CN111357520B - 一种农作物打顶用切割机构、打顶机构及打顶车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种农作物打顶用切割机构、打顶机构及打顶车，包括回收板和竖直布置的安装板，所述安装板上固定设置有多个喷嘴，多个喷嘴沿竖直方向依次布置，多个喷嘴的喷射方向相互平行；每个喷嘴能够分别与压力水源连通，多个喷嘴独立开闭，以使得设定高度处的喷嘴喷出压力水，压力水的冲击能够去除设定高度处的棉花顶芯。所述回收板与安装板的位置相对固定，所述回收板中具有液体回收槽，所述液体回收槽朝向喷嘴设置，液体回收槽能够收集从喷嘴中喷出的压力水。

Description

一种农作物打顶用切割机构、打顶机构及打顶车

技术领域

本发明属于农用机械技术领域，具体涉及一种农作物打顶用切割机构、打顶机构及打顶车。

背景技术

棉花生产是劳动密集型作物，种植管理复杂，出棉花采收与打顶环节外已基本实现机械化作业。棉花打顶是棉花增产增收的关键环节之一，适时打顶可消除棉花顶端优势，增加棉花产量。人工打顶劳动强度大、效率低、成本高，化控技术污染环境影响产量的稳定，机械打顶效率高、无污染、成本低，主要停留在试验阶段，没有成熟的产品投放市场，严重制约了棉花全程机械化生产。

同时，需要指出的是，棉花打顶是农作物打顶的一种典型代表，以下以棉花打顶进行论述。

发明人了解到，促管式的一刀切的固定高度打顶影响棉花产量；在另外一些方式中，为实现精准打顶，需要对棉花高度检测后及时响应打顶。棉花株距小，平均在10-15cm，棉花高度检测后，难以实现高度快速升降响应打顶。目前对棉花高度升降调节，主要通过液压换向调节油缸升降、电机正反转调节丝杠或者电机带动齿轮沿齿条升降实现高低调节，响应时间有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种农作物打顶用切割机构、打顶机构及打顶车，能够解决采用固定高度打顶影响棉花产量；采用升降式刀片打顶时，结构复杂，相应实现慢的问题。

为实现上述目的，本发明的第一方面提供一种农作物打顶用切割机构，包括竖直布置的安装板，所述安装板上固定设置有多个喷嘴，多个喷嘴沿竖直方向依次布置，多个喷嘴的喷射方向相互平行；每个喷嘴能够分别与压力水源连通，多个喷嘴独立开闭，以使得设定高度处的喷嘴喷出压力水，压力水的冲击能够去除设定高度处的棉花顶芯。

作为本发明第一方面的进一步限定，还包括回收板，所述回收板与安装板的位置相对固定，所述回收板中具有液体回收槽，所述液体回收槽朝向喷嘴设置，液体回收槽能够收集从喷嘴中喷出的压力水。

作为本发明第一方面的进一步限定，所述喷嘴的一端连通压力水源，另一端设置有连通喷嘴内部通道的狭缝，所述狭缝处能够喷射出呈平板状的压力水，所述狭缝的延伸方向水平布置，所述喷嘴的喷射方向水平。

本发明的第二方面提供一种农作物打顶机构，利用了所述的农作物打顶用切割机构，包括机架和控制器，所述机架能够沿设定方向前进，机架中靠近前进方向的一端设定为首端，另一端为尾端；所述安装板固设在机架中靠近尾端的位置，所述机架中靠近首端的位置安装有高度检测传感器，所述高度检测传感器能够检测经过该位置的棉花的顶芯高度。

所述控制器能够接收高度检测传感器的数据信息，当安装板经过当前棉花时，控制器能够控制相应高度的喷嘴喷出压力水。

本发明的第三方面提供一种农作物打顶车，利用了所述的农作物打顶机构，包括底盘，所述底盘的下部两侧安装有行走机构，所述底盘的上端安装有多个农作物打顶机构，多个农作物打顶机构并排设置，多个农作物打顶机构的并排布置方向与底盘的前进方向垂直；相邻农作物打顶机构之间的距离适配于相邻行棉花植株之间的距离。

以上一个或多个技术方案的有益效果：

(1)采用在安装板上设置多个喷嘴的方式，能够利用喷嘴喷出的压力水完成设定高度处棉花顶芯的去除工作，利用水流冲击模拟切刀切割的过程，避免采用实际机械构造的切刀，造成的结构繁琐。

相对于采用升降装置控制的切刀来说，本方案中安装板及喷嘴不需要升降，省略了机械升降的响应过程，减少了切割机构的响应时间。相对于促管式的一刀切打顶来说，本方案不影响棉花产量，能够实现精准打顶。

(2)采用回收板结构，并且在回收板中设置液体回收槽，回收后的压力水能够重复使用，基本上实现了水资源的闭环循环使用，避免水资源的大量浪费；同时，回收板还能起到阻隔压力水喷射范围的作用，及时回收冲击打顶后的压力水，避免压力水继续运动，破坏相邻棉花资助的叶片。

(3)采用喷嘴端部设置狭缝的方式，使得喷射出的压力水成平板状分布，能够增加压力水的喷射冲击范围，喷嘴不需要完全对准棉花顶芯，成平板水幕喷出的压力水即可以完成打顶。

(4)采用控制器与高度监测传感器的配合，能够及时检测需要打顶的农作物顶芯高度，并控制相应高度的喷嘴喷射压力水，实现了农作物顶芯打顶的自动化。

(5)采用多个农作物打顶机构并排设置，因为农作物打顶机构不需要升降，相邻农作物打顶机构互不影响；能够在对行行走时，一次性完成多行棉花的同时打顶；提高了棉花打顶的效率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为本发明实施例1中整体结构轴测图。

图2为本发明实施例1中喷嘴的结构示意图；

图3为本发明实施例2中去除车架与行走机构后的结构示意图；

图4为本发明实施例2中第一机架的结构示意图；

图5为本发明实施例2中的控制系统的信号连接示意图。

图中：1、收拢板；2、高度检测传感器；3、机架；4、水箱；5、控制器；6、速度编码器；7、切割机构；8、电磁阀；9、稳压室；10、高压管；11、加压泵；12、溢流阀；13、三通管；14、扶禾板；15、固定板；

301、下固定板；302、中间连接板；303、上挂接板；

601、喷嘴；6011、狭缝；602、安装板；603、连接板；604、液体回收槽；605、过滤层；606、漏斗；607、回收泵。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了方便叙述，本发明中如果出现“上、下、左、右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1

如图1-2所示，本实施例提供一种农作物打顶用切割机构，包括回收板和竖直布置的安装板602，所述安装板602上固定设置有多个喷嘴601，多个喷嘴601沿竖直方向依次布置，多个喷嘴601的喷射方向相互平行。每个喷嘴601能够分别与压力水源连通，多个喷嘴601独立开闭，以使得设定高度处的喷嘴601喷出压力水，压力水的冲击能够去除设定高度处的棉花顶芯。

需要指出的是，本方案中安装板602在使用过程中是处于竖直状态的，喷嘴601沿竖直方向布置；若在不使用的运输或储存状态，其有可能是平放或倾斜放置，因此，此处的竖直布置仅是对安装板602使用状态下的限定；不代表其他状态下的位置关系。

回收板：所述回收板与安装板602的位置相对固定，所述回收板中具有液体回收槽604，所述液体回收槽604朝向喷嘴601设置，液体回收槽能够收集从喷嘴601中喷出的压力水。

在本实施例中，所述回收板竖直布置，液体回收槽604沿竖直方向设置，所述回收板与安装板602的顶端通过连接板603固定以形成门字形结构。

在本实施例中，回收板为U形板，自然的，具有一个凹槽，该凹槽为液体回收槽604；在另外一些实施方式中，回收板可以为其他形状，只要其朝向喷嘴601的侧面形成槽体即可。

所述回收板的下端安装有漏斗606，所述漏斗606与液体回收槽604连通，漏斗606下端管口与液体回收管路连通。

喷嘴601：所述喷嘴601的一端连通压力水源，另一端设置有连通喷嘴601内部通道的狭缝6011，所述狭缝处能够喷射出呈平板状的压力水，所述狭缝的延伸方向水平布置，所述喷嘴601的喷射方向水平。

在本实施例中，喷嘴601的进水口为圆形，便于与高压管10连接，水流进入后，在中间腔内形成水幕型，出水口变窄，使水流压力增高变薄，利于形成水流切刀。

实施例2

如图3-5所示，本实施例提供一种农作物打顶机构，利用了所述的农作物打顶用切割机构，包括机架3和控制器5，所述机架3能够沿设定方向前进，机架3中靠近前进方向的一端设定为首端，另一端为尾端。

所述安装板602固设在机架3中靠近尾端的位置，所述机架3中靠近首端的位置安装有高度检测传感器2，所述高度检测传感器2能够检测经过该位置的棉花的顶芯高度；

所述控制器5能够接收高度检测传感器2的数据信息，当安装板602经过当前棉花时，控制器5能够控制相应高度的喷嘴601喷出压力水。

在本实施例中，控制器可以采用FPGA控制器，在另外一些实施方式中，可以采用其他类型的控制器，由本领域技术人员自行设置。

收拢板1：为了便于实现棉花植株在打顶时的固定，打顶机构还包括两个收拢板1，所述收拢板1通过机架3固定，所述收拢板1的前端安装有所述高度检测机构，所述收拢板1靠近机架3的一端设置有扶禾板14，扶禾板14的末端安装有所述农作物打顶用切割机(即为图3中所示出的切割机构7)；两个收拢板1之间形成棉花通过的打顶空间，所述收拢板1在随机架3运动的过程中，将单个棉花植株收拢入打顶空间。

如专利文献CN204762351U电力驱动式棉花智能打顶装置及构成的多行棉花打顶机，其中给出了扶禾板14的结构。本方案中不再对扶禾板14及收拢板1做更多赘述。

机架3：机架3包括第一机架3和第二机架3，所述第一机架3包括下固定板301和上挂架板，下固定板301与上挂接板303之间固定连接有中间连接板603。

速度编码器6：所述机架3上安装有速度编码器6，所述速度编码器6能够监测机架3的前进速度，控制器5根据速度编码器6的速度与时间的乘积得出机架3前进的距离，判断农作物打顶用切割机构是否到达当前需要打顶的棉花顶芯处。

高度检测传感器2：在本实施例中所述高度检测传感器2采用多个对射式光电传感器，所述对射式传感器的发射端与接收端分别安装在相对设置的两个收拢板1侧面处。在另外一些实施方式中，高度检测传感器2可以由本领域技术人员自行设置。高度检测传感器通过固定板15完成固定，固定板15竖直设置在机架3的前端。

在其他实施方式中，可以采用现有技术中，棉花打顶机械的高度检测传感器，此处可由本领域技术人员自行设置，不再赘述。

以下对压力水源相关的机构进行描述：

机架3的上端固定设置有水箱4，水箱4的出水口与高压管10的一端连通，高压管10的另一端连接有三通，三通分别连接加压泵11和溢流阀12。加压泵11和溢流阀12分别通过管件与分流器中的稳压室9连通，稳压室9与多根分流管的一端连通，分流管的另一端分别与喷嘴601连通。

在本实施例中，漏斗606上端面与液体回收槽604下端面之间设置有过滤层605，过滤层605可以采用过滤网结构。漏斗606的下端开口通过软管与回收泵607的入水口连通，回收泵607的出水口与水箱4连通。

其中，同一时间只有一个喷嘴601导通，水流经回收板回收后回到水箱4重复利用；控制器5控制电磁阀通断通过电信号传输控制响应时间非常短，不同喷嘴601对应的不同的高度，能够实现棉花高度高速打顶。加压泵11对水流加压，水流在稳压室9保持恒定，当压力过高时溢流阀12及时泄压；

作业过程中：速度编码器6实时监测机架3行进速度，高度检测传感器2将信号传递给控制器5，控制器5依据速度信号和高度信号，实时调整调节电磁阀8，控制喷嘴601的通断。棉花经收拢板1收拢后，检测高速传感器对高度进行测量，然后经扶禾板14扶禾，在棉花顶芯运动到扶禾板14尾部后，由切割器对棉花高度进行切削确定。高压射流经回收室会后流回水箱4。

实施例3

本实施例提供一种农作物打顶车，利用了所述的农作物打顶机构，包括底盘，所述底盘的下部两侧安装有行走机构，所述底盘的上端安装有多个农作物打顶机构，多个农作物打顶机构并排设置，多个农作物打顶机构的并排布置方向与底盘的前进方向垂直；

相邻农作物打顶机构之间的距离适配于相邻行棉花植株之间的距离。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种农作物打顶用切割机构，其特征在于，包括竖直布置的安装板，所述安装板上固定设置有多个喷嘴，多个喷嘴沿竖直方向依次布置，多个喷嘴的喷射方向相互平行；

每个喷嘴能够分别与压力水源连通，多个喷嘴独立开闭，以使得设定高度处的喷嘴喷出压力水，压力水的冲击能够去除设定高度处的棉花顶芯；

所述喷嘴的一端连通压力水源，另一端设置有连通喷嘴内部通道的狭缝，所述狭缝处能够喷射出呈平板状的压力水，所述狭缝的延伸方向水平布置，所述喷嘴的喷射方向水平。

2.根据权利要求1所述的农作物打顶用切割机构，其特征在于，还包括回收板，所述回收板与安装板的位置相对固定，所述回收板中具有液体回收槽，所述液体回收槽朝向喷嘴设置，液体回收槽能够收集从喷嘴中喷出的压力水。

3.根据权利要求2所述的农作物打顶用切割机构，其特征在于，所述回收板竖直布置，液体回收槽沿竖直方向设置，所述回收板与安装板的顶端通过连接板固定以形成门字形结构。

4.根据权利要求2所述的农作物打顶用切割机构，其特征在于，所述回收板的下端安装有漏斗，所述漏斗与液体回收槽连通，漏斗下端管口与液体回收管路连通。

5.一种农作物打顶机构，利用了权利要求1-4中任意一项所述的农作物打顶用切割机构，其特征在于，包括机架和控制器，所述机架能够沿设定方向前进，机架中靠近前进方向的一端设定为首端，另一端为尾端；

所述安装板固设在机架中靠近尾端的位置，所述机架中靠近首端的位置安装有高度检测传感器，所述高度检测传感器能够检测经过该位置的棉花的顶芯高度；

所述控制器能够接收高度检测传感器的数据信息，当安装板经过当前棉花时，控制器能够控制相应高度的喷嘴喷出压力水。

6.根据权利要求5所述的农作物打顶机构，其特征在于，还包括两个收拢板，所述收拢板通过机架固定，所述收拢板的前端安装有所述高度检测传感器，所述收拢板靠近机架的一端设置有扶禾板，扶禾板的末端安装有所述农作物打顶用切割机。

7.根据权利要求5所述的农作物打顶机构，其特征在于，所述机架上安装有速度编码器，所述速度编码器能够监测机架的前进速度，控制器根据速度编码器的速度与时间的乘积得出机架前进的距离，判断农作物打顶用切割机构是否到达当前需要打顶的棉花顶芯处。

8.根据权利要求5所述的农作物打顶机构，其特征在于，所述高度检测传感器采用对射式光电传感器，所述对射式光电传感器的发射端与接收端分别安装在相对设置的两个收拢板侧面处。

9.一种农作物打顶车，利用了权利要求5-8中任意一项所述的农作物打顶机构，其特征在于，包括底盘，所述底盘的下部两侧安装有行走机构，所述底盘的上端安装有多个农作物打顶机构，多个农作物打顶机构并排设置，多个农作物打顶机构的并排布置方向与底盘的前进方向垂直；

相邻农作物打顶机构之间的距离适配于相邻行棉花植株之间的距离。

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