有贯穿挡板的链轮；所述切段装置上部设置有切段刀调速装置；所述切割机构固定在收割机的车架上，车架底部具有支撑角钢，支撑角钢上安装有锥齿轮换向器，锥齿轮换向器侧部为带轮，锥齿轮换向器下部为圆盘切割器；所述称重打包机构包括安装在车架上的收集平台，收集平台上为重量传感器，重量传感器上为称重面板，收集平台与车架之间斜向设置有伸缩推杆。

作为进一步的优选方案，所述切段剥叶箱体上设置有若干UCP轴承座，所述喂入轮、输出轮、剥叶轮的端部均安装在UCP轴承座内，UCP轴承座位置设置有联轴器；所述喂入轮包括两侧的安装左轴和安装右轴，安装左轴和安装右轴之间喂入输出滚筒，喂入输出滚筒外围一周上设置有喂入输出耙齿；所述剥叶轮包括两侧的连接右轴和连接左轴，连接右轴和连接左轴相对的端部具有圆盘座，两块圆盘座之间贯穿设置有三根安装钢管，安装钢管穿过圆盘座的端部为闷头连接轴，闷头连接轴上安装有开槽螺母，开槽螺母与圆盘座之间具有垫片，所述安装钢管上沿其长度方向布置若干剥叶弹簧。

作为进一步的优选方案，切段剥叶箱体内上部的剥叶轮端部具有剥叶轮双排链轮，下部的剥叶轮端部具有剥叶轮单排链轮；输出轮端部具有输出轮链轮，喂入轮端部具有喂入轮链轮；喂入轮链轮与靠近的剥叶轮的剥叶轮双排链轮之间、输出轮链轮与靠近的剥叶轮的剥叶轮双排链轮之间以及两个剥叶轮的剥叶轮双排链轮之间分别设有滚子链条。

作为进一步的优选方案，所述输出轮边缘设置有输出轮齿轮、喂入轮边缘设置有喂入轮齿轮，上下两个输出轮通过输出轮齿轮啮合，上下两个喂入轮通过喂入轮齿轮啮合。

作为进一步的优选方案，所述切段刀和切段支撑轮的端部设置有切段刀安装支座，切段刀安装支座安装在切段剥叶箱体上，切段刀安装支座内设滚子轴承，链轮一侧设置有轴承透盖，轴承透盖固定于挡板上；切段刀和切段支撑轮的端部之间还设置有电动推杆；所述法兰面螺栓位于挡板外的部分上安装有蝶形螺母。

作为进一步的优选方案，所述喂入轮和切段装置的下部设置有落料装置，落料装置包括落料槽、风机和集料箱，落料槽的上部为扩口结构，落料槽侧部设置有至少两个风机，集料箱可抽拉的安装在落料槽底部。

作为进一步的优选方案，所述圆盘切割器从上至下依次为轴承端盖、轴承下端盖、花键刀轴、刀盘套筒、刀盘，刀盘为水平设置的，刀盘套筒两侧设置有与刀盘平行的支撑杆，支撑杆端部与刀盘边缘之间设置有螺旋提升杆，刀盘与刀盘套筒之间安装有加强筋，刀盘边缘具有切割刀片。

与现有技术相比，本发明的与现有技术相比，上述技术方案所提供的的一种微型多功能甘蔗收割机的有益效果在于：

1.微型化设计：整机尺寸小巧、合理布局、结构紧凑、操作灵活、适应性强，可适应平原、山地、丘陵等不同地形环境以及不同种植模式的收割工作。

2.多功能一体化设计：本机器集扶蔗、切割、剥叶、切段 等功能一体化设计，能够实现对倒伏严重的甘蔗进行切割，收割后的甘蔗基本上满足了进厂制糖的要求，可根据不同的需求进行切段或整杆式的收割，提高了甘蔗收割效率，减少人工劳作强度，人工成本低、收割效率高。

3.自适应性可调节创新设计：自适应型刀盘调节装置可以根据不同的收割要求和地势起伏的情况对刀盘高度进行调整，以保证宿根长度，从而保证次年的甘蔗产量。

4.传动机构多档位优化设计：变速箱设置“行进”、“工作”、“空”、“倒”四个挡位，可以根据机器不同的工作状态进行挡位切换，从而节约资源、保证收割工作的安全性。同时配置V带涨紧轮离合装置，通过改变V带的松弛与涨紧，能够及时断开动力传输，又能保障汽油机无负载启动，起到安全保护作用。

5.整体结构创新设计：针对于丘陵山地地区地势起伏较大、道路崎岖等特点，整体机器采用左右结构布置方式，整机高度低、重心低，安全可靠。解决了大型机器在工作时容易发生侧翻的安全事故的问题。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的剖视图；

图3是本发明的俯视图；

图4是切段剥叶机构的结构示意图；

图5是切段剥叶机构的剖视图；

图6是切段装置的结构图；

图7是喂入轮的结构图；

图8是剥叶轮的结构图；

图9是剥叶弹簧的结构图；

图10是切段调速装置的内部结构图；

图11是切割机构的结构图；

图12是圆盘切割机的结构图；

图13是转向机构的结构图；

图14是称重打包机构的主视图；

图15是称重打包机构的侧视图；

图16是落料装置的结构图；

图17是扶蔗机构的主视图；

图18是扶蔗机构的侧视图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的和技术方法更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所活动的所有其他实施例，都属于本发明所保护的范围。

小型多功能甘蔗收割机包括扶蔗机构300、压倒轮609、切割机构200、切段剥叶机构100、称重打包机构500、行走机构、转向机构400、传动机构以及操作机构和动力装置组成。

动力装置：由两台汽油机为机器提供动力。前置汽油机605为切割机构200、扶蔗机构300和压倒轮609提供动力；后置汽油机604为剥叶机构和行走机构提供动力。

扶蔗机构300：扶蔗机构由两组拨指链式扶蔗器和一对引导杆610组成。每组拨指链式扶蔗器包括一个锥齿轮换向器305、一根链条315、两根弯管317、一块尾板318、一块下连接板313、一块调节垫板311、一块换向器安装板310、一个UCFL轴承座304、一根分禾杆314、一根链轮轴309、一根花键轴316、一个轴承端盖301、一个角接触轴承、两个链轮302、拨指312若干、上支撑杆307、下支撑杆308、三个垫片319、三个开槽螺母303和不同规格的六角螺栓螺母若干。

两根弯管317、一块下连接板313、一块调整垫板311、一块换向器安装板310通过焊接与螺栓连接形成一个扶蔗器机架。锥齿轮换向器305通过与角接触轴承、轴承端盖301、花键轴316与换向器安装板310进行相互配合用螺栓进行连接；输入链轮302安装在换向器的输入端，分别采用平键与开槽螺母303、垫片319进行周向与轴向固定；花键轴316的另一端安装链轮302，采用平键周向固定，采用垫片319与开槽螺母303进行轴向固定；UCFL轴承座304通过螺栓安装在尾板318的下方，将链轮轴309采用过度配合的形式安装在轴承座304中，链轮轴309的另一端安装链轮302，分别采用平键和开槽螺母303、垫片319进行周向和轴向的固定；将均匀安装有拨指312的链条315安装在两个链轮302上构成一个链条回路；分禾杆314通过螺栓安装在尾板318的方管槽腔内；上下两根支撑杆有平板的一面通过螺栓分别与调整垫板311与下连接板3130安装，另一端固定在机架601上以此支撑扶蔗器。引导杆610通过焊接的方式连接在扶蔗器机构300上方与车架601之间。引导杆目610的在于防止甘蔗向左右两侧倾倒并使被扶蔗机构扶正的甘蔗脱离拨指避免阻碍甘蔗被压倒轮609向前压倒。

特点：两组拨指链式扶蔗器间距40公分构成一个Y型的扶蔗区间；前端的分禾杆将不属于收割垄的甘蔗分离出去，防止机器在前进过程中非收割垄的甘蔗倒伏至收割垄被机器碾压损害；

现有国外甘蔗收割机所配置的螺旋扶蔗器因甘蔗生长环境较好，螺旋扶蔗器的扶倒角度较小，对于大角度倒伏的甘蔗来说扶倒效果较差。拨指链式扶蔗器式扶蔗器扶起角度较大，可以扶起几乎向任意方向倒伏的甘蔗；

拨指链运动速度为0.9m/s，其速度与车速相匹配，不会出现拨指相对车速过高导致甘蔗在切割口堵塞和拨指相对于车速过低导致漏付漏砍损坏甘蔗的现象发生。拨指链式扶蔗器一方面提高了扶倒效果另一方面保护了甘蔗免受损害。

压倒装置：压倒装置由一个压倒轮609、两个UCP轴承座611、一个压倒轮喂入链轮612组成。

压倒装置通过两UCP轴承座611安装在扶蔗机构300的上支架上。压倒轮609左侧安装一个压倒轮喂入链轮612，分别通过平键与开槽螺母进行周向与轴向固定。压倒轮609动力从减速箱606的二级输出轴输入。

压倒轮上焊接有成波浪型的耙齿，其目的在于将接触到压倒轮的甘蔗卡在相应的槽内，然后随着机器前进将甘蔗向前压倒。防止在压倒过程中，甘蔗相对于压倒杆打滑向一侧滑动，避免了甘蔗再倒伏。

压倒装置是在扶蔗器将左右倒伏的甘蔗扶正之后将甘蔗向前压倒一定角度，使其根部能够顺利被切割装置切断并在切断后向前倾倒。

切割机构200：切割机构由两个相向旋转的圆盘切割器201及相应的安装组件组成。每组圆盘切割器包括一个锥齿轮换向器204、一个轴承端盖2015、一个轴承下端盖2014、两个角接触轴承、一个带轮205、一根花键刀轴2013、一个刀盘套筒2012、四片加强筋2017、一个刀盘2011、四片切割刀片2016、两根螺旋提升杆2018、四根支撑杆2019、以及不同尺寸的螺栓螺母垫片若干。安装组件包括两根支撑角钢203、一块换向器安装板202。

刀盘2011通过焊接的方式固定在刀盘套筒2012的下方，两者同轴，四片加强筋2017同样通过焊接的方式均匀的连接在刀盘套筒2012和刀盘2011上加强刀盘组件的局部刚度；两根螺旋提升杆下端焊接在刀盘2011上，中部与上端通过支撑杆2019焊接在刀盘套筒2012上，四片切割刀片2016嵌入刀盘2011下方的方形槽中，并通过螺栓螺母将其固定在刀盘2011上，中间加入弹性垫片以减轻震动；将花键刀轴2013插进锥齿轮换向器204的花键孔中，通过与换向器安装板202、轴承端盖2015、轴承下端盖2014和角接触轴承的相互配合用螺栓将其固定。刀盘套筒2012与花键刀轴2013用销键连接，通过调整两者之间不同孔位的配合控制刀盘2011相对于花键刀轴2013上下调节高度。将装有切割组件的换向器安装板202通过安装在两支撑角钢203上，两支撑角钢203分别固定在机架601上对切割组件起支撑安装作用。

特点：两切割组件相向旋转，给被切割后的甘蔗一个向里输送的力；

两切割组件上的螺旋提升杆旋向相反，相向运动时构成一个螺旋提升器可以将被砍断的甘蔗从根部向上抬升已进入剥叶机构进行剥叶；

切割机构采用两组锥齿轮换向器独立驱动，将从上方减速器得到的动力通过V带传动传给刀盘。与大型机器采用大型齿轮箱直接驱动方式相比，因为变速比较大且两组刀盘需要反向旋转以及两组刀盘之间距离的限制，所以刀盘齿轮箱的尺寸较大而机架尺寸相对较小，采用大齿轮箱直接驱动会造成结构的干涉，为解决这个问题小型多功能甘蔗收割机采用两组锥齿轮换向器独立驱动，两组切割刀盘相互独立不会造成结构的干涉。传动方式的改变一方面减轻了切割机构的重量与制造成本，另一方面便于切割机构的安装与拆卸。

刀盘调节装置可以根据不同的收割要求和地势起伏的情况对刀盘高度进行调整，以保证宿根长度。而且通过实验，刀盘相对于地面保持9°倾角，此时甘蔗根部破损率最低，宿根最整齐，倾角还可以用来给予甘蔗一个向后上方运动的力。

切段剥叶机构100：切段剥叶机构包括切段装置101、剥叶装置、切段刀调速装置115、落料装置116、切段剥叶箱体107、16个UCP轴承座117和各种规格的外六角螺栓螺母、垫片、开槽螺母；

切段装置101包括一个切段刀1014、一个切段支撑轮10110、两个切段刀齿轮1011、一个链轮1019、两个轴承透盖1018、四个滚子轴承1013、两根电动推杆1017、一个切段刀安装支座1012、一个定位安装座1016和法兰面螺栓1015、弹簧垫片、蝶形螺母114、六角螺母若干。

切段支撑轮10110、左右两侧各安装一个滚子轴承1013，切段支撑轮10110、穿过箱体前方的侧孔将滚子轴承1013分别嵌入两轴承透盖1018并用螺栓螺母将轴承透盖1018与箱体107固定。电动推杆1017安装在箱体107内部的横梁方管上，上端分别连接切段刀安装支座1012与定位安装座1016，切段刀1014通过两个滚子轴承1013安装在切段刀安装支座1012和定位安装座上1016。定位安装座1016的侧板内壁焊接有四根法兰面螺栓1015向外伸出，四根螺栓对应安装在箱体107前方的导槽中，每根螺栓上安装一组弹簧垫片与蝶形螺母114。

切段刀101与切段支撑轮10110、的右侧安装一组齿轮，分别通过平键与开槽螺母的形式进行周向与轴向的固定。切段支撑轮10110的左侧安装一个链轮1019用于动力的输入。

切段支撑轮10110、轴向固定在箱体107上，切段刀101可通过电动推杆1017的伸缩进行上下提升，并通过蝶形螺母114将左侧定位安装座1016与箱体107相对紧固。从而可以控制上两齿轮的啮合与分离并控制甘蔗是否切段。

切段刀调速装置115包括一对箱体1151，六个轴承1153、一根输入轴1152、一根中间轴1156、一个输出齿轮轴1158、五个齿轮、一个三联滑动齿轮1159、一个输入链轮1154、一个输出链轮1157以及相应的拨叉1155组件。

切段调速装置115通过操控拨叉1155组件带动中间轴1156上的三联滑动齿轮1159分别与输出齿轮轴1158上的三个不同齿轮啮合进行速度的变换与动力的中断。切段调速装置115的动力通过链传动从减速箱606获得，经齿轮箱传动后通过链传动传至切段装置101。

落料装置116包括一个落料槽1161、两个风机1163和一个集料箱1162。

落料槽1161一侧安装两个风机1163、另一侧设置有排杂口用于将落下的蔗叶排出还田。落料槽1161下侧活动安装一个集料箱1162，可以及时收集集料箱1162内的蔗头与蔗尾。风机1163的动力来源于车载电瓶613。

剥叶机构包括两组喂入轮102、两组输出轮104、四组剥叶轮103、两个喂入轮齿轮110、两个输出轮齿轮109、两个输出轮链轮108、两个剥叶轮双排链轮106、两个喂入轮链轮111、两个剥叶轮单排链轮118、五根滚子链条113以及螺栓、螺母、垫圈若干。

每组喂入/输出轮包括一个喂入输出滚筒1023、六片喂入输出耙齿1022、一个安装左轴1021和一个安装右轴1024。安装左轴1021和安装右轴1024的一端嵌入滚筒内孔并用焊接固定，另一端安装在UCP轴承座117上。六片耙齿1022均匀的焊接在喂入输出滚筒1023的外壁上。

每组剥叶轮103包括一个连接右轴1031、一个连接左轴1034、三根安装钢管1033、42根剥叶弹簧1032、六根闷头连接轴1035和各种规格的螺栓螺母、垫片。每根安装钢管1033的两端嵌入一个闷头连接轴1035并通过焊接的方式将其固定，将14根剥叶弹簧1032均匀的缠绕在安装钢管1033上并用点焊的方式固定。嵌入安装钢管1033的闷头连接轴1035的另一端安装在连接左轴1034和连接右轴1031的安装孔里，分别采用平键和开槽螺母1036对其进行周向与轴向上的固定。每组连接轴上安装三组钢管1033构成一个剥叶轮103。

将一对喂入轮102、两对剥叶轮103、一对输出轮104按顺序通过左右两侧的UCP轴承座117在切段剥叶箱体107内部，轴承采用螺栓螺母与切段剥叶箱体107连接，螺母上方加装弹簧垫圈以减轻高速旋转时产生的振动。

喂入轮102和输出轮104的左端安装一个齿轮和一个30齿的单排链轮，二者中间采用隔离垫片进行隔离，齿轮与链轮采用平键进行周向固定，通过齿轮右侧的轴肩和轴端的开槽螺母对其进行轴向固定；下方两组剥叶轮103左侧安装一个17齿的剥叶轮单排链轮118，分别通过平键与开槽螺母1036对其进行周向与轴向的固定；上方一组剥叶轮103左侧安装一个17齿的剥叶轮双排链轮106，右侧安装一个联轴器105作为剥叶机构动力输入轴。上方另一组剥叶轮103左侧安装一个17齿的剥叶轮双排链轮106，分别通过平键与开槽螺母1036对其进行周向与轴向的固定。将五根08A型滚子链条113分别安装在5对链轮上，喂入轮102与输出轮104上的齿轮作用是将下排的动力传至上排并使旋向相反。变速箱603的动力经联轴器105传至一剥叶轮102然后通过链传动与齿轮传动分别传至其他三组剥叶轮103、两组喂入轮102和两组输出轮104。

喂入轮的作用是两组喂入轮方向旋转，将被切割机构上的螺旋提升杆提升后的甘蔗喂入剥叶机构进行剥叶。输出轮的作用是给予剥叶完毕的甘蔗一定的线速度使其快速脱离剥叶机构防止造成物流堵塞。

剥叶轮的作用是两对上下反转的剥叶刷通过高速旋转，借助弹簧自身的弹性对喂入的甘蔗进行剥叶并依靠摩擦给甘蔗向后运动的力。

因为剥叶组件为易损件，当剥叶组件出现损坏的时候需要及时的对其进行更换以免影响剥叶效果。现有技术的剥叶是通过由钢丝刷或橡胶刷组成的剥叶轮对其进行剥叶。钢丝刷与橡胶刷排布较密很容易造成蔗叶堵塞，橡胶刷的使用寿命较短易损坏，钢丝刷在高速旋转下对蔗皮的破坏较为严重，而且当剥叶组件出现损坏时往往需要整体更换剥叶轮，成本较高。本技术是采用弹簧缠绕在安装钢管上，弹簧缠绕在安装钢管上，并在端部进行点焊固定，安装钢管活动安装在连接轴上的安装方式，可以将损坏的某一组件单独取下进行更换，维护成本较低。

特点：切段支撑轮上的呈梯形的槽可以对甘蔗起到一定的夹持作用，防止甘蔗在切段时左右窜动增大甘蔗的破损率；

切段刀可借助电动推杆进行上下升落以此控制机器进行切段式/整杆式收割方式；

切段装置的动力从切割机构传递，切段速度与切割速度基本匹配，另外可通过调速装置改变切段刀速度从而改变切段甘蔗的长度，根据切段/剥叶机构设计要求，甘蔗可进行40cm、45cm、50cm三种规格的切段；

切段装置与喂入装置之间设置有30cm的间隙，以便小于设计尺寸的蔗头蔗尾掉落至落料装置并且有利于切段过程中蔗叶的排出还田；

采用弹簧进行剥叶，通过高速旋转和弹簧自身的弹性提升剥叶效果、经过剥叶后的甘蔗含杂率更低；

由于进入剥叶箱剥叶的甘蔗粗细不一，弹簧剥叶组件在遇到直径较粗的甘蔗时可以借助自身的弹性形成一定的弯曲，一方面解决了直径小于设计直径甘蔗的去叶问题另一方面避免了剥叶组件对直径大于设计直径甘蔗的破坏。

喂入耙齿与输出耙齿的端部呈波浪状，目的在于将同时喂入剥叶箱的多根甘蔗整齐排布，防止箱内甘蔗较多造成堵塞。并且波浪形槽齿将甘蔗卡住防止在剥叶时甘蔗左右攒动。

根据上下两组剥叶轮设计间隙25mm以及每根弹簧伸出长度1011mm、直径5mm的技术参数将弹簧末端12mm处的弹簧进行30°的折弯，折弯方向与相应剥叶轮的旋向相反。将折弯处的弹簧磨平至3mm并用锉刀打钝以增加弹簧表面与甘蔗的摩擦力，增强脱叶效果同时避免了锋利的棱角对甘蔗蔗皮产生损伤。弹簧与甘蔗之间的摩擦力还可以驱动被剥叶甘蔗一个向后运动的有效避免了剥叶箱内部的物流堵塞；

喂入轮、剥叶轮、输出轮根据车速和甘蔗种植密度进行合理计算，控制了剥叶机构内的剥叶甘蔗数量，有效避免了剥叶箱内部甘蔗堵塞现象的发生。而且合适的剥叶速度保护了甘蔗不会被击打过度导致损害；

采用先切段后剥叶的方式改变了现有技术先剥叶再切段的收割方式，缩短了剥叶甘蔗的长度，减小了剥叶机构的尺寸。

称重打包机构500：称重打包机构包括一对开合式收集平台501和一个打包机502和一个三菱FR-FX3U型PLC。

开合式收集平台501包括两个称重面板5011、两个收集平台5013、四根伸缩推杆5014、两个重量传感器5012。

每个开合式收集平台501一侧铰接在车架601上，另一侧底部均匀铰接两根伸缩推杆5014，伸缩推杆5014的底部安装在车架601下方的平台上。每个收集平台5013上安装一个重量传感器5012，重量传感器上安装一块称重面板5011，开合式收集平台5010的右侧安装打包机502用于甘蔗的打捆。

首先根据机器前进速度与输出轮速度给PLC编辑一套程序。机器工作时，开合平台处于闭合状态，剥叶完毕的甘蔗从剥叶箱输出至开合式收集平台上，开合平台上的重量传感器开始计数并将数据传至PLC，PLC将两传感器的重量之和乘称重系数进行计算。当两传感器的重量之和乘称重系数大于等于设计重量时，程序要求PLC向打包机和四个电动推杆发出工作指令，首先打包机工作将平台上的甘蔗打捆，0.5s后四根电动推杆同时收缩，收集平台打开，已经打成捆的甘蔗从机器上掉落，0.2s后，电动推杆伸长，平台闭合继续收集甘蔗。

转向装置400：转向装置包括一个方向盘401、一个蜗轮蜗杆方向机402、一个转向垂臂403、一个转向摇臂409、一个转向羊角臂407、一根横拉杆408、一根纵拉杆413、四个转向球接头404、两个转向轮412、两根转向车轴410、两根立柱406、两个推力轴承405、四个圆锥滚子轴承411和各种规格的螺栓螺母、垫片。

转向车轴410的端部安装两个圆锥滚子轴承411，将圆锥滚子轴承411嵌入转向车轮412的安装孔中，采用弹簧挡圈和轴肩的方式将其固定；转向车轴410的另一端嵌入一根立柱406，分别通过平键和开槽螺母对其进行周向与轴向的固定；立柱406通过一个推力轴承405套在车架601前方主轴套筒上，推力轴承405的作用是承受推力并传递动力；两根立柱406的上方伸出端分别安装一个转向羊角臂407和一个转向摇臂409，采用平键和螺栓进行固定；用转向球接头404和横拉杆408将右端的转向摇臂409和左端的转向羊角臂407连接；转向机4020的输入端安装一个方向盘4010，输出端安装一个转向垂臂403，由于转向机内部为蜗轮蜗杆机构，所以转向比较省力；采用转向球接头404和纵拉杆413将转向垂臂403和转向羊角臂407的另一端连接起来。通过拉杆与转向臂构成一个四连杆转向机构。

特点：车轮可进行30°的转向，增加了机器在工作时的灵活性；

采用蜗轮蜗杆方向机进行转向比较省力；

此外，收割机还包括车架601、离合张紧轮615、后轮607、驱动轴619、减速箱606、变速箱603、操作面板602、换挡杆、配重块、车载电瓶613、差速器、传动带轮、V带614、防护罩、从动链轮608、隔离杆616、主动链轮617、驱动链轮618、传动链条620。

前置177汽油机605通过减速箱606进行动力的减速分流分别为切割机构200、扶蔗机构300和压倒轮609提供动力。前置汽油机605与减速箱606之间采用V带传动，以离合涨紧轮的形式控制动力的传输，经过分流后的动力通过V带传动分别传至切割机构200、扶蔗机构300和压倒轮609；后置188汽油机604经过变速箱603进行挡位调节分别为剥叶机构和行进机构提供动力，汽油机604与变速箱603同样采用V带传动，以离合涨紧轮615的形式控制动力的传输，齿轮箱经换挡变速后分别通过联轴器105和链传动将动力传至剥叶机构和行走机构。离合涨紧轮的作用在于当松开涨紧轮时，V带614松弛，汽油机的动力无法传至齿轮箱，工作机构得不到动力无法进行工作；当拉紧涨紧轮时，V带涨紧，汽油机的动力传至齿轮箱，工作机构开始工作。

行走机构工作原理：当变速箱挡位切换至行走/工作挡位时，变速箱行进轴旋转，动力经链条传至驱动链轮618,驱动链轮带动车架601后方的驱动轴旋转，驱动轴两端的主动链轮617跟随驱动轴618同时旋转，驱动链轮617的动力通过传动链条620分别传至后车轴621上的从动链轮608上，后轮得到动力，机器行进。

一种微型多功能甘蔗收割机的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：操作人员首先将控制前后两组涨紧轮的手柄拉至操作面板上的“松弛”位置，然后操作换挡杆将后置变速箱的挡位置于“空”档，启动汽油机。

步骤二：操作人员操作换挡杆将后置变速箱的挡位置于“行进”档，拉紧后涨紧轮，动力传至变速箱，机器按“行进”档所设置的挡位工作，机器以1m/s的速度从车库行走至甘蔗田准备工作。

步骤三：当机器行驶至蔗田时，操作人员松开后涨紧轮，动力传输中断。首先拉紧前置齿轮箱的带涨紧轮，前置减速器得到动力，扶蔗机构和切割机构开始工作。然后操作换挡杆将后置变速箱的挡位置于“工作”档，拉紧后涨紧轮，剥叶机构开始工作，机器按0.3m/s速度行进。机器进入甘蔗田对甘蔗进行收割工作。

步骤四：机器在工作的过程中，首先两拨指链扶蔗器前端的一对分禾杆随着车辆前进将不属于收割垄的甘蔗分离出去，将收割的倒伏甘蔗向中间聚拢。随后拨指链式扶蔗器通过向上的拨指将倒伏的甘蔗扶正并向切割口聚拢，被扶正的甘蔗随着机器的前进脱离拨指进入两根引导杆组成的区域。在甘蔗即将进入切割口时被机架前方的压倒装置向前方压倒，随后双圆盘切割器从根部将甘蔗砍断，甘蔗被砍断后由于之前压倒装置的压倒使其向前倾倒。

步骤五：被砍断的甘蔗的根部被双圆盘切割器上方的螺旋提升杆向上抬升，并且随着双圆盘切割器的方向旋转使得甘蔗在摩擦的作用下被切割器向后输送至切段/剥叶机构。

步骤六：到达切段/剥叶机构的甘蔗根据收割要求调整切段刀的速度和切段刀的位置。开启电动推杆，切段刀向上提升，甘蔗以整杆式收割；切段刀处于最低位置，甘蔗以切段式收割，通过调整切段调速装置的拨叉调整输入速度可以改变甘蔗切段的长度。因为蔗头与蔗尾的长度一定小于切段的长度，为了防止尺寸过小的蔗段在剥叶箱里翻转阻塞，所以在切段刀与喂入轮之间留有30cm的间隙，长度小于设计尺寸的蔗段跟随切段时产生的蔗叶一起掉落至间隙下方的落料装置。

步骤七：经过切段装置的甘蔗首先被剥叶机构前方的一对相向运动的喂入装置喂入剥叶箱内部，喂入轮通过波浪形喂入耙齿将甘蔗进行分流，使进入剥叶箱的甘蔗整齐并排的进入剥叶箱进行剥叶，喂入耙齿与甘蔗之间的摩擦力可以给予甘蔗向后运动的速度；

步骤八：剥叶完毕的甘蔗运动至剥叶箱末端的输出轮。同样是相向旋转的一对输出轮将甘蔗送出剥叶机构。

步骤九：经过输出轮输出的甘蔗掉落在收集平台上进行称重打包，打包完毕后的甘蔗以均等的重量掉落至蔗田，待人工收集后完成收割。

步骤十：收割过程中，当蔗垄出现弯折时，操作人员通过操作方向盘以此来调整机器路线使其顺垄收割。当完成一垄的收割时，通过操作方向盘来完成机器的转向，从而实现换垄收割。整个工作过程中，机器按“S”型路线进行收割。

步骤十一 ：当收割完毕后，操作人员首先松开前涨紧轮，前减速器动力中断，扶蔗机构和切割机构停止工作。然后松开后涨紧轮，后置变速箱动力中断，将挡位切换至“空”档，剥叶机构停止工作，机器停止前进。最后停止汽油机即可。

当机器在转向或进入车库需倒车的时候，操作后置变速箱至“倒”档，然后拉紧涨紧轮传输动力，机器即可倒车。

与约翰迪尔CH330甘蔗联合收割机与国产柳工4GQ-350甘蔗收割机相比，小型多功能甘蔗收割机将传动方式从液压传动更换为机械传动。具体有以下几点原因：

1、小型多功能甘蔗收割机整体重量较小，所需功率较小，两台汽油机提供的13kw功率通过机械传动即可满足要求。液压传动功率较大，用在小型机器上较为浪费。

2、液压系统较为复杂，使用液压系统成本较高。小型多功能甘蔗收割机的研发是立足于甘蔗种植户，若成本较高使蔗农很难接受。

特点：

与现有技术相比，上述技术方案所提供的的一种微型多功能甘蔗收割机的有益效果在于：

1、机器采用微型化设计，整机尺寸小巧、合理布局、结构紧凑、操作灵活、适应性强，可适应平原、山地、丘陵等不同地形环境以及不同种植模式的收割工作。

2、小型多功能甘蔗收割机经济效益高。造价成本低、后期维护简单方便、解放劳动力。

3、扶蔗效果好。解决了约翰迪尔系列收割机采用螺旋扶蔗器面对大角度倒伏甘蔗扶蔗效果差的问题，拨指链式扶蔗器可扶起几乎任意角度倒伏的甘蔗。另外，拨指链运动速度与车速相匹配，不会出现拨指相对车速过高导致甘蔗在切割口堵塞和拨指相对于车速过低导致漏付漏砍损坏甘蔗的现象发生。

4、扶蔗器前方安装的分禾杆可以将非收割垄的甘蔗分离出去，防止非收割垄的甘蔗倒伏至收割垄被前进的机器碾压损坏。扶蔗机构呈现“Y”型开口布局，对甘蔗有一个很好的收拢效果，机构与地面保持一定的角度，能够更好地将甘蔗加持扶正输送到切割位置。

5、采用双圆盘切割器进行切割，工作平稳。两切割组件上的螺旋提升杆相向旋转，方向运动时构成一个螺旋提升器可以将被砍断的甘蔗从根部向上抬升已进入剥叶机构进行剥叶；刀盘留有一定的倾角在高速旋转的同时可以依靠刀盘与甘蔗间的摩擦给甘蔗一个向后上方运动的速度；切割刀片开圆弧锋刃，在570r/min的高速旋转下能够减小切割力，使甘蔗切口整齐保证了甘蔗是宿根效果，同时有效的降低刀片的损坏程度，增加了刀片使用寿命。

6、两组剥叶滚筒设计对甘蔗予以剥叶，大大降低含杂率，剥叶机构采用上下两排布局方式，上下两排剥叶轮高速反向旋转，能够将剥过叶子的甘蔗及时排除，防止堵塞。剥叶组件采用弹簧，剥叶弹簧柔性缠绕在钢管上，弹簧端部根据剥叶轮旋向磨平、打钝，并根据旋转方向进行少许折弯，不仅可以增强剥叶效果、减少对甘蔗的损害还可以给予被剥叶甘蔗一个向后运动的摩擦力有效避免了剥叶箱内部的物流堵塞。剥叶弹簧为易损件，采用活动连接的方式便于及时更换剥叶单个组件，降低了机器的损耗成本。

7、机器将切段装置放置在剥叶装置前方，可以控制甘蔗切段/整杆式两种收收割方式。

8、甘蔗经收割后以均等的质量进行打包，省略了后续的处理过程，减少了工作量。

9、机器侧方焊接有隔离杆，防止机器在前进过程中车轮对两侧的甘蔗造成损坏。

10、机器可完成整杆式与切段式两种收割方式。由于我国制糖工业没有实现规模化，糖厂的生产规模不同，因此糖厂对甘蔗的收割方式也有不同的需求。在进行规模较大的甘蔗收割时，可与采用切段式收割，收割后的甘蔗可直接进厂制糖。在进行小规模甘蔗收割时，可以采用整杆式收割，以减少甘蔗在收割过程中的糖分损失并增加甘蔗存放时间。

11、前后轮采用特制包胶轮，在沙土、山地、泥地上的行走性能好。

12、两台汽油机共提供16匹马力动力，机动性能好，爬坡能力强；将尺寸较大的动力分为两个相对较小的动力，合理利用机器空间，简化了传动链。

13、齿轮变速箱动能多样、结构合理，具有“行进”、“倒挡”、“空挡”和“工作档”四个挡位，可通过换挡杆进行挡位切换以满足不同工作要求。

14、配置V带涨紧轮离合装置，通过改变V带的松弛与涨紧，能够及时断开动力传输进行挡位切换，又能保障汽油机无负载启动，起到安全保护作用。

15、驱动轴上安装有差速器，动力首先传至差速器然后通过差速器传给两车轮。用于匹配转弯时内外侧车轮的速度差，使机器转向时运动更平稳。

16、整体机构采用左右布置的方式，整机高度低、重心低、轮距大，机器在地势起伏较大、道路崎岖丘陵山地地区作业时安全稳定性较高，解决了大型机器在工作时容易发生侧翻的安全事故的发生。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种小型多功能甘蔗收割机，其特征在于：包括切段剥叶机构（100）、切割机构（200）、称重打包机构（500）；所述切段剥叶机构（100）包括切段装置（101）和切段剥叶箱体（107），切段装置（101）位于切段剥叶箱体（107）端部，切段剥叶箱体（107）内具有喂入轮（102）、剥叶轮（103）、输出轮（104），切段剥叶箱体（107）内的上部和下部各设置有一个喂入轮（102），一个输出轮（104）和两个剥叶轮（103），两个剥叶轮（103）位于喂入轮（102）和输出轮（104）之间，上部的喂入轮（102）与下部的喂入轮（102）啮合，上部的输出轮（104）与下部的输出轮（104）啮合，喂入轮（102）与剥叶轮（103）之间传动连接，两个剥叶轮（103）之间传动连接，输出轮（104）与剥叶轮（103）之间传动连接；所述切段装置（101）包括两侧的挡板，两挡板之间设置有上部的切段刀（1014）以及下部的切段支撑轮（10110），切段刀（1014）与切段支撑轮（10110）同侧端分别安装有切段刀齿轮（1011），两个切段刀齿轮（1011）相互啮合，切段刀（1014）另一端具有定位安装座（1016），定位安装座（1016）上具有法兰面螺栓（1015），同侧挡板上开设有纵向条形孔，法兰面螺栓（1015）贯穿纵向条形，切段支撑轮（10110）另一端具有贯穿挡板的链轮（1019）；所述切段装置（101）上部设置有切段刀调速装置；所述切割机构（200）固定在收割机的车架（601）上，车架（601）底部具有支撑角钢（203），支撑角钢（203）上安装有锥齿轮换向器（204），锥齿轮换向器（204）侧部为带轮（205），锥齿轮换向器（204）下部为圆盘切割器（201）；所述称重打包机构（500）包括安装在车架（601）上的收集平台（5013），收集平台（5013）上为重量传感器（5012），重量传感器（5012）上为称重面板（5011），收集平台（5013）与车架（601）之间斜向设置有伸缩推杆（5014）；所述切段剥叶箱体（107）上设置有若干UCP轴承座（117），所述喂入轮（102）、输出轮（104）、剥叶轮（103）的端部均安装在UCP轴承座（117）内，UCP轴承座（117）位置设置有联轴器（105）；所述喂入轮（102）包括两侧的安装左轴（1021）和安装右轴（1024），安装左轴（1021）和安装右轴（1024）之间喂入输出滚筒（1023），喂入输出滚筒（1023）外围一周上设置有喂入输出耙齿（1022）；所述剥叶轮（103）包括两侧的连接右轴（1031）和连接左轴（1034），连接右轴（1031）和连接左轴（1034）相对的端部具有圆盘座，两块圆盘座之间贯穿设置有三根安装钢管（1033），安装钢管（1033）穿过圆盘座的端部为闷头连接轴（1035），闷头连接轴（1035）上安装有开槽螺母（1036），开槽螺母（1036）与圆盘座之间具有垫片（1037），所述安装钢管（1033）上沿其长度方向布置若干剥叶弹簧（1032）；切段剥叶箱体（107）内上部的剥叶轮（103）端部具有剥叶轮双排链轮（106），下部的剥叶轮（103）端部具有剥叶轮单排链轮（118）；输出轮（104）端部具有输出轮链轮（108），喂入轮（102）端部具有喂入轮链轮（111）；喂入轮链轮（111）与靠近的剥叶轮（103）的剥叶轮双排链轮（106）之间、输出轮链轮（108）与靠近的剥叶轮（103）的剥叶轮双排链轮（106）之间以及两个剥叶轮（103）的剥叶轮双排链轮（106）之间分别设有滚子链条（113）；所述输出轮（104）边缘设置有输出轮齿轮（109）、喂入轮（102）边缘设置有喂入轮齿轮（110），上下两个输出轮（104）通过输出轮齿轮（109）啮合，上下两个喂入轮（102）通过喂入轮齿轮（110）啮合；所述切段刀（1014）和切段支撑轮（10110）的端部设置有切段刀安装支座（1012），切段刀安装支座（1012）安装在切段剥叶箱体（107）上，切段刀安装支座（1012）内设滚子轴承（1013），链轮（1019）一侧设置有轴承透盖（1018），轴承透盖（1018）固定于挡板上；切段刀（1014）和切段支撑轮（10110）的端部之间还设置有电动推杆（1017）；所述法兰面螺栓（1015）位于挡板外的部分上安装有蝶形螺母（114）；所述喂入轮（102）和切段装置（101）的下部设置有落料装置（116），落料装置（116）包括落料槽(1161）、风机(1163）和集料箱(1162），落料槽(1161）的上部为扩口结构，落料槽(1161）侧部设置有至少两个风机(1163），集料箱(1162）可抽拉的安装在落料槽(1161）底部；所述圆盘切割器（201）从上至下依次为轴承端盖（2015）、轴承下端盖（2014）、花键刀轴（2013）、刀盘套筒（2012）、刀盘（2011），刀盘（2011）为水平设置的，刀盘套筒（2012）两侧设置有与刀盘（2011）平行的支撑杆（2019），支撑杆（2019）端部与刀盘（2011）边缘之间设置有螺旋提升杆（2018），刀盘（2011）与刀盘套筒（2012）之间安装有加强筋（2017），刀盘（2011）边缘具有切割刀片（2016）。

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