CN111357471B - 具有地形自适应功能的柠条平茬铺放机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有地形自适应功能的柠条平茬铺放机，包括框架、切割装置、高度可调的拨禾装置、铺放输送装置和姿态调整装置，切割装置和高度可调的拨禾装置分别设置在框架的前端底部和顶部，铺放输送装置安装在框架的后侧，框架安装在姿态调整装置上，姿态调整装置安装在拖拉机前端，在框架上靠近切割装置位置处设有检测装置，检测装置和计算机终端电连接，计算机终端通过控制切割装置的位置与姿态和高度可调的拨禾装置的高度，切割装置将柠条割断，割断后的柠条在高度可调的拨禾装置的作用下倒向地面，铺放输送装置将柠条输送铺放在拖拉机的侧面。本发明通过姿态调整装置调整割台和拨禾轮相对于地面的位置和姿态，以达到地形自适应的效果。

Description

具有地形自适应功能的柠条平茬铺放机

技术领域

本发明属于农业机械领域，尤其是涉及一种具有地形自适应功能的柠条平茬铺放机。

背景技术

目前，欧美各国的大多数农机公司都生产灌木收割机械，产品品种齐全，系列完整，能满足多种需求。20世纪90年代以来，国外的灌木收割机械陆续进入中国，其主要结构、技术性能指标至今没有太大变化。我国的企业和科研机构也对灌木收割机械进行了大量的研究并推出了大量的相关产品上市。

北京林业大学俞国胜等研发设计的5GZ-1100型手扶式割灌机的底盘采用手扶式双轮结构，工作人员可手动调整割灌机的扶手以控制留茬高度。与此同时，该割灌机还设有一个可手动调节割灌高度的调节装置，范围为15cm。该割灌机的缺点是在操作人员手动控制留茬高度的前提下很难保证留茬高度的一致性和留茬质量，且会增加工人的工作量。而北京林业大学王菲等研发设计的5GZ-800型手扶式割灌机底盘采用四轮结构，同样设置有可控制锯切高度的调节装置，其缺点是在复杂路面行驶时需经常调解切割机构高度，操作繁琐，生产效率低。

东北林业大学马岩老师的团队自主研发设计了一款自走式割灌机，该机结构简单，操作方便，对不同地形具有良好的适应性，但其工作需要与专用车辆进行配合，这在一定程度上限制了该设备的使用。东北林业大学的刘千军研发设计的人工灌木林割灌机采用小型履带式底盘，也能够对不同地形适应良好，但因其采用往复式锯切方式，有能耗较高，机身震动过大的缺点。

呼和浩特农机院研发的9GZ-1.0型灌木平茬机的工作头可由操作人员手动控制进行一定程度的摆动，从而适应不同工作环境，保证留茬平整。呼和浩特农机院新技术研究所研发的9NPC-300柠条平茬机在性能上对9GZ-1.0型灌木平茬机进行了改进，增强了在沙石地上的作业能力。

柠条、沙柳、红柳等灌木是治理沙漠的先行植物、是我国三北防护林防风固沙的重要植物，其生长环境与人工种植的植物差异很大，地面凹凸不平，地形地貌情况复杂，还存在大量的沙丘、杂草、乱石等，现有的灌木收割机械、平茬机械、青贮机等无法根据地形地貌自动调整高度以适应复杂地形。因此，本发明针对此问题对现有技术进行了改进，设计一种柠条平茬铺放装置，收割时能根据地形自适应调整割刀高度，且设计了全新的输送铺放装置。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种具有地形自适应功能的柠条平茬铺放机，能用于复杂地形地区柠条的收割、平茬及铺放，有效地解决了传统割灌机、收割机、平茬机在地形自适应方面的短板；该柠条平茬铺放机安装在拖拉机前端，在计算机的控制下通过姿态调整装置调整割台和拨禾轮相对于地面的位置和姿态，以达到地形自适应的效果。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种具有地形自适应功能的柠条平茬铺放机，包括框架、切割装置、高度可调的拨禾装置、铺放输送装置和姿态调整装置，所述的切割装置设置在框架的前端底部，所述的高度可调的拨禾装置设置在框架的前端顶部，所述的铺放输送装置安装在框架的后侧，所述的框架安装在姿态调整装置上，所述的姿态调整装置安装在拖拉机的前端，在框架上靠近切割装置的位置处设有检测装置，所述检测装置和计算机终端电连接；

所述计算机终端通过控制姿态调整装置运作来调节切割装置的位置与姿态，所述计算机终端调整高度可调的拨禾装置的高度；高度可调的拨禾装置拨动柠条使柠条向铺放输送装置方向倾斜，切割装置将柠条割断，割断后的柠条在高度可调的拨禾装置的作用下倒向地面，铺放输送装置将柠条输送铺放在拖拉机的侧面。

进一步的，所述切割装置包括分禾器、电机和圆锯片，在分禾器上并排安装多个圆锯片，每个圆锯片由一个电机一驱动转动，在分禾器的配合下多个圆锯片对柠条切割、平茬。

进一步的，所述高度可调的拨禾装置包括拨禾轮、电机二和电动推杆一，在拨禾轮的中部贯穿有转轴，所述拨禾轮固定在转轴上，所述的电机二驱动转轴转动，从而带动拨禾轮转动，所述电动推杆一用于调整拨禾轮的高度。

进一步的，所述电动推杆一设置两个且竖直固定在框架上，两个电动推杆一的输出杆端与转轴的两端转动连接，且所述的转轴与电动推杆一的输出端的连接处设有轴承。

进一步的，所述铺放输送装置包括安装底座、覆盖在安装底座上的铺放台面、主动轴和从动轴，所述的主动轴和从动轴设置在安装底座与铺放台面形成的空间内，在主动轴上等间隔安装若干主动链轮，在从动轴的相应位置安装过渡链轮，在每一相对应设置的主动链轮和从动链轮之间配合一输送链，且在输送链上等间隔布置若干朝向外的拨齿，所述主动轴由旋转电机带动，旋转电机带动主动轴旋转，输送链上的拨齿拨动柠条使柠条铺放在拖拉机的侧面，在铺放台面上开设若干个供拨齿运动的拨齿间隙。

进一步的，在主动轴与从动轴之间的安装底座上安装一过渡轴，在过渡轴的相应位置安装过渡链轮，过渡链轮与从动链轮共同配合主动链轮带动输送链实现传动。

进一步的，所述姿态调整装置包括升降电机、丝杠、滑台、电动推杆二、安装支架、基座和滑台导轨，所述基座固定在拖拉机上，所述升降电机和丝杠安装在基座上，滑台中部与丝杠螺纹配合，滑台两侧与固设在基座上的滑轨相配合，所述电动推杆二安装在滑台上，安装支架的中部通过轴与滑台转动连接，所述电动推杆二的输出端与安装支架的一端铰接，所述安装支架与框架固定连接，升降电机带动丝杠旋转使滑台上下移动，从而调整框架的高度；电动推杆二的输出端的伸出与回缩带动安装支架绕轴摆动，从而调整框架的倾斜角度。

进一步的，所述检测装置25为激光测距仪，包括一字线激光器、摄像头和微处理器。

相对于现有技术，本发明所述的具有地形自适应功能的柠条平茬铺放机具有以下优势：

本发明所述的具有地形自适应功能的柠条平茬铺放机，区别于其他平茬铺放机，在实现柠条平茬铺放的同时增添了地形自适应的性能，而且通过计算机控制的特点为其提供了更高的精度与效率，使其在面对复杂地形时既能保证留茬高度一致和留茬质量，又能缩短作业时间。

本发明还减轻了操作人员的工作量，使操作步骤简便，生产效率得到提高。此外，区别于一般输送铺放装置的水平放置方式，本发明还采用了竖直放置的输送铺放机构，对更科学的输送铺放方案进行了探索，竖直放置的输送铺放装置，能将柠条输送铺放至拖拉机的侧面，使工作场地更规整有序，方便后续对柠条的收集、处理。

本发明的柠条平茬铺放机主要用于柠条的收割、平茬、铺放，也可用于红柳、沙柳、花棒等其他沙生灌木的平茬、收割、铺放。适用于：(1)工作时间长，范围大，但工作环境粗糙的场合；(2)工作地形复杂不平整，需要经常调整刀台、拨禾轮位置，对地形自适应功能有要求的场合；(3)需收割、平茬、铺放植株株型不规则，茎秆直径相差较大的场合；(4)对平茬切割断面质量要求高的场合。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的具有地形自适应功能的柠条平茬铺放机的某一角度立体结构示意图；

图2为本发明实施例所述的具有地形自适应功能的柠条平茬铺放机的另一角度立体结构示意图；

图3为切割装置的结构示意图；

图4为铺放输送装置的结构示意图；

图5为姿态调整装置的结构示意图。

附图标记说明：

1-框架，2-切割装置，3-高度可调的拨禾装置，4-铺放输送装置，5-姿态调整装置，6-拨禾轮，7-电机二，8-电动推杆一，9-升降电机，10-丝杠，11-滑台，12-电动推杆二， 13-安装支架，14-基座，16-分禾器，17-圆锯片，18-电机一，19-主动链轮，20-过渡链轮，21-输送链，22-拨齿，23-拨齿间隙，24-铺放台面，25-检测装置， 26-转轴，27-安装底座，28-主动轴，29-从动轴，30-从动链轮，31-旋转电机，32-过渡轴，33-轴。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1-图5所示，具有地形自适应功能的柠条平茬铺放机，包括框架1、切割装置2、高度可调的拨禾装置3、铺放输送装置4和姿态调整装置5，所述的切割装置2设置在框架1的前端底部，所述的高度可调的拨禾装置3设置在框架1的前端顶部，所述的铺放输送装置4安装在框架1的后侧，所述的框架1安装在姿态调整装置5上，所述的姿态调整装置5安装在拖拉机的前端，在框架1上靠近切割装置2的位置处设有检测装置25，所述检测装置25和计算机终端电连接；

所述计算机终端通过控制姿态调整装置5运作来调节切割装置2的位置与姿态，所述计算机终端调整高度可调的拨禾装置3的高度；高度可调的拨禾装置3拨动柠条使柠条向铺放输送装置4方向倾斜，切割装置2将柠条割断，割断后的柠条在高度可调的拨禾装置3的作用下倒向地面，铺放输送装置4将柠条输送铺放在拖拉机的侧面。

切割装置2包括分禾器16、电机一18和圆锯片17，在分禾器16上并排安装多个圆锯片17，每个圆锯片17由一个电机一18驱动转动，在分禾器16的配合下多个圆锯片对柠条切割、平茬。

高度可调的拨禾装置3包括拨禾轮6、电机二7和电动推杆一8，在拨禾轮6的中部贯穿有转轴26，所述拨禾轮6固定在转轴26上，所述的电机二7驱动转轴26转动，从而带动拨禾轮6转动，所述电动推杆一8用于调整拨禾轮6的高度；电动推杆一8设置两个且竖直固定在框架1上，两个电动推杆一8的输出杆端与转轴26的两端转动连接，且所述的转轴26与电动推杆一8的输出端的连接处设有轴承。

铺放输送装置4包括安装底座27、覆盖在安装底座27上的铺放台面24、主动轴28和从动轴29，所述的主动轴28和从动轴29设置在安装底座27与铺放台面24形成的空间内，在主动轴28上等间隔安装若干主动链轮19，在从动轴29的相应位置安装从动链轮30，在每一相对应设置的主动链轮19和从动链轮30之间配合一输送链21，且在输送链21上等间隔布置若干朝向外的拨齿22，所述主动轴28由旋转电机31带动，旋转电机 31带动主动轴28旋转，输送链21上的拨齿22拨动柠条使柠条铺放在拖拉机的侧面，在铺放台面24上开设若干个供拨齿22运动的拨齿间隙23；在主动轴28与从动轴29之间的安装底座27上安装一过渡轴32，在过渡轴32的相应位置安装过渡链轮20，过渡链轮 20与从动链轮30共同配合主动链轮19带动输送链21实现传动。

姿态调整装置5包括升降电机9、丝杠10、滑台11、电动推杆二12、安装支架13、基座14和滑台导轨，所述基座14固定在拖拉机上，所述升降电机9和丝杠10安装在基座14上，滑台11中部与丝杠10螺纹配合，滑台11两侧与固设在基座14上的滑台导 轨相配合，所述电动推杆二12安装在滑台11上，安装支架13的中部通过轴28与滑台11转动连接，所述电动推杆二12的输出端与安装支架13的一端铰接，所述安装支架13与框架1固定连接，升降电机9带动丝杠10旋转使滑台11上下移动，从而调整框架1的高度；电动推杆二12的输出端的伸出与回缩带动安装支架13绕轴摆动，从而调整框架1 的倾斜角度。

本申请中，电动推杆一8和电动推杆二12也可以更换成液压油缸或气缸；本申请中的电机也可以更换成液压马达或气动马达。

检测装置25为激光测距仪，包括一字线激光器、摄像头和微处理器，摄像头采集地形地貌信息的和采集柠条的形状尺寸，微处理器处理摄像头采集的信息，具体为：用机器视觉(摄像头)结合一字线激光器(打出的光是一条线)，采用三角形测量法测距，可以测得摄像头与地面的高度和地形地貌，从而计算得到割刀与地面的高度。根据割刀与地面的高度调整整个装置与地面的高度，就可保证柠条留茬的高度。

工作时，柠条平茬铺放机的检测装置25将获取到的地形地貌信息和柠条的形状尺寸反馈给计算机终端，计算机终端通过计算得到切割装置2相对于地面的位置和姿态，然后控制姿态调整装置5从而调整切割装置2相对于地面的位置和姿态、同时调整拨禾轮3 的高度；调整完成后，开始切割并铺放柠条，具体为：拨禾轮6拨动柠条使柠条向铺放输送装置4方向倾斜，在分禾器16的配合下切割装置2的多个圆锯片17将柠条割断，割断后的柠条在拨禾轮6的作用下朝向铺放输送装置4方向倾倒，当铺放输送装置4的拨齿22碰到柠条后就会在输送链21的转动下，多个拨齿22拨动柠条，将柠条输送铺放在拖拉机的侧面。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种具有地形自适应功能的柠条平茬铺放机，其特征在于：包括框架（1）、切割装置（2）、高度可调的拨禾装置（3）、铺放输送装置（4）和姿态调整装置（5），所述的切割装置（2）设置在框架（1）的前端底部，所述的高度可调的拨禾装置（3）设置在框架（1）的前端顶部，所述的铺放输送装置（4）安装在框架（1）的后侧，所述的框架（1）安装在姿态调整装置（5）上，所述的姿态调整装置（5）安装在拖拉机的前端，在框架（1）上靠近切割装置（2）的位置处设有检测装置（25），所述检测装置（25）和计算机终端电连接；

所述计算机终端通过控制姿态调整装置（5）运作来调节切割装置（2）的位置与姿态，所述计算机终端调整高度可调的拨禾装置（3）的高度；高度可调的拨禾装置（3）拨动柠条使柠条向铺放输送装置（4）方向倾斜，切割装置（2）将柠条割断，割断后的柠条在高度可调的拨禾装置（3）的作用下倒向地面，铺放输送装置（4）将柠条输送铺放在拖拉机的侧面；

所述铺放输送装置（4）包括安装底座（27）、覆盖在安装底座（27）上的铺放台面（24）、主动轴（28）和从动轴（29），所述的主动轴（28）和从动轴（29）设置在安装底座（27）与铺放台面（24）形成的空间内，在主动轴（28）上等间隔安装若干主动链轮（19），在从动轴（29）的相应位置安装从动链轮（30），在每一相对应设置的主动链轮（19）和从动链轮（30）之间配合一输送链（21），且在输送链（21）上等间隔布置若干朝向外的拨齿（22），所述主动轴（28）由旋转电机（31）带动，旋转电机（31）带动主动轴（28）旋转，输送链（21）上的拨齿（22）拨动柠条使柠条铺放在拖拉机的侧面，在铺放台面（24）上开设若干个供拨齿（22）运动的拨齿间隙（23）；

所述姿态调整装置（5）包括升降电机（9）、丝杠（10）、滑台（11）、电动推杆二（12）、安装支架（13）、基座（14）和滑台导轨，所述基座（14）固定在拖拉机上，所述升降电机（9）和丝杠（10）安装在基座（14）上，滑台（11）中部与丝杠（10）螺纹配合，滑台（11）两侧与固设在基座（14）上的滑台导轨相配合，所述电动推杆二（12）安装在滑台（11）上，安装支架（13）的中部通过轴（33）与滑台（11）转动连接，所述电动推杆二（12）的输出端与安装支架（13）的一端铰接，所述安装支架（13）与框架（1）固定连接，升降电机（9）带动丝杠（10）旋转使滑台（11）上下移动，从而调整框架（1）的高度；电动推杆二（12）的输出端的伸出与回缩带动安装支架（13）绕轴摆动，从而调整框架（1）的倾斜角度。

2.根据权利要求1所述的具有地形自适应功能的柠条平茬铺放机，其特征在于：所述切割装置（2）包括分禾器（16）、电机一（18）和圆锯片（17），在分禾器（16）上并排安装多个圆锯片（17），每个圆锯片（17）由一个电机一（18）驱动转动，在分禾器（16）的配合下多个圆锯片对柠条切割、平茬。

3.根据权利要求1所述的具有地形自适应功能的柠条平茬铺放机，其特征在于：所述高度可调的拨禾装置（3）包括拨禾轮（6）、电机二（7）和电动推杆一（8），在拨禾轮（6）的中部贯穿有转轴（26），所述拨禾轮（6）固定在转轴（26）上，所述的电机二（7）驱动转轴（26）转动，从而带动拨禾轮（6）转动，所述电动推杆一（8）用于调整拨禾轮（6）的高度。

4.根据权利要求3所述的具有地形自适应功能的柠条平茬铺放机，其特征在于：所述电动推杆一（8）设置两个且竖直固定在框架（1）上，两个电动推杆一（8）的输出杆端与转轴（26）的两端转动连接，且所述的转轴（26）与电动推杆一（8）的输出端的连接处设有轴承。

5.根据权利要求1所述的具有地形自适应功能的柠条平茬铺放机，其特征在于：在主动轴（28）与从动轴（29）之间的安装底座（27）上安装一过渡轴（32），在过渡轴（32）的相应位置安装过渡链轮（20），过渡链轮（20）与从动链轮（30）共同配合主动链轮（19）带动输送链（21）实现传动。

6.根据权利要求1所述的具有地形自适应功能的柠条平茬铺放机，其特征在于：所述检测装置（25）为激光测距仪，包括一字线激光器、摄像头和微处理器。

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