CN110892819B - 一种头季再生稻的多层分段-留茬割刀装置及控制方法和头季再生稻的联合收获机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种头季再生稻的多层分段‑留茬割刀装置及控制方法和头季再生稻的联合收获机，包括割台、分段割刀和留茬割刀，所述割台用于切割再生稻穗头，至少1把所述分段割刀位于割台下后方，且所述分段割刀铰接在行走底盘上，通过第二执行机构控制所述分段割刀的切割高度，用于切割还田茎杆；所述留茬割刀位于分段割刀下后方，且所述留茬割刀铰接在行走底盘上，通过第三执行机构控制所述留茬割刀的切割高度，用于切割留茬上部的茎杆。本发明可以实现对仅带有少量茎秆的穗头进行收获作业、同时保证稻桩高度及还田茎杆长度，这样便可大大减小联合收获机割台、搅龙、输送槽等装置的尺寸，从而实现联合收获机小型化与轻量化设计。
Description
技术领域
本发明涉及农业机械领域或者再生稻机械领域，特别涉及一种头季再生稻的多层分段-留茬割刀装置及控制方法和头季再生稻的联合收获机。
背景技术
再生稻是一种特殊的水稻种植模式，适用于阳光和热度不足以种植双季稻，但是种植单季稻有余的地区，并具有省工、省种、省水、省肥、省药、省秧田等诸多优势，是提高土地复种指数、保证我国粮食安全的重要措施，在我国有极大的推广前景。再生稻收获期分为两季，在头季水稻收获时，需保留植株下三分之一部分(稻桩及根系)，经过施肥及培育后让其再长出一季水稻。目前再生稻头季收获主要依靠人工或沿用现有收获机进行收割，主要存在问题有：人工收割费时费力，而采用现有收获机进行收割则存在碾压率大(40％-50％)、稻桩损伤大等问题，严重制约了再生稻的推广种植。
中国专利公开了一种四驱低碾压再生稻收割机，包括高地隙四驱底盘、割台、输送部件、脱粒部件、粮仓等部件，该发明虽通过采用水田窄轮及高地隙底盘减少了碾压率、减少底盘对稻桩损伤，但是工作效率较低；中国专利公开了一种驱动轮可变轮距再生稻收割机，包括底盘，底盘前端设置有一对前轮，底盘后端设置有一后轮，所述底盘前端底部两侧分别设置有控制对应侧前轮侧向移动的伸缩机构，所述底盘前端还设有个太和脱粒装置，该发明虽通过调节驱动轮实现对稻桩的避让，但是由于其采用普通行走轮故无法满足适应各种生产情况，且该机器不设粮箱，工作效率低下。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种头季再生稻的多层分段-留茬割刀装置及控制方法和头季再生稻的联合收获机，通过割台、分段割刀和留茬割刀可以很好的适应再生稻的收获要求，实现对仅带有少量茎秆的穗头进行收获作业、同时保证稻桩高度，这样便可大大减小联合收获机割台、搅龙、输送槽等装置的尺寸，从而实现联合收获机小型化与轻量化设计。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种头季再生稻的多层分段-留茬割刀装置，包括割台、分段割刀和留茬割刀，所述割台用于切割再生稻穗头，至少1把所述分段割刀位于割台下后方，且所述分段割刀铰接在行走底盘上，通过第二执行机构控制所述分段割刀的切割高度，用于切割还田茎杆低其长度后还田；所述留茬割刀位于分段割刀下后方，且所述留茬割刀铰接在行走底盘上，通过第三执行机构控制所述留茬割刀的切割高度，用于切割留茬上部的茎杆。
进一步，还包括穗层图像获取装置、切割器高度检测组件和切割器高度控制系统；
所述穗层图像获取装置用于获取再生稻图像；
所述切割器高度检测组件包括若干传感器，用于分别实时检测所述割台、分段割刀和留茬割刀的切割高度；
所述切割器高度控制系统通过分析再生稻图像确定穗头切割高度；人工确定留茬茎杆高度，所述切割器高度控制系统根据穗头切割高度和留茬茎杆高度确定还田茎杆切割高度；所述切割器高度控制系统分别通过执行机构控制割台、分段割刀和留茬割刀达到相对应的切割高度。
进一步，所述留茬割刀上安装防撞块，用于防止所述分段割刀与留茬割刀距离过小导致撞刀。
进一步，若干所述传感器为角度传感器，用于分别检测所述割台、分段割刀和留茬割刀安装的角度；所述切割器高度控制系统根据所述割台、分段割刀和留茬割刀安装的角度与所述割台、分段割刀和留茬割刀的回转半径，分别得出所述割台、分段割刀和留茬割刀的切割高度。
一种头季再生稻的联合收获机，包括所述的多层分段-留茬割刀装置。
进一步，还包括脱粒碎草滚筒和圆盘抛撒装置，所述脱粒碎草滚筒包括喂入段、脱粒段和碎草段；所述脱粒段用于与凹板筛构成脱粒室；所述割台与所述喂入段连接，用于向脱粒室喂入再生稻；所述碎草段位于脱粒段尾部，用于切碎茎秆；所述喂入段、脱粒段和碎草段同轴安装在滚筒轴上；所述圆盘抛撒装置位于碎草段输出端，用于向脱粒碎草滚筒两侧抛洒碎草。
进一步，所述圆盘抛撒装置包括抛洒圆盘组合、抛洒输出轴、抛洒输入轴和抛洒机架；所述抛洒机架上设有抛洒圆盘，所述抛洒圆盘组合的抛洒输出轴与抛洒输入轴传动连接，用抛洒圆盘组合绕抛洒输出轴旋转；所述抛洒输入轴安装在抛洒机架上。
进一步，所述抛洒机架上安装2个旋转反向相反的抛洒圆盘组合；所述抛洒圆盘组合包括加强筋、抛洒圆盘侧板和抛洒圆盘，所述抛洒圆盘与抛洒输出轴固定连接；所述抛洒圆盘上均布抛洒圆盘侧板，所述抛洒圆盘侧板上设有加强筋；所述抛洒输出轴与抛洒输入轴通过锥齿轮啮合。
进一步，还包括导向板可调顶盖，所述导向板可调顶盖包括导向段和定刀段，所述导向段包括前翻草板和导向调节板；所述前翻草板位于喂入段上方，用于引导物料进入脱粒段；所述导向调节板位于脱粒段上方，用于引导物料进入碎草段，通过外力改变导向调节板与脱粒碎草滚筒轴线的夹角；所述定刀段包括定刀组合，所述定刀组合与碎草动刀组合交错布置，用于配合碎草动刀组合切碎茎秆。
进一步，所述导向调节板包括导向板、滑动板和调节板；若干所述导向板一端铰接在导向板可调顶盖的壳体内部，若干所述导向板另一端分别与滑动板铰接；所述滑动板可滑动安装在导向板可调顶盖的壳体内；所述调节板与任意一个所述导向板连接，通过外力旋转所述调节板，改变若干所述导向板与脱粒碎草滚筒轴线的夹角。
进一步，还包括所述双圆筒筛清选装置，包括双圆筒筛和双出口清选风机，所述双出口清选风机的下出风口位于所述双圆筒筛前方，用于配合所述双圆筒筛将大杂余吹出机外；所述双出口清选风机的上出风口位于所述双圆筒筛上方，用于脱粒装置排出的轻杂余直接吹出机外。
进一步，还包括籽粒滑板和抖动板，所述籽粒滑板和抖动板将清选室分割为上清选区域和下清选区域，所述上清选区域用于将脱粒装置排出的轻杂余直接吹出机外；所述下清选区域用于将大杂余吹出机外。
进一步，所述双圆筒筛与脱粒装置之间设有构成漏斗形状的籽粒滑板和抖动板；所述籽粒滑板一端位于清选风机上出风口下方，所述籽粒滑板另一端一直延伸到所述双圆筒筛边缘处；所述抖动板一端位于脱粒装置另一端下方，所述抖动板另一端位于所述双圆筒筛上方；所述抖动板一端设有振动机构，用于使所述抖动板在与水平面夹角10°～25°之间摆动。
进一步，所述籽粒滑板上设有第一导流条，用于将所述籽粒滑板两侧堆积的物料向中间导向；所述抖动板上设有第二导流条，用于使所述抖动板在宽度上落料量均匀。
进一步，所述第二导流条将所述抖动板的落料口分割为第一落料口和第二落料口；所述第一落料口和第二落料口的宽度比3：2～2：1之间；所述第二导流条与水平方向夹角为20°～40。
进一步，所述割台上设有防前倾拨禾轮，所述防前倾拨禾轮包括轮轴、五边形轮架和头茬稻拨禾元件；若干所述五边形轮架均布安装在轮轴上；所述头茬稻拨禾元件包括拨禾杆、拨禾板和拨禾耙齿，相邻所述五边形轮架之间连接若干拨禾杆；所述拨禾杆下方沿轴向均匀分布若干所述拨禾耙齿，所述拨禾板沿径向固定在拨禾杆上，用于防止在头茬稻被切割后发生前倾。
进一步，所述行走底盘为履带式行走底盘，所述履带式行走底盘的履带本体上设有宽度小于履带本体的窄花纹。
进一步，所述窄花纹位于履带本体中间，所述窄花纹在宽度方向上将稻桩低损履带本体划分为碾压段和低损段，所述碾压段用于提供牵引力；所述低损段用于降低接地比压；
进一步，所述低损履带本体宽度范围为300-400mm；所述碾压段长度与低损段长度的比值不小于7：3。
进一步，还包括拨草杆，所述拨草杆可调节高度安装在行走底盘上，用于把切割后落在留茬上的茎杆拨落到地面上，防止其影响再生季水稻生长。
一种多层分段-留茬割刀装置的控制方法，包括如下步骤：
获取再生稻图像，基于图像处理方法，根据所述再生稻图像确定穗头切割高度b1；
通过现场取样、测量再生稻倒二节平均高度确定留茬茎杆高度b3；
根据所述穗头切割高度b1和留茬茎杆高度b3确定所述还田茎杆切割高度b2；
通过第一执行机构和若干传感器控制割台达到穗头切割高度b1；
通过第二执行机构和若干传感器控制分段割刀达到还田茎杆切割高度b2；
通过第三执行机构和若干传感器控制留茬割刀达到留茬茎杆高度b3。
本发明的有益效果在于：
1.本发明所述的头季再生稻的多层分段-留茬割刀装置，通过割台、分段割刀和留茬割刀，割台切割再生稻穗头，分段割刀切割还田茎杆，留茬割刀切割留茬上部的茎杆可以实现对仅带有少量茎秆的穗头进行收获作业、同时保证稻桩留茬高度。
2.本发明所述的头季再生稻的多层分段-留茬割刀装置，通过穗层图像获取装置获取再生稻图像，切割器高度检测组件检测割台、分段割刀和留茬割刀的切割高度，通过切割器高度控制系统控制割台、分段割刀和留茬割刀的切割位置。
3.本发明所述的头季再生稻的多层分段-留茬割刀装置，分段割刀和留茬割刀安装在行走底盘上，稳定性高，可靠性强且具有快速安装、拆卸的功能，能够实现普通水稻收获机与再生稻收获机收获的通用。
4.本发明所述的头季再生稻的多层分段-留茬割刀装置，通过执行器分别控制割台、分段割刀和留茬割刀作业高度，割刀作业互不干扰，互不影响。且收获作业过程中，可根据再生稻的不同品种、不同的地块收获条件确定并调整头季稻留茬高度。
5.本发明所述的头季再生稻的联合收获机，采用头季再生稻的多层分段-留茬割刀装置、输送槽、脱粒抛洒一体化装置、双圆筒筛清选装置、行走底盘、拨草杆、变速箱和驾驶室，能够实现对仅带有少量穗头的切割、脱粒、清选等过程，同时便于留茬、还田茎秆不会过长，既节省了功耗又能使得整机更好的往小型化与轻量化的发展。
6.本发明所述的头季再生稻的联合收获机，通过割台割幅范围为2-2.6m、通过履带宽度范围为400-300mm，通过碾压率降低至35％-23％，相较普通收获机碾压率降低15％-25％，大幅增加再生季水稻产量。
7.本发明所述的头季再生稻的联合收获机，割台仅带有少量茎秆的穗头作业而设计，小直径搅龙、防前倾拨禾轮体积小、工作效率高。
8.本发明所述的脱粒抛洒一体化装置，采用导向板可调顶盖与脱粒碎草滚筒配合，其功能分段明确，改善了再生稻的脱粒过程，脱粒碎草滚筒添加动刀，导向板可调顶盖添加定刀，动定刀共同作用，对仅收穗头部分的细小茎秆有着很好地切割作用；而调节导向板与脱粒碎草滚筒轴线的角度，可适应不同的脱粒环境，达到更好的脱粒效果，同时使物料更好的进入定刀段；
9.本发明所述的脱粒抛洒一体化装置，通过圆盘抛洒装置，使得经由脱粒装置粉碎后的秸秆均匀的抛洒在田地之间，确保秸秆不堆积在再生稻稻桩之上，改善了再生稻的生存环境，从而提高了再生稻二次生长效果，同时更好地实现秸秆还田，增加土壤肥力，对再生稻增产有着重要效果。
10.本发明所述的双圆筒筛清选装置，通过双出口清选风机充分利用脱粒装置和清选机构之间有限的纵向空间进行初步风选，可以减少圆筒筛的设计功率，合理利用风机，将轻杂余直接吹出机外，而不需要通过圆筒筛的抛洒。
11.本发明所述的双圆筒筛清选装置，纵轴流脱粒装置脱出物的籽粒分布情况为从前到后籽粒含量逐渐减少，机壳前2/3部分籽粒易发生堆积，籽粒滑板与水平面之间的角度大于水稻籽粒的内摩擦角，可以保证籽粒顺利滑入前圆筒筛。纵轴流脱粒装置脱出物的籽粒分布情况为从中间到两侧籽粒含量逐渐升高，通过在籽粒滑板上表面设有第一导流条可以使脱出物均匀地落在前圆筒筛上，降低清选负荷，提高清选效果。
12.本发明所述的头季再生稻的联合收获机，其脱粒滚筒和清选筛之间的纵向空间较小，双出口清选风机、籽粒滑板和抖动板将清选室分割成了上下两个区域，且机壳后半部分采用抖动板可以在有限的倾角内将脱出物抖落至前圆筒筛，预留出更多纵向空间，抖动板与凹板筛之间的空隙构成了出风口，脱出物在顺着籽粒滑板和抖动板落入前圆筒筛的过程中先经过了清选风机上出风口的一次风选，从而在有限的空间中物料进行了两次清选，提高了清选质量。
13.本发明所述的多层分段-留茬割刀装置的控制方法，作物的感应灵敏，与人工判断相比更加精准高效，调整方式灵活机动，极大的降低了对操作者的技术要求，减少了劳动量。
附图说明
图1为本发明所述的头季再生稻的联合收获机结构示意图。
图2为本发明所述的割台结构图。
图3为本发明所述的防前倾拨禾轮结构图。
图4为本发明所述的头茬稻拨禾元件结构图。
图5为本发明所述的头季再生稻的多层分段-留茬割刀装置结构示意图。
图6为本发明所述的多层分段-留茬割刀装置的控制方法计算示意图。
图7为本发明所述的多层分段-留茬割刀装置的控制方法流程图。
图8为本发明所述的脱粒碎草抛撒一体化装置结构图。
图9为本发明所述的脱粒碎草抛撒一体化装置脱粒碎草滚筒结构图。
图10为本发明所述的圆盘抛撒装置结构图。
图11为本发明所述的导向板可调顶盖结构图。
图12为本发明所述的双圆筒筛清选装置结构图。
图13为本发明所述的双圆筒筛清选装置抖动板结构图。
图14为本发明所述的行走底盘的履带及其碾压情况示意图。
图15本发明所述的拨草杆结构图。
图16为本发明所述的导向板可调顶盖剖视图。
图17为本发明所述的导向调节板原理图。
图中：
1-割台；1-1-机架；1-2-小直径搅龙；1-3-穗头切割器；1-4摇摆臂驱动装置；1-5-分禾器；1-6-防前倾拨禾轮；1-6-1-轮轴；1-6-2-五边形轮架；1-6-3-平行四边形驱动机构；1-6-4-头茬稻拨禾元件；1-6-4-1-拨禾杆；1-6-4-2-拨禾板；1-6-4-3-拨禾耙齿；2-分段-留茬割刀装置；2-1-分段割刀；2-2-留茬割刀；2-3-矩形防撞管；3-穗层图像获取装置；4-切割器高度检测组件；4-1-第一角度传感器；4-2-第二角度传感器；4-3-第三角度传感器；5-切割器高度控制系统；6-输送槽；7-脱粒抛洒一体化装置；7-1-脱粒碎草滚筒；7-2-凹板筛；7-3-碎草导向板；7-4-圆盘抛撒装置；7-5-导向板可调顶盖；7-1-1-喂入段；7-1-2-脱粒段；7-1-3-碎草段；7-1-4-螺旋喂入头；7-1-5-脱粒齿杆组合；7-1-6-钉齿；7-1-7-前幅板；7-1-8-滚筒轴；7-1-9-中间幅板；7-1-10-碎草齿杆组合；7-1-11-碎草动刀组合；7-1-12-后幅板；7-4-1-抛洒圆盘组合；7-4-2-抛洒输出轴；7-4-3-抛洒输入轴；7-4-4-抛洒机架；7-5-1-喂入段；7-5-2-导向段；7-5-3-定刀段；7-5-4-导向板组合；7-5-5-顶盖外壳；7-5-6-定刀组合；7-5-7-导向调节组合；7-5-8-滑动板；7-5-9-导向板；8-双圆筒筛清选装置；8-1-双出口清选风机；8-3-双圆筒筛；8-4-籽粒滑板；8-6-抖动板；8-6-1-第二导流条；9-行走底盘；9-1-底盘机架；9-2-稻桩低损履带；9-2-1-履带本体；9-2-2-窄花纹；9-3-1-碾压段；9-3-2-低损段；10-拨草杆；10-1-拨草杆机架；10-2-高度调节杆；10-3-拨草管；11-变速箱；12-驾驶室；13-第一液压缸；14-第二液压缸；15-第三液压缸。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1和图5所示，本发明所述的头季再生稻的多层分段-留茬割刀装置，包括割台1、分段割刀2-1和留茬割刀2-2，所述割台1用于切割再生稻穗头，至少1把所述分段割刀2-1位于割台1下后方，且所述分段割刀2-1铰接在行走底盘9上，通过第二执行机构控制所述分段割刀2-1的切割高度，用于切割还田茎杆；所述留茬割刀2-2位于分段割刀2-1下后方，且所述留茬割刀2-2铰接在行走底盘9上，通过第三执行机构控制所述留茬割刀2-2的切割高度，用于切割留茬上部的茎杆。所述留茬割刀2-2上安装防撞块2-3，用于防止所述分段割刀2-1与留茬割刀2-2距离过小导致撞刀。
如图2所示，所述割台1包括机架1-1、小直径搅龙1-2、穗头切割器1-3、摇摆臂驱动装置11-4、分禾器1-5和防前倾拨禾轮1-6，所述小直径搅龙1-2安装在机架1-1内部，所述穗头切割器1-3位于机架1-1前端并由安装在机架1-1侧边的摇摆臂驱动装置1-4驱动，所述分禾器1-5对称安装在机架1-1前端两侧，所述的防前倾拨禾轮1-6安装在机架1-1上方。所述割台1割幅范围为2-2.6m，以输送槽6对称面为中性面安装。相应的，分段割刀2-1和留茬割刀2-2的割幅与割台1保持一致。当分段割刀2-1切割器处于水平位置时距离地面650-400mm，满足不同长度茎秆均匀分段；当留茬割刀2-2处于水平位置时距离地面450-350mm，满足不同品种再生稻头季留茬高度要求。所述穗头切割器1-3、分段-留茬割刀组件2由上到下、从前到后错开，且在留茬割刀2-2上焊接矩形防撞管2-3，使分段割刀2-1与留茬割刀2-2距离过小导致撞刀。
如图1和图5所示，本发明所述的头季再生稻的多层分段-留茬割刀装置，还包括穗层图像获取装置3、切割器高度检测组件4和切割器高度控制系统5；
所述穗层图像获取装置3安装在驾驶室12前端，所述穗层图像获取装置3用于获取再生稻图像；
所述切割器高度检测组件4包括若干传感器，用于分别实时检测所述割台1、分段割刀2-1和留茬割刀2-2的切割高度；为了方便测量若干所述传感器为角度传感器，用于分别检测所述割台1、分段割刀2-1和留茬割刀2-2安装的角度；第一角度传感器4-1安装在输送槽6与脱粒抛洒一体化装置7铰接点处，所述第二角度传感器4-2安装在分段割刀2-1与行走底盘9铰接点处，所述第三角度传感器4-3安装在留茬割刀2-2与行走底盘9铰接点处。
所述切割器高度控制系统5通过分析再生稻图像确定穗头切割高度；人工确定留茬茎杆高度，所述切割器高度控制系统5根据穗头切割高度和留茬茎杆高度确定还田茎杆切割高度；所述切割器高度控制系统5分别通过执行机构控制割台1、分段割刀2-1和留茬割刀2-2达到相对应的切割高度。第一液压缸13用于使割台1绕输送槽6与脱粒抛洒一体化装置7的铰接点旋转，第二液压缸14用于使分段割刀2-1绕分段割刀2-1与行走底盘9铰接点旋转，第三液压缸15用于使留茬割刀2-2绕留茬割刀2-2与行走底盘9铰接点旋转。
如图1所示，本发明所述的头季再生稻的联合收获机，包括割台1、分段-留茬割刀装置2、穗层图像获取装置3、切割器高度检测组件4、切割器高度控制系统5、输送槽6、脱粒抛洒一体化装置7、双圆筒筛清选装置8、行走底盘9、拨草杆10、变速箱11和驾驶室12，以收获机前进方向为前方，所述割台1位于联合收获机最前方，分段-留茬割刀装置2安装在输送槽6下方且铰接在行走底盘9前端，穗层图像获取装置3安装在驾驶室12前端，切割器高度检测组件4安装在各个切割器铰接点处，输送槽6与割台1相连，脱粒碎草抛撒一体化装置7与输送槽6连接，双圆筒筛清选装置8位于脱粒碎草抛撒一体化装置7正下方；拨草杆10安装在行走底盘9后端，双圆筒筛清选装置8、变速箱11和驾驶室12布置在行走底盘9正上方。
如图8所示，包括脱粒碎草滚筒7-1、凹板筛7-2、碎草导向板7-3、圆盘抛撒装置7-4和导向板可调顶盖7-5，所述脱粒碎草滚筒7-1包括喂入段7-1-1、脱粒段7-1-2和碎草段7-1-3；所述凹板筛7-2位于脱粒碎草滚筒脱粒段7-1-2正下方，所述导向板可调顶盖7-5位于脱粒碎草滚筒7-1上方，所述脱粒段7-1-2、导向板可调顶盖7-5与凹板筛7-2构成脱粒室；所述凹板筛7-2为栅格式凹板，所述割台1与所述喂入段7-1-1通过输送槽6连接，用于向脱粒室喂入再生稻；所述喂入段7-1-1用于向脱粒室喂入再生稻；所述碎草段7-1-3位于脱粒段7-1-2尾部，用于切碎茎秆；所述喂入段7-1-1、脱粒段7-1-2和碎草段7-1-3同轴安装在滚筒轴7-1-8上；所述碎草导向板7-3固定安装在凹板筛7-2末端，且位于脱粒碎草滚筒碎草段7-1-3正下方，所述圆盘抛撒装置7-4位于碎草段7-1-3输出端，用于向脱粒碎草滚筒7-1两侧抛洒碎草。为了方便切碎之后的秸秆更好地进入圆盘抛撒装置7-4，所述碎草导向板7-3倾斜于脱粒碎草滚筒7-1轴线，且倾角大于45°。
如图9所示，所述喂入段7-1-1为螺旋喂入头7-1-4；所述滚筒轴7-1-8分别同轴安装螺旋喂入头7-1-4、中间幅板7-1-9和后幅板7-1-12；所述脱粒段7-1-2包括脱粒齿杆组合7-1-5，若干所述脱粒齿杆组合7-1-5径向均布在中间幅板7-1-9和螺旋喂入头7-1-4之间；中间幅板7-1-9和螺旋喂入头7-1-4之间还设有前幅板7-1-7，用于支撑脱粒齿杆组合7-1-5；任一所述脱粒齿杆组合7-1-5上设有钉齿7-1-6；所述碎草段7-1-3包括碎草齿杆组合7-1-10，若干所述碎草齿杆组合7-1-10径向均布在中间幅板7-1-9和后幅板7-1-12之间；任一所述碎草齿杆组合7-1-10上设有碎草动刀组合7-1-11。为了更好地进行脱粒与切碎茎秆，所述钉齿7-1-6、碎草动刀组合7-1-11与脱粒碎草滚筒7-1的径向夹角不大于12°。
如图10所示，所述圆盘抛撒装置7-4包括抛洒圆盘组合7-4-1、抛洒输出轴7-4-2、抛洒输入轴7-4-3和抛洒机架7-4-4，所述抛洒圆盘组合7-4-1与抛洒输出轴7-4-2焊接并安装于抛洒机架7-4-4上方，所述抛洒输入轴7-4-3安装于抛洒机架7-4-4下方并与抛洒输出轴7-4-2通过锥齿轮传动，所述抛洒圆盘组合7-4-1还包括加强筋7-4-5、抛洒圆盘侧板7-4-6、抛洒圆盘7-4-7，其中，所述抛洒圆盘组合7-4-1为左右两个，其旋转方向相反且转速相等，其转速为300rpm，所述抛洒圆盘侧板7-4-6折弯方向与旋转方向相同。左右两个所述抛洒圆盘组合7-4-1的中心的连线垂直与滚筒轴7-1-8。
如图11、图16和图17所示，所述导向板可调顶盖7-5包括导向段7-5-1和定刀段7-5-2，所述导向段7-5-1包括前翻草板7-5-3和导向调节板7-5-4；所述前翻草板7-5-3焊接于顶盖外壳7-5-5内侧，所述前翻草板7-5-3位于喂入段7-1-1上方；所述导向调节板7-5-4位于脱粒段7-1-2上方，用于引导物料进入碎草段7-1-3，通过外力改变导向调节板7-5-4与脱粒碎草滚筒7-1轴线的夹角；所述导向段7-5-1包括定刀组合7-5-6，所述定刀组合7-5-6与碎草动刀组合7-1-11交错布置，用于配合碎草动刀组合7-1-11切碎茎秆。所述导向调节板7-5-4包括导向板7-5-9、滑动板7-5-8和调节板7-5-7；若干所述导向板7-5-9一端铰接在导向板可调顶盖7-5的壳体内部，若干所述导向板7-5-9另一端分别与滑动板7-5-8铰接；所述滑动板7-5-8可滑动安装在导向板可调顶盖7-5的壳体内；所述调节板7-5-7与任意一个所述导向板7-5-9通过销轴7-5-10连接，所述调节板7-5-7安装于顶盖外壳7-5-5外侧；通过外力旋转所述调节板7-5-7，改变若干所述导向板7-5-9与脱粒碎草滚筒7-1轴线的夹角。导向板7-5-9与钉齿7-1-6之间的最小间隙为10mm。所述前翻草板7-5-3与导向板7-5-9倾斜于脱粒碎草滚筒7-1的轴线，其倾斜方向与脱粒碎草滚筒7-1的旋转方向相关，以喂入端为前，由前至后看，脱粒碎草滚筒7-1顺时针旋转时，β角为锐角，使其最终将引导物料至定刀段7-5-2。通过转动所述调节板7-5-7带动销轴7-5-10转动，使导向板7-5-9绕销轴7-5-10转动，使导向板7-5-9与脱粒碎草滚筒7-1轴线的角度β改变，最终，通过滑动板7-5-8调节整个导向板组合7-5-4的角度。
如图12和图13所示，所述双圆筒筛清选装置8包括双圆筒筛8-3和双出口清选风机8-1，所述双出口清选风机8-1的下出风口位于所述双圆筒筛8-3前方，用于配合所述双圆筒筛8-3将大杂余吹出机外；所述双出口清选风机8-1的上出风口位于所述双圆筒筛8-3上方，用于脱粒装置排出的轻杂余直接吹出机外。通过双出口清选风机8-1充分利用脱粒装置和清选机构之间有限的纵向空间进行初步风选，可以减少圆筒筛的设计功率，合理利用风机，将轻杂余直接吹出机外，而不需要通过圆筒筛的抛洒。所述籽粒滑板4和抖动板6将清选室分割成了上清选区域和下清选区域，所述上清选区域用于将脱粒装置排出的轻杂余直接吹出机外；所述下清选区域用于将大杂余吹出机外。所述双圆筒筛8-3与脱粒装置的凹板筛之间设有构成漏斗形状的籽粒滑板8-4和抖动板8-6；所述双出口清选风机8-1的上出风口位于所述籽粒滑板8-4上方。所述籽粒滑板8-4一端位于清选风机8-1上出风口下方，所述籽粒滑板8-4另一端一直延伸到所述双圆筒筛8-3边缘处；所述籽粒滑板8-4末端边缘处与双圆筒筛8-3筛轴轴线所构成的平面与水平面夹角大于45°；所述籽粒滑板8-4与水平面之间的夹角大于脱粒籽粒的内摩擦角。由于纵轴流脱粒装置脱出物的籽粒分布情况为从前到后籽粒含量逐渐减少，机壳前2/3部分籽粒易发生堆积，籽粒滑板与水平面之间的角度大于水稻籽粒的内摩擦角，可以保证籽粒顺利滑入前圆筒筛。所述抖动板8-6一端位于脱粒装置另一端下方，所述抖动板8-6另一端位于所述双圆筒筛8-3上方；所述抖动板8-6一端设有振动机构，用于使所述抖动板8-6在与水平面夹角10°～25°之间摆动。所述籽粒滑板8-4上设有第一导流条，用于将所述籽粒滑板8-4两侧堆积的物料向中间导向；所述抖动板8-6上设有第二导流条8-6-1，用于使所述抖动板8-6在宽度上落料量均匀。所述第二导流条8-6-1将所述抖动板8-6的落料口分割为第一落料口和第二落料口；所述第一落料口和第二落料口的宽度比3：2～2：1之间；所述第二导流条8-6-1与水平方向夹角为20°～40。
如图3和图4所示，所述割台1上设有防前倾拨禾轮1-6，所述防前倾拨禾轮1-6包括轮轴1-6-1、五边形轮架1-6-2和头茬稻拨禾元件1-6-4；若干所述五边形轮架1-6-2均布安装在轮轴1-6-1上；所述头茬稻拨禾元件1-6-4包括拨禾杆1-6-4-1、拨禾板1-6-4-2和拨禾耙齿1-6-4-3，相邻所述五边形轮架1-6-2之间连接若干拨禾杆1-6-4-1；所述拨禾杆1-6-4-1下方沿轴向均匀分布若干所述拨禾耙齿1-6-4-3，所述拨禾板1-6-4-2沿径向固定在拨禾杆1-6-4-1上，用于防止在头茬稻被切割后发生前倾。其中拨禾板1-6-4-2为宽50mm厚1mm的铁板，其下端紧贴拨禾杆1-6-4-1外圆，拨禾板1-6-4-2能够有效防止在头茬稻被切割后发生前倾。采用拨禾杆1-6-4-1、拨禾板1-6-4-2、拨禾耙齿1-6-4-3的组合形式，能够同时实现对倒伏作物的扶持作用、保证切割作用力、确保作物不发生前倾，并将被切下作物拨向割台搅龙。
如图5所示，所述行走底盘9包括底盘机架9-1和稻桩低损履带9-2，所述底盘机架9-1安装有两条稻桩低损履带9-2。稻桩低损履带9-2包括履带本体9-2-1，所述履带本体9-2-1外表面沿履带本体9-2-1长度方向等距布置有小于履带本体9-2-1宽度的窄花纹9-2-2。
图14所示，所述窄花纹9-2-2在稻桩低损履带本体9-2-1宽度方向上居中布置，且在履带本体9-2-1宽度方向上将履带本体9-2-1划分为碾压段9-3-1和低损段9-3-2，所述碾压段9-3-1为收获机行走提供牵引力，所述低损段9-3-2可降低收获机接地比压，同时有效减少对稻桩的损伤，履带本体9-2-1宽度范围为400-300mm、所述碾压段9-3-1长度与低损段9-3-2长度的比值不小于7：3。
如图15所示，所述拨草杆10在以割台1中性面对称安装行走底盘9尾部，拨草杆机架10-1为两个矩形管焊接在行走底盘9尾部；高度调节杆10-2上开有U型槽调节工作高度；拨草管10-3长度为割台割幅基础上增加20mm以保证拨草效果，与高度调节杆10-2通过螺栓紧固连接，其工作高度范围为200-400mm。
当头季稻茎秆过长在可以有2把分段割刀2-1用于减短还田茎秆长度；分段-留茬割刀装置2可以均安装在行走底盘9前端、输送槽6下方，也可以分开安装：即分段割刀2-1位置保持不变，留茬割刀2-2安装在行走底盘9后端、稻桩低损履带9-2后方。
所述圆筒筛清选装置8中气流参数要根据再生稻脱出物的成分来设置，同时可采用气流式、风筛式、气流清选筒式的清选装置。
如图5、图6和图7所示，本发明所述的多层分段-留茬割刀装置的控制方法，包括如下步骤：
S1：取过留茬割刀2-2铰接点且垂直于水平地面的直线与水平地面交点为原点O并建立坐标系，取机器前进方向为X轴正方向，取过留茬割刀2-2铰接点方向为Y轴正方向，设割台1坐标分别为x1，y1；分段割刀2-1坐标分别为x2，y2；留茬割刀2-2坐标分别为x3，y3。割台1、分段割刀2-1和留茬割刀2-2的回转半径分别为R1、R2、R3；割台1、分段割刀2-1和留茬割刀2-2与水平面夹角分别为α1、α2、α3，割台1、分段割刀2-1和留茬割刀2-2与地面距离分别为H1、H2、H3，设割台1、分段割刀2-1与留茬割刀2-2之间的水平距离分别为L1、L2，并通过第一角度传感器4-1、第二角度传感器24-2、第三角度传感器4-3获取各夹角α1、α2、α3值，则有如下算式计算各切割器坐标值。
令有矩阵A
S2：令有矩阵B
其中b1为穗头切割高度，b2为分段位置，b3为留茬高度。
通过现场取样、测量再生稻倒二节平均高度确定留茬高度并记为b3。
S3：通过安装在驾驶室12前端的穗层图像获取装置3获取收获机前方未收割的水稻图像，并通过图像处理方法确定穗头切割高度，并记为b1。
S4：为使得穗头与留茬之间茎秆不会过长，分段割刀2-1在Y方向上应位于割台1的穗头切割器1-3与留茬割刀2-2的二分之一处，则b2计算方法为：
S5：令y1＝b1、y2＝b2、y3＝b3，通过控制第一液压缸13、第二液压缸14和第三液压缸15的伸出杆实现对各切割器的角度控制，从而各切割器的自动控制；如果机手人工干预，切割器高度控制系统直接退出，否则返回S1。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
Claims (21)
1.一种头季再生稻的多层分段-留茬割刀装置，其特征在于，包括割台(1)、分段割刀(2-1)和留茬割刀(2-2)，所述割台(1)用于切割再生稻穗头，至少1把所述分段割刀(2-1)位于割台(1)下后方，且所述分段割刀(2-1)铰接在行走底盘(9)上，通过第二执行机构控制所述分段割刀(2-1)的切割高度，用于切割还田茎杆；所述留茬割刀(2-2)位于分段割刀(2-1)下后方，且所述留茬割刀(2-2)铰接在行走底盘(9)上，通过第三执行机构控制所述留茬割刀(2-2)的切割高度，用于切割留茬上部的茎杆。
2.根据权利要求1所述的多层分段-留茬割刀装置，其特征在于，还包括穗层图像获取装置(3)、切割器高度检测组件(4)和切割器高度控制系统(5)；
所述穗层图像获取装置(3)用于获取再生稻图像；
所述切割器高度检测组件(4)包括若干传感器，用于分别实时检测所述割台(1)、分段割刀(2-1)和留茬割刀(2-2)的切割高度；
所述切割器高度控制系统(5)通过分析再生稻图像确定穗头切割高度；人工确定留茬茎杆高度，所述切割器高度控制系统(5)根据穗头切割高度和留茬茎杆高度确定还田茎杆切割高度；所述切割器高度控制系统(5)分别通过执行机构控制割台(1)、分段割刀(2-1)和留茬割刀(2-2)达到相对应的切割高度。
3.根据权利要求1所述的多层分段-留茬割刀装置，其特征在于，所述留茬割刀(2-2)上安装防撞块(2-3)，用于防止所述分段割刀(2-1)与留茬割刀(2-2)撞刀。
4.根据权利要求2所述的多层分段-留茬割刀装置，其特征在于，若干所述传感器为角度传感器，用于分别检测所述割台(1)、分段割刀(2-1)和留茬割刀(2-2)安装的角度；所述切割器高度控制系统(5)根据所述割台(1)、分段割刀(2-1)和留茬割刀(2-2)安装的角度与所述割台(1)、分段割刀(2-1)和留茬割刀(2-2)的回转半径，分别得出所述割台(1)、分段割刀(2-1)和留茬割刀(2-2)的切割高度。
5.一种头季再生稻的联合收获机，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的多层分段-留茬割刀装置。
6.根据权利要求5所述的头季再生稻的联合收获机，其特征在于，还包括脱粒碎草滚筒(7-1)和圆盘抛撒装置(7-4)，所述脱粒碎草滚筒(7-1)包括喂入段(7-1-1)、脱粒段(7-1-2)和碎草段(7-1-3)；所述脱粒段(7-1-2)用于与凹板筛(7-2)构成脱粒室；所述割台(1)与所述喂入段(7-1-1)连接，用于向脱粒室喂入再生稻；所述碎草段(7-1-3)位于脱粒段(7-1-2)尾部，用于切碎茎秆；所述喂入段(7-1-1)、脱粒段(7-1-2)和碎草段(7-1-3)同轴安装在滚筒轴(7-1-8)上；所述圆盘抛撒装置(7-4)位于碎草段(7-1-3)输出端，用于向脱粒碎草滚筒(7-1)两侧抛洒碎草。
7.根据权利要求6所述的头季再生稻的联合收获机，其特征在于，所述圆盘抛撒装置(7-4)包括抛洒圆盘组合(7-4-1)、抛洒输出轴(7-4-2)、抛洒输入轴(7-4-3)和抛洒机架(7-4-4)；所述抛洒机架(7-4-4)上设有抛洒圆盘组合(7-4-1)，所述抛洒圆盘组合(7-4-1)的抛洒输出轴(7-4-2)与抛洒输入轴(7-4-3)传动连接，用抛洒圆盘组合(7-4-1)绕抛洒输出轴(7-4-2)旋转；所述抛洒输入轴(7-4-3)安装在抛洒机架(7-4-4)上。
8.根据权利要求7所述的头季再生稻的联合收获机，其特征在于，所述抛洒机架(7-4-4)上安装2个旋转方向相反的抛洒圆盘组合(7-4-1)；所述抛洒圆盘组合(7-4-1)包括加强筋(7-4-5)、抛洒圆盘侧板(7-4-6)和抛洒圆盘(7-4-7)，所述抛洒圆盘(7-4-7)与抛洒输出轴(7-4-2)固定连接；所述抛洒圆盘(7-4-7)上均布抛洒圆盘侧板(7-4-6)，所述抛洒圆盘侧板(7-4-6)上设有加强筋(7-4-5)；所述抛洒输出轴(7-4-2)与抛洒输入轴(7-4-3)通过锥齿轮啮合。
9.根据权利要求6所述的头季再生稻的联合收获机，其特征在于，还包括导向板可调顶盖(7-5)，所述导向板可调顶盖(7-5)包括导向段(7-5-1)和定刀段(7-5-2)，所述导向段(7-5-1)包括前翻草板(7-5-3)和导向调节板(7-5-4)；所述前翻草板(7-5-3)位于喂入段(7-1-1)上方，用于引导物料进入脱粒段(7-1-2)；所述导向调节板(7-5-4)位于脱粒段(7-1-2)上方，用于引导物料进入碎草段(7-1-3)，通过外力改变导向调节板(7-5-4)与脱粒碎草滚筒(7-1)轴线的夹角；所述定刀段(7-5-2)包括定刀组合(7-5-6)，所述定刀组合(7-5-6)与碎草动刀组合(7-1-11)交错布置，用于配合碎草动刀组合(7-1-11)切碎茎秆。
10.根据权利要求9所述的头季再生稻的联合收获机，其特征在于，所述导向调节板(7-5-4)包括导向板(7-5-9)、滑动板(7-5-8)和调节板(7-5-7)；若干所述导向板(7-5-9)一端铰接在导向板可调顶盖(7-5)的壳体内部，若干所述导向板(7-5-9)另一端分别与滑动板(7-5-8)铰接；所述滑动板(7-5-8)可滑动安装在导向板可调顶盖(7-5)的壳体内；所述调节板(7-5-7)与任意一个所述导向板(7-5-9)连接，通过外力旋转所述调节板(7-5-7)，改变若干所述导向板(7-5-9)与脱粒碎草滚筒(7-1)轴线的夹角。
11.根据权利要求5所述的头季再生稻的联合收获机，其特征在于，还包括双圆筒筛清选装置(8)，所述双圆筒筛清选装置(8)包括双圆筒筛(8-3)和双出口清选风机(8-1)，所述双出口清选风机(8-1)的下出风口位于所述双圆筒筛(8-3)前方，用于配合所述双圆筒筛(8-3)将大杂余吹出机外；所述双出口清选风机(8-1)的上出风口位于所述双圆筒筛(8-3)上方，用于脱粒装置排出的轻杂余直接吹出机外。
12.根据权利要求11所述的头季再生稻的联合收获机，其特征在于，还包括籽粒滑板(8-4)和抖动板(8-6)，所述籽粒滑板(8-4)和抖动板(8-6)将清选室分割为上清选区域和下清选区域，所述上清选区域用于将脱粒装置排出的轻杂余直接吹出机外；所述下清选区域用于将大杂余吹出机外。
13.根据权利要求12所述的头季再生稻的联合收获机，其特征在于，所述双圆筒筛(8-3)与脱粒装置之间设有构成漏斗形状的籽粒滑板(8-4)和抖动板(8-6)；所述籽粒滑板(8-4)一端位于双出口清选风机(8-1)上出风口下方，所述籽粒滑板(8-4)另一端一直延伸到所述双圆筒筛(8-3)边缘处；所述抖动板(8-6)一端位于脱粒装置另一端下方，所述抖动板(8-6)另一端位于所述双圆筒筛(8-3)上方；所述抖动板(8-6)一端设有振动机构，用于使所述抖动板(8-6)在与水平面夹角10°～25°之间摆动。
14.根据权利要求12所述的头季再生稻的联合收获机，其特征在于，所述籽粒滑板(8-4)上设有第一导流条，用于将所述籽粒滑板(8-4)两侧堆积的物料向中间导向；所述抖动板(8-6)上设有第二导流条(8-6-1)，用于使所述抖动板(8-6)在宽度上落料量均匀。
15.根据权利要求14所述的头季再生稻的联合收获机，其特征在于，所述第二导流条(8-6-1)将所述抖动板(8-6)的落料口分割为第一落料口和第二落料口；所述第一落料口和第二落料口的宽度比3：2～2：1之间；所述第二导流条(8-6-1)与水平方向夹角为20°～40。
16.根据权利要求5所述的头季再生稻的联合收获机，其特征在于，所述割台(1)上设有防前倾拨禾轮(1-6)，所述防前倾拨禾轮(1-6)包括轮轴(1-6-1)、五边形轮架(1-6-2)和头茬稻拨禾元件(1-6-4)；若干所述五边形轮架(1-6-2)均布安装在轮轴(1-6-1)上；所述头茬稻拨禾元件(1-6-4)包括拨禾杆(1-6-4-1)、拨禾板(1-6-4-2)和拨禾耙齿(1-6-4-3)，相邻所述五边形轮架(1-6-2)之间连接若干拨禾杆(1-6-4-1)；所述拨禾杆(1-6-4-1)下方沿轴向均匀分布若干所述拨禾耙齿(1-6-4-3)，所述拨禾板(1-6-4-2)沿径向固定在拨禾杆(1-6-4-1)上，用于防止在头茬稻被切割后发生前倾。
17.根据权利要求5所述的头季再生稻的联合收获机，其特征在于，所述行走底盘(9)为履带式行走底盘，所述履带式行走底盘的履带本体(9-2-1)上设有宽度小于履带本体(9-2-1)的窄花纹(9-2-2)。
18.根据权利要求17所述的头季再生稻的联合收获机，其特征在于，所述窄花纹(9-2-2)位于履带本体(9-2-1)中间，所述窄花纹(9-2-2)在宽度方向上将履带本体(9-2-1)划分为碾压段(9-3-1)和低损段(9-3-2)，所述碾压段(9-3-1)用于提供牵引力；所述低损段(9-3-2)用于降低接地比压。
19.根据权利要求18所述的头季再生稻的联合收获机，其特征在于，所述履带本体(9-2-1)宽度范围为300-400mm；所述碾压段(9-3-1)长度与低损段(9-3-2)长度的比值不小于7：3。
20.根据权利要求5所述的头季再生稻的联合收获机，其特征在于，还包括拨草杆(10)，所述拨草杆(10)高度可调节的安装在行走底盘(9)上，用于把切割后落在倒桩上的茎杆拨落到地面上。
21.一种多层分段-留茬割刀装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取再生稻图像，基于图像处理方法，根据所述再生稻图像确定穗头切割高度b1；
通过现场取样、测量再生稻倒二节平均高度确定留茬茎杆高度b3；
根据所述穗头切割高度b1和留茬茎杆高度b3确定还田茎杆切割高度b2；
通过第一执行机构和若干传感器控制割台(1)达到穗头切割高度b1；
通过第二执行机构和若干传感器控制分段割刀(2-1)达到还田茎杆切割高度b2；
通过第三执行机构和若干传感器控制留茬割刀(2-2)达到留茬茎杆高度b3。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Li Yaoming Inventor after: Chen Anya Inventor after: Xu Lizhang Inventor after: Huang Mingsen Inventor after: Li Jiasheng Inventor after: Wang Hanhao Inventor before: Li Yaoming Inventor before: Chen Anya Inventor before: Huang Mingsen Inventor before: Li Jiasheng Inventor before: Wang Hanhao |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20200320 Assignee: Jiangsu wode Agricultural Machinery Co.,Ltd. Assignor: JIANGSU University Contract record no.: X2023320000191 Denomination of invention: A multi-layer segmented stubble cutting blade device and control method for first season ratoon rice and a combined harvester for first season ratoon rice Granted publication date: 20210910 License type: Common License Record date: 20230821 |
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| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20200320 Assignee: SHANDONG GOLDDAFENG MACHINERY CO.,LTD. Assignor: JIANGSU University Contract record no.: X2023320000226 Denomination of invention: A multi-layer segmented stubble cutting blade device and control method for first season ratoon rice and a combined harvester for first season ratoon rice Granted publication date: 20210910 License type: Common License Record date: 20231109 |
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| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Li Yaoming Inventor after: Xu Lizhang Inventor after: Wang Hanhao Inventor after: Chen Anya Inventor after: Huang Mingsen Inventor after: Li Jiasheng Inventor before: Li Yaoming Inventor before: Chen Anya Inventor before: Xu Lizhang Inventor before: Huang Mingsen Inventor before: Li Jiasheng Inventor before: Wang Hanhao |
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| CB03 | Change of inventor or designer information |