CN111543185A - 一种自走平衡式电动采茶机 - Google Patents
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Abstract
一种自走平衡式电动采茶机。现有采茶机的结构复杂，难以应对不同地势的茶园环境，本发明中自调节平衡总成设置在自走系统上，自调节平衡总成上设有采茶器，两个单体移动车并列设置，定位架的底部分别设置在两个单体移动车上；每个升降杆的下端穿过定位架与一个单体移动车固接，每个升降杆的上端铰接有液压箱，中间梁的两端分别与两个液压箱相铰接，中间梁的两端各设有一个弧形块，每个弧形块设在液压箱内，每个弧形块与其对应的中间梁的端部固接，每个弧形块的下端为朝向液压箱底部的弧形凸起端，每个液压箱内注入有油液，中间梁的两侧分别设有两个连接管，每个连接管的两端分别与两个液压箱相连通。本发明用于茶园。
Description
技术领域：
本发明涉及一种采茶机，具体涉及一种自走平衡式电动采茶机。
背景技术：
在社会经济高速发展的环境下人们的收入也在不断提高，高质量的生活已成为大多数人的追求，而饮茶就是其中的追求。无论是在饭店还是家里，饮茶已成为大多数 人饭前饭后的习惯。茶业在近几十年来发展得很快，无论是种植规模还是生产模式， 都发生了很大的变化。特别是采茶工作的改进，以前人工方式的采茶逐渐被采茶机取 代，而且采茶机的发展也有了一定的进步。目前市场上出现的自走式农用机械，几乎 都是用汽油机或者柴油机作为自走动力的来源，这种方式存在功率低、能耗高、污染 大、工作成本高的缺点。由于目前电动自行车技术越来越成熟可靠，而且电动自行车、 电动汽车、电动公交车等电动车越来越普及，所以电动自走式农用机械的发展将会越 来越快。
在近十年前，我国很多地方对茶叶的采摘还是依靠手工进行，虽然这样的劳动方式使茶叶的质量得到了保证，但其同样会使生产效率低下。而且茶叶有一个特点，就 是早采一天是宝，晚采一天是草，这就决定了手工采茶需要很大的劳动力才能把茶叶 及时采摘完。采茶地区因人工有限而种植面积扩大易出现人手不足的现象。基于该情 况，近十年来市场上出现了一些采茶机，但仍然存在着诸多不足。例如传统汽油采茶 机存在油耗多、噪音大、污染重、不灵活、操作受地势限制等此类缺点，不能满足无 公害和有机茶园的要求。为了节能环保，市场上又出现了单人操作或者双人操作的电 动采茶机，但是都是手提操作为主，这种方式对采茶工来说还是有一定的劳动强度和 不便性的。而且手提操作采茶机不容易把握好采茶的平衡度，这会对茶叶有一定的损 坏，影响到茶叶的质量，电动采茶机因自身平衡性不稳定，难以适用于不同地势的采 茶环境，导致采茶质量以及采茶效率难以平衡和兼顾。
发明内容：
为解决上述背景技术中提及的问题，本发明的目的在于提供一种自走平衡式电动采茶机。
一种自走平衡式电动采茶器，包括采茶器、自调节平衡总成和自走系统，自调节平衡总成设置在自走系统上，自调节平衡总成上设置有采茶器，自走系统包括转向框 架、定位架和两个单体移动车，两个单体移动车并列设置，转向框架设置在两个单体 移动车的前进端之间，定位架设置在转向框架的后方，定位架的底部分别设置在两个 单体移动车上；
所述自调节平衡总成包括中间梁、两个液压箱、两个连接管、两个弧形块和两个升降杆，所述两个升降杆竖直并列设置，每个升降杆的下端穿过定位架与一个单体移 动车固定连接，每个升降杆的上端铰接有一个液压箱，中间梁的两端分别与两个液压 箱相铰接，中间梁的两端各设置有一个弧形块，每个弧形块设置在液压箱内，每个弧 形块与其对应的中间梁的端部固定连接，每个弧形块的下端为朝向液压箱底部的弧形 凸起端，每个液压箱内注入有与弧形块相配合的油液，中间梁的两侧分别设置有两个 连接管，每个连接管的两端分别与两个液压箱相连通。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
一、本发明结构合理可行，能够实现自调平衡和自行走的效果，适用于多种地 势形态的茶园环境中，节省人力，既能够简化采茶的操作难度，还能够提高采茶的工 作效率。
二、本发明结构整体平衡稳定性能高，自平衡的调节过程无需人工监控，能够 根据具体地势环节实时快速调节。
三、本发明的自行走控制过程稳定且耐用，仅需要一名工作人员同旁监控即可，节省人力。
四、本发明采茶过程无人工介入，通过采茶器、输料组件和集茶筐相互配合实 现从采摘至收集过程实现无人介入的操作流程，适于批量操作，适用于大规模茶园的 采摘工作中。
五、本发明整体结构轻质，驱动力为清洁能源，绿色环保，节能减排。
附图说明：
为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。
图1为本发明的第一立体结构示意图；
图2为本发明的第二立体结构示意图；
图3为采茶器的第一立体结构示意图；
图4为采茶器的第二立体结构示意图；
图5为驱动机构的立体结构示意图；
图6为下刀片的立体结构示意图。
图7为自调节平衡总成的立体结构示意图；
图8为图7中A处的放大结构示意图；
图9为另一种自调节平衡总成的立体结构示意图；
图10为第一支撑架的立体结构示意图；
图11为第一支撑架的另一立体结构示意图；
图12为第二支撑架的立体结构示意图；
图13为转向框架的立体结构示意图；
图14为定位架的立体结构示意图；
图中，1-采茶器；1-1-顶部连接件；1-2-支撑外壳；1-3-上刀片；1-4-下刀片；1-6-驱动机构；1-6-1-底座；1-6-2-供电组件；1-6-3-主动齿轮；1-6-4-传动齿轮；1-6-5-被 动齿轮；1-6-6-圆柱体；1-6-7-环形槽；2-自调节平衡总成；2-1-中间梁；2-2-液压箱； 2-3-连接管；2-4-弧形块；2-5-升降杆；3-转向框架；3-1-横梁；3-2-立柱；4-定位架； 4-1-顶框体；4-2-侧框体；4-3-横杆；4-4-前置定位套；4-5-中间定位套；4-6-底部定位 孔；5-单体移动车；5-1-第一支撑架；5-1-1-前罩体；5-1-2-中间箱体；5-1-3-尾架；5-2- 第一前轮；5-3-第一后驱动轮；5-5-第二支撑架；5-6-第二前轮；5-7-第二后驱动轮； 5-8-第二驱动轮用控制器；6-连接孔；7-进茶口；8-出茶口；9-鼓风机；10-集茶筐； 11-输料组件；11-1-第一入料管；11-2-第二入料管；11-3-出料管；11-4-软管；12-缓 冲件；13-中央控制器；14-挡板；15-盖板；16-通孔；17-托板；18-镂空口；19-连接 杆；20-电源分路器；21-电池；22-升降杆用控制器。
具体实施方式：
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明 的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混 淆本发明的概念。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关 系不大的其他细节。
具体实施方式一：如图1至图14所示，本具体实施方式采用以下技术方案：本 实施方式包括采茶器1、自调节平衡总成2和自走系统，自调节平衡总成2设置在自 走系统上，自调节平衡总成2上设置有采茶器1，自走系统包括转向框架3、定位架 4和两个单体移动车5，两个单体移动车5并列设置，转向框架3设置在两个单体移 动车5的前进端之间，定位架4设置在转向框架3的后方，定位架4的底部分别设置 在两个单体移动车5上；
所述自调节平衡总成2包括中间梁2-1、两个液压箱2-2、两个连接管2-3、两个 弧形块2-4和两个升降杆2-5，所述两个升降杆2-5竖直并列设置，每个升降杆2-5 的下端穿过定位架4与一个单体移动车5固定连接，每个升降杆2-5的上端铰接有一 个液压箱2-2，中间梁2-1的两端分别与两个液压箱2-2相铰接，中间梁2-1的两端各 设置有一个弧形块2-4，每个弧形块2-4设置在液压箱2-2内，每个弧形块2-4与其对 应的中间梁2-1的端部固定连接，每个弧形块2-4的下端为朝向液压箱2-2底部的弧 形凸起端，每个液压箱2-2内注入有与弧形块2-4相配合的油液，中间梁2-1的两侧 分别设置有两个连接管2-3，每个连接管2-3的两端分别与两个液压箱2-2相连通。
本实施方式中的采茶器1的采茶宽度在800mm至860mm之间，采茶器1在自调 节平衡总成2的作用下采茶高度在1000mm至1200mm之间，采茶器1的采茶高度是 指所种茶带水平地面至圆弧剪切面最高处的距离；剪切面的形状呈圆弧形设置，圆弧 剪切面最低处至最高处的距离在60mm至80mm之间，采茶器1的采茶性能具有通用 性，适用于大多数茶带。
具体实施方式二：本实施方式为具体实施方式一的进一步限定，弧形块2-4的上端为朝向液压箱2-2顶部的弧形凹陷端，即弧形块2-4的纵向截面形状为月牙形。
本实施方式的中间梁2-1、两个液压箱2-2、两个连接管2-3、两个弧形块2-4和 两个升降杆2-5相互配合具有配合采茶器1的自调节效果。在具体使用过程中，液压 箱2-2与中间梁2-1的连接处设置有密封圈，实现密封效果，保证液压箱充入油液后 装配处不漏液。将油液充入液压箱中，两个液压箱2-2通过两个连接管2-3相连通， 当充入的油液达到一定量后，弧形块2-4就会受到液压力的作用，由于弧形块2-4的 自身形状使其始终保持与油液面平行的状态。无论本发明是在平地路面还是斜坡路 面，液压箱2-2内的油液面始终保持水平从而确保弧形块2-4与液压面平行的位置， 而采茶器1固定安装在中间梁2-1上，中间梁2-1与处于油液中漂浮状态的弧形块2-4 相连接，从而实现中间梁2-1上采茶器1处于各种地势情况下的平稳性。
本实施方式中自调节平衡总成2通过两个升降杆2-5来维持采茶的平衡，两个升降杆2-5配合设置有升降杆用控制器22，二者相配合的过程为现有技术。通过调节左 右设置的两个升降杆2-5的升降动作来调节采茶器1的平衡度。两个升降杆2-5带动 中间梁2-1的升降和左右倾斜，因为采茶器1固定安装在中间梁2-1上，所以两个升 降杆2-5相互配合带动采茶器1的升降和左右倾斜。当采茶高度改变时，采茶器1升 高或者下降通过调节升降杆来实现。当采茶器1需要向左边倾斜时，控制左边的升降 杆2-5比右边的低，当采茶器1需要向右边倾斜时，控制左边的升降杆2-5比右边的 高，当需要调整倾斜度则通过调整左右升降杆2-5顶部之间的距离来实现。左右升降 杆2-5的升降是由直流减速电机提供动力的，而升降杆控制器控制的是直流减速电机 的转速和启停，也就是说，升降杆用控制器22控制左右升降杆的升降。与升降杆2-5 配合的底座安装在自走系统上，并且由自走系统支撑自调节平衡总成2。采茶器1能 采茶的高度为964～1364mm，所以左右升降杆2-5的运动行程是500mm，即左右升降 杆2-5顶部从最低点运动至最高点的距离为500mm。
具体实施方式三：本实施方式为具体实施方式一的进一步限定，如图11所示， 自调节平衡总成2还具有另一种结构形式，即中间梁2-1的两端分别设置有一个匚字 形连接框2-6，每个匚字形连接框2-6内设置有升降杆2-5，升降杆2-5的上端与匚字 形连接框2-6的两侧内壁相铰接。该结构形式自调节平衡总成2适用于较平缓的茶园 环境中。
本实施方式中升降杆2-5为现有产品，优选为电动升降杆，即为就是电动推杆， 电动推杆包括直流减速电机、蜗杆、推杆、轴承、外壳和底座。电动推杆配合设置有 升降杆用控制器22，用于控制电动推杆的升起和下降动作。
本实施方式中自调节平衡总成2通过两个升降杆2-5来维持采茶的平衡，通过调节左右设置的两个升降杆2-5的升降动作来调节采茶器1的平衡度。两个升降杆2-5 带动中间梁2-1的升降和左右倾斜，因为采茶器1固定安装在中间梁2-1上，所以两 个升降杆2-5相互配合带动采茶器1的升降和左右倾斜。当采茶高度改变时，采茶器 1升高或者下降通过调节升降杆来实现。当采茶器1需要向左边倾斜时，控制左边的 升降杆2-5比右边的低，当采茶器1需要向右边倾斜时，控制左边的升降杆2-5比右 边的高，若要调整倾斜度则通过调整左右升降杆2-5顶部之间的距离来实现。左右升 降杆2-5的升降是由直流减速电机提供动力的，而升降杆控制器控制的是直流减速电 机的转速和启停，也就是说，升降杆用控制器22控制左右升降杆的升降。与升降杆 2-5配合的底座安装在自走系统上，并且由自走系统支撑自调节平衡总成2。采茶器1 能采茶的高度为964～1364mm，所以左右升降杆2-5的运动行程是500mm，即左右升 降杆2-5顶部从最低点运动至最高点的距离为500mm。
具体实施方式四：本实施方式为具体实施方式一、二或三的进一步限定，采茶器 1包括顶部连接件1-1、支撑外壳1-2、上刀片1-3、下刀片1-4、刀片用支撑片和驱动 机构1-6，支撑外壳1-2的顶部设置有顶部连接件1-1，支撑外壳1-2的前端加工有进 茶口7，支撑外壳1-2的底部加工有安装口，上刀片1-3固定连接在安装口内，刀片 用支撑片设置在支撑外壳1-2上且其处于安装口的下方，刀片用支撑片上滑动配合有 下刀片1-4，支撑外壳1-2的后端加工有两个出茶口8，驱动机构1-6设置在支撑外壳 1-2的后端处，驱动机构1-6与下刀片1-4相连接。
进一步的，驱动机构1-6包括底座1-6-1、供电组件1-6-2、主动齿轮1-6-3、传动 齿轮1-6-4、被动齿轮1-6-5和圆柱体1-6-6，底座1-6-1水平设置在支撑外壳1-2的后 端处，供电组件1-6-2设置在底座1-6-1上，主动齿轮1-6-3套装在供电组件1-6-2的 输出端，被动齿轮1-6-5与圆柱体1-6-6同轴连接，主动齿轮1-6-3与传动齿轮1-6-4 相啮合，传动齿轮1-6-4与被动齿轮1-6-5相啮合，圆柱体1-6-6的外圆周壁上加工有 一圈环形槽1-6-7，环形槽1-6-7配合设置有连接杆19，连接杆19的一端设置在环形 槽1-6-7内且二者滑动配合，连接杆19的另一端与下刀片1-4固定连接。
进一步的，供电组件1-6-2包括电机和电子式控制器，电机和电子式控制器均为现有产品，电机为无刷直流电机，电子式控制器控制电机的开启、闭合和转速，电子 式控制器和电机之间的控制原理与现有电子式控制器和电机之间的控制原理相同。
进一步的，连接杆19与环形槽1-6-7相配合的一端为锥形端。
本实施方式中圆柱体1-6-6通过供电组件1-6-2驱动，通过主动齿轮1-6-3、传动齿轮1-6-4、被动齿轮1-6-5相互配合带动圆柱体1-6-6转动。
本实施方式中连接杆19为圆柱形杆体。
本实施方式中的采茶器1为一种往复切割式双层齿状刀片剪切机构，上刀片1-3和下刀片1-4均为圆弧形刀片，上刀片1-3和下刀片1-4的弯曲程度与支撑外壳1-2 的弯曲程度相配合。
本实施方式中上刀片1-3和下刀片1-4相互配合形成单动式双层齿状刀片，上刀片1-3和下刀片1-4的厚度为2mm，上刀片1-3和下刀片1-4相紧贴设置。上刀片1-3 是固定刀片，固定安装在支撑外壳1-2的底部的安装口处，配合下刀片1-4剪切茶叶。 下刀片1-4是运动片，下刀片1-4处于支撑外壳1-2后端的一端为刀尾端，下刀片1-4 刀尾端处设置有连接杆19，连接杆19的一端嵌入环形槽1-6-7内，当圆柱体1-6-6 转动时，圆柱体1-6-6的环形槽1-6-7转动从而推动连接杆19，进而推动下刀片1-4 作出直线往复运动。
本实施方式的下刀片1-4还配合设置有刀片用支撑片，刀片用支撑片固定安装在支撑外壳1-2的底部，用于支撑处于动态运动的下刀片1-4。
本实施方式的驱动机构1-6配合上刀片1-3和下刀片1-4的工作原理为：
驱动机构1-6为圆柱凸轮机构，供电组件1-6-2电机通电，电机的输出轴旋转带 动主动齿轮1-6-3同步转动，主动齿轮1-6-3通过传动齿轮1-6-4带动被动齿轮1-6-5 同步转动，被动齿轮1-6-5带动圆柱体1-6-6同步转动，圆柱体1-6-6转动通过环形槽 1-6-7带动连接杆19移动，由于连接杆19与下刀片1-4为一体连接关系，下刀片1-4 在连接杆19的带动下作出直线往复运动，处于动态的下刀片1-4与处于静态的上刀 片1-3相互紧贴配合实现对茶树顶部茶叶的剪切，由于采茶过程为前行的动态过程， 所以剪切过的茶叶会被堆积支撑外壳1-2内。
具体实施方式五：本实施方式为具体实施方式四的进一步限定，采茶器1还配合设置有两个鼓风机9，两个鼓风机9并列设置在支撑外壳1-2的进茶口7处，每个鼓 风机9的出风口与支撑外壳1-2的内部相连通。
本实施方式中采茶器1将剪切后的茶叶配合鼓风机9实现定向收集，鼓风机9 的最佳设置个数为两个，进茶口7的两端分别竖直设置有两个盖板15，每个盖板上 加工有通孔16，每个盖板的前端设置有托板17，两个鼓风机9分别设置在两个托板 17上，每个鼓风机9的出风端与其靠近的通孔16相连通。鼓风机9产生的风力吹动 采摘过的茶叶集中至支撑外壳1-2的后端，便于为集中收纳茶叶提供动力。
本实施方式中鼓风机9为由电机、轴、联轴器、轴承、叶轮、轴套、鼓风机箱体 和底座组成的现有产品，其工作原理是多个工作叶片在旋转的情况下产生离心力，离 心力带动周围的空气产生风力，从而进行吹风的工作，该工作原理与现有鼓风机的工 作原理相同。
本实施方式中鼓风机9内配合使用的电机通电在12V直流电压的工况下，其功 率为3W，转速为400r/min，根据相关公式得出电机轴的转矩为0.0716N·m。因为鼓 风机9中叶轮与电机轴是同步的，而且动力在传递过程中无功率损失，所以叶轮的转 矩也为0.0716N·m。因为叶片与叶轮为一体，因此单片叶片的转矩为0.0716N·m， 又由于叶片一共有15片，所以叶片的转矩为1.074N·m。在功率不变的情况下，扭 矩和转速成反比例关系，即转速增大，扭矩减小，转速减小，扭矩增大。因为采茶器 1配合的供电组件1-6-2中电机最大工作电压为12V，所以电机通入电流0.25A，在 12V直流电压的情况下，叶片的转速为最大转速即400r/min，转矩为最小转矩即1.074 N·m。这样的转矩足够带动周围的空气运动，能产生足够的风压吹动剪切过的茶叶， 能够满足工作需求。
具体实施方式六：本实施方式为具体实施方式一、二、三、四或五的进一步限定，本实施方式中支撑外壳1-2的后端为朝向支撑外壳1-2前端凹陷的端部，凹陷端部的 两侧设置有两个出茶口8，即朝向进茶口7的端面为中间凸起两端凹陷的弧面，如此 设置的结构能够确保从进茶口7持续进入的茶叶直接堆积在支撑外壳1-2后端的两个 出茶口8处，便于出茶口8的茶叶量充足稳定，实现快速高效的集茶过程。
具体实施方式七：本实施方式为具体实施方式一、二、三、四、五或六的进一步 限定，第一移动车和采茶器1之间配合设置有输料组件11，输料组件11包括第一入 料管11-1、第二入料管11-2、出料管11-3和软管11-4，第一入料管11-1的一端与两 个出茶口8中的一个所述出茶口8相连通，第二入料管11-2的一端与两个出茶口8 中的另一个所述出茶口8相连通，第二入料管11-2的另一端与第一入料管11-1的管 壁相连接，第一入料管11-1的另一端通过出料管11-3与软管11-4的一端相连通，软 管11-4的另一端为出茶端，出茶端朝向集茶筐10设置。
本实施方式中鼓风机9产生的风力吹动采摘过的茶叶集中至支撑外壳1-2的后端，通过输料组件11进入集茶筐10内。鼓风机9配合设置有鼓风机用控制器，用于 控制鼓风机9的开启和转速。
本实施方式中软管11-4的设置能够实现多角度转向的效果，扩大收茶的角度， 同时还能够扩大收茶的操作范围，使软管11-4还能够配合其他位置的收纳袋、收纳 箱或其他形式的收纳结构进行茶叶集中收纳的过程。
本实施方式中输料组件11另一种结构形式为织布或其他柔性材料制成的整体软质的输料组件，即第一入料管11-1、第二入料管11-2、出料管11-3和软管11-4均为 柔性布料制成的管体。
具体实施方式八：本实施方式为具体实施方式一、二、三、四、五、六或七的进 一步限定，本实施方式中上刀片1-3和下刀片1-4均匀弧形刀片，弧形刀片朝向转向 框架3的一端为刀刃端，刀刃端为多个刀齿，刀齿为尖头齿。
本实施方式中下刀片1-4处于上刀片1-3和刀片用支撑片之间，下刀片1-4沿其 厚度方向加工有多个镂空口18，多个镂空口18的设置既不影响上刀片1-3的切割强 度，还能够有效减小上刀片1-3和下刀片1-4之间相对运动产生的摩擦阻力，从而降 低摩擦热。
进一步的，上刀片1-3、下刀片1-4和刀片用支撑片之间涂抹有润滑油，以减小 摩擦和提高下刀片1-4的运动速率，从而确保采茶器1的采茶性能稳定持久。
具体实施方式九：本实施方式为具体实施方式一、二、三、四、五、六、七或八 的进一步限定，自调节平衡总成2起到支撑采茶器1的作用，采茶器1通过自调节平 衡总成2的两个升降杆2-5实现上升和下降动作。
进一步的，升降杆2-5为现有电动升降杆，利用电动升降杆进行高度调节工作， 直接控制采茶器1的工作高度和工作倾斜度，以保持剪切线的平衡。
具体实施方式十：本实施方式为具体实施方式九的进一步限定，中间梁2-1沿其长度方向加工有与采茶器1相配合的多个连接孔6。采茶器1上的顶部连接件1-1与 多个连接孔6可拆卸连接。
进一步的，顶部连接件1-1包括矩形支撑架，矩形支撑架竖直设置在采茶器1的 顶部，矩形支撑架朝向采茶器1前端的一侧设置有多个凸块，凸块与连接孔6一一对 应设置，每个凸块沿其高度方向设置有插孔，插孔内设置有卡条，连接孔6的孔径小 于卡条的长度。具体装配过程为将凸块插入其对应的连接孔6后，再将每个凸块对应 的卡条穿过凸块并贴紧在中间梁2-1的外壁上，从而完成顶部连接件1-1与中间梁2-1 之间的可拆卸连接过程。
具体实施方式十一：本实施方式为具体实施方式一、二、三、四、五、六、七、 八、九或十的进一步限定，本实施方式中两个单体移动车5分别为第一移动车和第二 移动车，第一移动车包括第一支撑架5-1、第一前轮5-2、第一后驱动轮5-3和第一驱 动轮用控制器，所述第一前轮5-2和第一后驱动轮5-3分别设置在第一支撑架5-1底 部的前端和后端，第一驱动轮用控制器固定安装在第一支撑架5-1内且其与第一后驱 动轮5-3相连接，所述转向框架3的一端穿过第一支撑架5-1与第一前轮5-2相连接， 第一支撑架5-1的后端顶部设置有集茶筐10；
第二移动车包括第二支撑架5-5、第二前轮5-6、第二后驱动轮5-7和第二驱动轮用控制器，所述第二前轮5-6和第二后驱动轮5-7分别设置在第二支撑架5-5底部的 前端和后端，第二驱动轮用控制器固定安装在第二支撑架5-5内且其与第二后驱动轮 5-7相连接，所述转向框架3的另一端穿过第二支撑架5-5与第二前轮5-6相连接。
本实施方式中自走系统具有自走和转向作用，其中第一移动车的第一支撑架5-1内固定安装有电池21和第一驱动轮用控制器，第一支撑架5-1的后端设置有电源分 路器20和集茶筐10，第一支撑架5-1的顶面中间与定位架4相连接。第一支撑架5-1 通过第一后驱动轮5-3和第一前轮5-2将整机的重力传给大地，第一后驱动轮5-3和 第一前轮5-2承受整机的重力，保证整机的通过性并且起到缓冲减震的作用。
进一步的，第一支撑架5-1的后端和第二支撑架5-5的后端均设置有缓冲件12， 具体为第一后驱动轮5-3的两侧分别设置有缓冲件12，缓冲件12具体为弹簧，起到 减震效果，用于过滤或者缓冲路面传来的激励力，从而保证整机行驶的平顺性。
进一步的，第一后驱动轮5-3的驱动方式采用轮毂电机，轮毂电机为一种无刷直流电机，通过第一驱动轮用控制器控制轮毂电机的转速和启停。轮毂电机通过电池 21给整机提供电力，具体分为用电和充电两种工作情况。同理于第二后驱动轮5-7 的设置结构，第一后驱动轮5-3和第二后驱动轮5-7的结构相同，工作原理相同。
具体实施方式十二：本实施方式为具体实施方式十一的进一步限定，第一支撑架5-1包括前罩体5-1-1、中间箱体5-1-2和尾架5-1-3，前罩体5-1-1包括上盖和两个侧 板，上盖的两侧固定连接有两个侧板，每个侧板上加工减重方孔，减重方孔内设置有 加强肋条，前罩体5-1-1内用于安装第一前轮5-2，对第一前轮5-2起到防护效果。中 间箱体5-1-2的一侧面敞口设置，另一侧面加工有多个散热孔，用于安装电池21，尾 架5-1-3内用于安装第一后驱动轮5-3，尾架5-1-3的顶部用于收集茶叶提供空间。同 理于第二支撑架5-5的结构设置形式。
本实施方式中第一支撑架5-1经过多次试验得到的最佳尺寸是长度为1600mm、 宽度为280mm、高度为325mm。第一支撑架5-1整体结构为钢质架体，加强肋条均 为空心杆体结构，尾架5-1-3上还设置有电源分路器20。
具体实施方式十三：本实施方式为具体实施方式一、二、三、四、五、六、七、 八、九、十、十一或十二的进一步限定，转向框架3包括横梁3-1和两个立柱3-2， 横梁3-1水平设置，两个立柱3-2分别竖直设置在横梁3-1的两端，每个立柱3-2的 上端与横梁3-1固定连接，每个立柱3-2的下端与其对应的单体移动车5相连接，两 个立柱3-2中任一一个立柱3-2上设置有中央控制器13。电源分路器20与中央控制 器13相配合设置。
本实施方式中两个立柱3-2均设置有转向把手，两个立柱3-2中一个立柱3-2的 转向把手上设置有中央控制器13，两个立柱3-2中另一个立柱3-2的转向把手用于工 作人员把持。
本实施方式中立柱3-2为圆柱杆，第一支撑架5-1前端或第二支撑架5-5前端加 工有与立柱3-2相配合的安装孔，立柱3-2上套装有轴承，立柱3-2通过轴承与安装 孔相连接，立柱3-2处于第一支撑架5-1内的端部连接有第一前轮5-2。
进一步的，一个立柱3-2和第一前轮5-2之间设置有一个缓冲弹簧，另一个立柱 3-2和第二前轮5-6之间设置有另一缓冲弹簧。缓冲弹簧的设置能够辅助第一前轮5-2 和第二前轮5-6将路面传来的激励力过滤或缓冲，从而使整机平顺行驶。
具体实施方式十四：本实施方式为具体实施方式一、二、三、四、五、六、七、 八、九、十、十一、十二或十三的进一步限定，定位架4为定位刚架，定位架4包括 顶框体4-1和两个侧框体4-2，顶框体4-1水平设置，两个侧框体4-2分别固定连接在 顶框体4-1的两端，每个侧框体4-2朝向转向框架3的一侧设置有横杆4-3，横杆4-3 上设置有配合立柱3-2的前置定位套4-4，每个侧框体4-2内设置有配合升降杆2-5 的中间定位套4-5，每个侧框体4-2的底部设置有配合升降杆2-5的底部定位孔4-6， 每个侧框体4-2的底部竖直设置有多个挡板14，多个挡板14均布在定位孔4-6的周 围，升降杆2-5从上至下依次穿过中间定位套4-5和底部定位孔4-6与单体移动车5 相连接。
进一步的，组成定位架4的顶框体4-1和两个侧框体4-2的厚度薄，有利于降低 定位架4的整体重量，最佳厚度值为2mm。
进一步的，侧框体4-2为片状框体。侧框体4-2由顶条和两个侧条形成匚字形框体，顶条的两端竖直并列设置有两个侧条，顶条和每个侧条之间设置有斜撑杆。
进一步的，横杆4-3和一个侧条交汇处设置有矩形支撑框，矩形支撑框包括四个第一斜置肋条，在最大限度的减轻定位架4的重量前提下，四个第一斜置肋条的设置 是为了加强横杆4-3和侧条的连接强度。
进一步的，横杆4-3和另一个侧条交汇处设置有两个第二斜置肋条，用于加强横杆4-3和该侧条的连接强度。
具体实施方式十五：本实施方式为具体实施方式一、二、三、四、五、六、七、 八、九、十、十一、十二、十三或十四的进一步限定，两个单体移动车5配合设置有 制动系统，提升本发明使用过程中的应急性，提高安全操作性能。制动系统包括前盘 刹式制动器和后盘刹式制动器，第一移动车和第二移动车配合设置有前盘刹式制动器 和后盘刹式制动器，前盘刹式制动器和后盘刹式制动器的结构相同，后盘刹式制动器 包括制动盘、制动钳、制动摩擦片、制动钳活塞、制动活塞壳体、分泵、制动液软管、 油管和制动把手，盘刹式制动器为液压控制型结构。制动系统的工作原理是通过固定 卡钳将制动块上的制动摩擦片夹紧制动盘，以此产生摩擦阻力而制动。
本实施方式中制动系统的工作过程为：
制动时，工人拉压制动把手，被压的油液通过油管进入到内、外两油缸中，液压 推动油缸中的活塞，导致活塞将两制动块的制动摩擦片压紧制动盘，由此产生摩擦力 矩使制动盘停止转动，从而达到制动目的；不制动时，工人放松制动把手，制动块和 活塞在弹簧弹力与密封圈弹力的作用下回到初始位置，在该情况下，制动盘与制动摩 擦片之间的间隙每边为0.1mm左右，该距离足以解除制动，能够保证制动盘正常转 动。盘刹式制动器的结构与现有盘刹式制动器结构相同，工作原理与现有盘刹式制动 器结构相同。
本实施方式中第一前轮5-2和第二前轮5-6之间设置有前盘刹式制动器，第一后驱动轮5-3和第二后驱动轮5-7之间设置有后盘刹式制动器。前盘刹式制动器和后盘 刹式制动器均为定钳盘刹式制动器。前制动器制动时同时制动两个前轮，后制动器制 动时同时制动两个后轮。前后制动器的制动把手安装在转向框架3转向把手上，前制 动器在上，后制动器在下，两者都在中央控制器13的左边。制动、转向、调速和启 停等所有的操作均在转向框架3上完成，方便工作人员操作。
具体实施方式十六：本实施方式为具体实施方式一、二、三、四、五、六、七、 八、九、十、十一、十二、十三、十四或十五的进一步限定，本发明配合设置有控制 系统，控制系统包括中央控制器13、电源分路器20、电池21、第一驱动轮用控制器、 第二驱动轮用控制器、电子式控制器、升降杆用控制器22和鼓风机用控制器。电池21用于为控制系统供电，电池21通过电源分路器20与中央控制器13、第一驱动轮 用控制器、第二驱动轮用控制器、电子式控制器、升降杆用控制器22和鼓风机用控 制器相连接。中央控制器13分别与第一驱动轮用控制器、第二驱动轮用控制器、电 子式控制器、升降杆用控制器22和鼓风机用控制器电连接，中央控制器13发出指令 用于控制第一驱动轮用控制器、第二驱动轮用控制器、电子式控制器、升降杆用控制 器22和鼓风机用控制器，从而实现控制转向框架3、定位架4、第一移动单车和第二 移动单车的过程。中央控制器13的位置便于工作人员操作，工作人员的工作内容是 在中央控制器13上操作以控制采茶的工况，包括转弯、制动、收茶、检查和观察的 跟随工作，减轻了工作人员的劳动强度。控制系统的工作原理与现有技术中的控制系 统的工作原理相同。
本实施方式中控制系统通过电路设计和控制布局将各控制部分集成到中央控制器13，中央控制器13和制动把手安装在转向框架3上，使全部操作在转向框架3上 完成。
具体实施方式十七：本实施方式为具体实施方式一、二、三、四、五、六、七、 八、九、十、十一、十二、十三、十四、十五或十六的进一步限定，自走系统包括转 向框架3、定位架4和两个单体移动车5，通过自走系统中转向框架3、定位架4和 两个单体移动车5相互配合实现陡坡攀爬的过程以及广角转向的过程。
本实施方式中自走系统能够使本发明爬坡有力，安全稳定，整体重量轻质，节能减排，配合电池型号为72V40AH锂电池的续航里程为110公里。
具体实施方式十八：本实施方式为具体实施方式一、二、三、四、五、六、七、 八、九、十、十一、十二、十三、十四、十五、十六或十七的进一步限定，本实施方 式中自走平衡式电动采茶机的功能如下：
一、自动化采茶操作，通过采茶器1中顶部连接件1-1、支撑外壳1-2、上刀片 1-3、下刀片1-4、刀片用支撑片和驱动机构1-6相互配合能够实现采摘快慢操作的速 率可调的过程。
二、收茶操作，其收茶速率通过鼓风机9控制调节。
三、平衡升降操作，通过自调节平衡总成2的中间梁2-1、两个液压箱2-2、两 个连接管2-3、两个弧形块2-4和两个升降杆2-5实现对采茶器1平衡升降的过程。
四、自走操作，通过自走系统包括转向框架3、定位架4和两个单体移动车5相 互配合实现整机行走速率的快慢操作过程。
五、转弯操作，通过转向框架3和自调节平衡总成2相配合能够实现避过障碍路 面的操作过程。
结合本发明的整体结构以及有益效果说明以下实施例：
实施例一：本实施例中配合采茶器1使用的驱动机构1-6包括底座1-6-1、供电 组件1-6-2、主动齿轮1-6-3、传动齿轮1-6-4、被动齿轮1-6-5和圆柱体1-6-6。驱动 机构1-6通过多次试验得到的最佳设置参数如下：
本实施例中供电组件1-6-2包括电机，电机为无刷直流电机，市场可购买到的现有产品。电机输出轴直径为8mm，长22mm。电机输出轴配合的主动齿轮1-6-3，主 动齿轮1-6-3的外径为50mm，内径为42mm，中径为46mm，齿厚8mm，齿数为23。 传动齿轮1-6-4设置在主动齿轮1-6-3和被动齿轮1-6-5之间，传动齿轮1-6-4的外径 为45mm，内径37mm，中径41mm，齿厚8mm，齿数为18，其所在轴直径8mm， 长34mm。被动齿轮1-6-5的外径为40mm，内径为32mm，中径为36mm，齿厚8mm， 齿数为19。圆柱体1-6-6的直径为40mm，长度为50mm，其所在轴直径为8mm，长 度为94.06mm。圆柱体1-6-6上的环形槽1-6-7的槽宽为11mm，槽深为6mm，环形 槽1-6-7沿圆柱体1-6-6长度方向轨迹从前至后的距离为30mm，这也决定了下刀片 1-4直线往复运动的距离为30mm。连接件19的直径为11mm，高度为20mm，连接 件19与下刀片1-4一体连接，连接件19插入环形槽1-6-7的一端为倒角结构，使驱 动机构1-6通过连接件19与下刀片1-4稳定连接，从而确保下刀片1-4的直线往复运 动持续顺利进行。
本实施例中电机的工作效率决定采茶器1的工作效率，主动齿轮1-6-3齿数为23，传动齿轮1-6-4齿数为18，被动齿轮1-6-5齿数为19，电机轴转速即为电机轴齿轮转 速。当电机以12V直流电压工作时，主动齿轮1-6-3转速为1150r/min，通过齿轮传 动比公式得出传动齿轮1-6-4的转速为1470r/min，进而求得圆柱凸轮轴齿轮转速为 1390r/min。同理，当电机以24V直流电压工作时，主动齿轮1-6-3转速为2300r/min， 将已知数据带入齿轮传动比公式得出传动齿轮1-6-4的转速为2940r/min，进而求得被 动齿轮1-6-5转速为2780r/min。当然，电机的工作情况不止这两种转速状态，因为有 采茶器1对应的控制器控制该电机。当电机的最大工作电压是24V，最大工作转速是 2300r/min时，通过相关计算得出采茶器1的最大采茶速率是2783次/min。本实施例 未提及的结构及连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。
实施例二：本实施例中上刀片1-3和下刀片1-4多次试验得到的最佳设置参数如下：
下刀片1-4为多刀齿结构的刀片，每个刀齿的形状为三角形，下刀片1-4共有50 个三角形刀齿，按刀片压成平面状态时，刀齿的底边为16.50mm，底边至外尖的距离 为30mm，当下刀片1-4弯曲成圆弧形刀片，即为其最终使用时的结构状态时，下刀 片1-4两端之间距离为840mm，下刀片1-4竖直面最低处至最高处的距离为70mm， 下刀片1-4所在圆弧面的半径为1295mm。上刀片1-3的弯曲程度与下刀片1-4相同。 上刀片1-3共有51个三角形刀齿，上述实施例一已经提到，通过环形槽1-6-7长度方 向轨迹从前至后的距离为30mm，对应的，下刀片1-4直线往复运动的行程为30mm。 对于上刀片1-3和下刀片1-4剪切茶叶的过程，用下刀片1-4单个三角刀口和上刀片 1-3两相邻三角刀口说明以下过程：
当下刀片1-4处于运动的初始位置时，下刀片1-4三角刀口外尖沿线与上刀片1-3三角刀口的底边共线，并且其中垂线与上刀片1-3两相邻三角刀口的中垂线共线。当 下刀片1-4运动时，下刀片1-4三角刀口出来，其左右两条切茶齿边与上刀片1-3两 相邻三角刀口的两相邻切茶齿边呈交叉状态并且紧压一起，随着下刀片1-4继续运动， 相互交叉并且紧压一起的切茶齿边就能够剪切茶叶。当下刀片1-4运动到最大行程即30mm时，下刀片1-4三角刀口底边与上刀片1-3三角刀口外尖沿线共线，此时下刀 片1-4三角刀口恰好补完上刀片1-3刀口处的三角空口。下刀片1-4走完最大行程后， 其以出来的速度收回到初始位置，然后继续如此循环，这就是上刀片1-3和下刀片1-4 剪切茶叶的过程。本实施例未提及的结构及连接关系与具体实施方式一、二、三或四 相同。
Claims (10)
1.一种自走平衡式电动采茶机，其特征在于：包括采茶器(1)、自调节平衡总成(2)和自走系统，自调节平衡总成(2)设置在自走系统上，自调节平衡总成(2)上设置有采茶器(1)，自走系统包括转向框架(3)、定位架(4)和两个单体移动车(5)，两个单体移动车(5)并列设置，转向框架(3)设置在两个单体移动车(5)的前进端之间，定位架(4)设置在转向框架(3)的后方，定位架(4)的底部分别设置在两个单体移动车(5)上；
所述自调节平衡总成(2)包括中间梁(2-1)、两个液压箱(2-2)、两个连接管(2-3)、两个弧形块(2-4)和两个升降杆(2-5)，所述两个升降杆(2-5)竖直并列设置，每个升降杆(2-5)的下端穿过定位架(4)与一个单体移动车(5)固定连接，每个升降杆(2-5)的上端铰接有一个液压箱(2-2)，中间梁(2-1)的两端分别与两个液压箱(2-2)相铰接，中间梁(2-1)的两端各设置有一个弧形块(2-4)，每个弧形块(2-4)设置在液压箱(2-2)内，每个弧形块(2-4)与其对应的中间梁(2-1)的端部固定连接，每个弧形块(2-4)的下端为朝向液压箱(2-2)底部的弧形凸起端，每个液压箱(2-2)内注入有与弧形块(2-4)相配合的油液，中间梁(2-1)的两侧分别设置有两个连接管(2-3)，每个连接管(2-3)的两端分别与两个液压箱(2-2)相连通。
2.根据权利要求1所述的一种自走平衡式电动采茶机，其特征在于：采茶器(1)包括顶部连接件(1-1)、支撑外壳(1-2)、上刀片(1-3)、下刀片(1-4)、刀片用支撑片和驱动机构(1-6)，支撑外壳(1-2)的顶部设置有顶部连接件(1-1)，支撑外壳(1-2)的前端加工有进茶口(7)，支撑外壳(1-2)的底部加工有安装口，上刀片(1-3)固定连接在安装口内，刀片用支撑片设置在支撑外壳(1-2)上且其处于安装口的下方，刀片用支撑片上滑动配合有下刀片(1-4)，支撑外壳(1-2)的后端加工有两个出茶口(8)，驱动机构(1-6)设置在支撑外壳(1-2)的后端处，驱动机构(1-6)与下刀片(1-4)相连接。
3.根据权利要求2所述的一种自走平衡式电动采茶机，其特征在于：两个单体移动车(5)分别为第一移动车和第二移动车，第一移动车包括第一支撑架(5-1)、第一前轮(5-2)、第一后驱动轮(5-3)和第一驱动轮用控制器，所述第一前轮(5-2)和第一后驱动轮(5-3)分别设置在第一支撑架(5-1)底部的前端和后端，第一驱动轮用控制器固定安装在第一支撑架(5-1)内且其与第一后驱动轮(5-3)相连接，所述转向框架(3)的一端穿过第一支撑架(5-1)与第一前轮(5-2)相连接，转向框架(3)的后端顶部设置有集茶筐(10)；
第二移动车包括第二支撑架(5-5)、第二前轮(5-6)、第二后驱动轮(5-7)和第二驱动轮用控制器，所述第二前轮(5-6)和第二后驱动轮(5-7)分别设置在第二支撑架(5-5)底部的前端和后端，第二驱动轮用控制器固定安装在第二支撑架(5-5)内且其与第二后驱动轮(5-7)相连接，所述转向框架(3)的另一端穿过第二支撑架(5-5)与第二前轮(5-6)相连接。
4.根据权利要求3所述的一种自走平衡式电动采茶机，其特征在于：第一移动车和采茶器(1)之间配合设置有输料组件(11)，输料组件(11)包括第一入料管(11-1)、第二入料管(11-2)、出料管(11-3)和软管(11-4)，第一入料管(11-1)的一端与两个出茶口(8)中的一个所述出茶口(8)相连通，第二入料管(11-2)的一端与两个出茶口(8)中的另一个所述出茶口(8)相连通，第二入料管(11-2)的另一端与第一入料管(11-1)的管壁相连接，第一入料管(11-1)的另一端通过出料管(11-3)与软管(11-4)的一端相连通，软管(11-4)的另一端为出茶端，出茶端朝向集茶筐(10)设置。
5.根据权利要求1所述的一种自走平衡式电动采茶机，其特征在于：中间梁(2-1)沿其长度方向加工有与采茶器(1)相配合的多个连接孔(6)。
6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的一种自走平衡式电动采茶机，其特征在于：采茶器(1)还配合设置有两个鼓风机(9)，两个鼓风机(9)并列设置在支撑外壳(1-2)的进茶口(7)处，每个鼓风机(9)的出风口与支撑外壳(1-2)的内部相连通。
7.根据权利要求2所述的一种自走平衡式电动采茶机，其特征在于：上刀片(1-3)和下刀片(1-4)均匀弧形刀片，弧形刀片朝向转向框架(3)的一端为刀刃端，刀刃端为多个刀齿，刀齿为尖头齿。
8.根据权利要求2所述的一种自走平衡式电动采茶机，其特征在于：驱动机构(1-6)包括底座(1-6-1)、供电组件(1-6-2)、主动齿轮(1-6-3)、传动齿轮(1-6-4)、被动齿轮(1-6-5)和圆柱体(1-6-6)，底座(1-6-1)水平设置在支撑外壳(1-2)的后端处，供电组件(1-6-2)设置在底座(1-6-1)上，主动齿轮(1-6-3)套装在供电组件(1-6-2)的输出端，被动齿轮(1-6-5)与圆柱体(1-6-6)同轴连接，主动齿轮(1-6-3)与传动齿轮(1-6-4)相啮合，传动齿轮(1-6-4)与被动齿轮(1-6-5)相啮合，圆柱体(1-6-6)的外圆周壁上加工有一圈环形槽(1-6-7)，环形槽(1-6-7)配合设置有连接杆，连接杆的一端设置在环形槽(1-6-7)内且二者滑动配合，连接杆的另一端与下刀片(1-4)相连接。
9.根据权利要求1所述的一种自走平衡式电动采茶机，其特征在于：转向框架(3)包括横梁(3-1)和两个立柱(3-2)，横梁(3-1)水平设置，两个立柱(3-2)分别竖直设置在横梁(3-1)的两端，每个立柱(3-2)的上端与横梁(3-1)固定连接，每个立柱(3-2)的下端与其对应的单体移动车(5)相连接，两个立柱(3-2)中任一一个立柱(3-2)上设置有中央控制器(13)。
10.根据权利要求1或9所述的一种自走平衡式电动采茶机，其特征在于：定位架(4)为定位刚架，定位架(4)包括顶框体(4-1)和两个侧框体(4-2)，顶框体(4-1)水平设置，两个侧框体(4-2)分别固定连接在顶框体(4-1)的两端，每个侧框体(4-2)朝向转向框架(3)的一侧设置有横杆(4-3)，横杆(4-3)上设置有配合立柱(3-2)的前置定位套(4-4)，每个侧框体(4-2)内设置有配合升降杆(2-5)的中间定位套(4-5)，每个侧框体(4-2)的底部设置有配合升降杆(2-5)的底部定位孔(4-6)，每个侧框体(4-2)的底部竖直设置有多个挡板(14)，多个挡板(14)均布在定位孔(4-6)的周围，升降杆(2-5)从上至下依次穿过中间定位套(4-5)和底部定位孔(4-6)与单体移动车(5)相连接。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202010541769.XA CN111543185A (zh) | 2020-06-15 | 2020-06-15 | 一种自走平衡式电动采茶机 |
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|---|---|---|---|
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| CN202010541769.XA Pending CN111543185A (zh) | 2020-06-15 | 2020-06-15 | 一种自走平衡式电动采茶机 |
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| CN (1) | CN111543185A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113636300A (zh) * | 2021-10-18 | 2021-11-12 | 江苏绿源橡胶资源循环利用创新中心有限公司 | 一种降低橡胶回收传送设备滚筒转动阻力的优化结构 |
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2020
- 2020-06-15 CN CN202010541769.XA patent/CN111543185A/zh active Pending
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| CN113636300A (zh) * | 2021-10-18 | 2021-11-12 | 江苏绿源橡胶资源循环利用创新中心有限公司 | 一种降低橡胶回收传送设备滚筒转动阻力的优化结构 |
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