CN111887029B - 一种高效能方草捆自动堆垛装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高效能方草捆自动堆垛装置，包括草捆输送装置，草捆堆垛装置，草捆限位装置、草捆推送装置、草捆计数装置和控制系统。草捆输送装置能够将经过压缩打捆处理后的方草捆连续输送至草捆收集板上；草捆推送装置能够将整列方草捆整齐地推送至草捆收集板对侧，并在卸草时成为草捆的支撑平台；草捆限位装置能够防止方草捆堆垛过程中位置发生偏移，从而影响堆垛质量；草捆计数装置记录收集的草捆数量，便于控制草捆输送装置、草捆堆垛装置及草捆推送装置的作业，以实现方草捆的自动输送、堆垛及卸草的一体化作业，降低了人工作业强度，提高了作业效率。

Description

一种高效能方草捆自动堆垛装置及方法

技术领域

本发明属于农业机械设计技术领域，具体涉及一种高效能方草捆自动堆垛装置及方法。

背景技术

我国拥有丰富的秸秆资源，但其具有松散、密度小等特点，秸秆的收集、打包及运输在无自动化机械的情况下增加了农民的劳动强度，在运输时往往会出现吨亏现象。采用传统的田间焚烧方法能够减少作业成本，但易造成大气污染。近年来，为响应国家建设生态农业的号召，通常在收获水稻、小麦等作物后利用联合收获机的粉碎机对脱粒后的秸秆进行切碎和抛撒，以实现秸秆还田。由于粉碎后的秸秆中仍然会残留虫卵和病菌，容易危害下季产物；而多年长期的秸秆还田也使得土壤无法得到有效的深耕，且秸秆在田间难以腐烂，易吸收作物的营养成分，严重影响了作物的生长质量。随着方草捆捡拾打捆机被应用于对秸秆进行压缩、打捆和排放，以提高打捆集成化和加工处理效率，能够有效解决秸秆资源的综合利用，提高经济效益，但依靠人工作业的方式对草捆堆垛和排放严重制约了作业效率，难以适应我国轮作区抢收抢种的作业需求。

中国专利申请CN105191565A公开的一种自走轮式捡拾打捆装置，能够对散落在田间的秸秆物料捡拾打捆，并对高留茬作物进行切割回收，降低机器工作的功率损耗，改善了传统牵引式打捆机作业效率低、灵活性差等不足，但由于没有考虑堆垛及排放装置，压缩打捆后的草捆只能直接摆放在田间，草捆容易受潮从而影响综合利用质量，且另需机械来回多次收集并运输零散在田间各地的草捆。中国专利申请CN107295861A公开的一种牵引式方草捆捡拾码垛机，能够解决方草捆的平稳捡拾、运送、纵横交叉式码垛等技术难题，实现草捆的多层摆放和纵横交叉式码垛，有效提高了作业效率，但其堆垛的排列方式复杂导致运输结构繁多，且作业时仍然需要人工的配合才能实现较好的作业效果。因此，对压缩打捆后的方草捆实现高效堆垛和卸草已经成为提高打捆作业效率的核心问题。因此，需要设计一种方草捆自动堆垛，并能够在堆垛完成后自动卸草的装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效能方草捆自动堆垛装置及方法，以解决当前作物收获后所剩余秸秆在经过压缩和打捆处理后能够及时集中堆垛排放，提高作业性能，避免人工二次搬运，进而适应抢收抢种的作业需求。

本发明是通过以下技术方案实现上述目的的：

高效能方草捆自动堆垛装置，其特征在于，主要包括草捆输送装置、草捆堆垛装置、草捆推送装置、草捆限位装置、草捆计数装置和控制系统，草捆输送装置的草捆入口端与捡拾打捆机的草捆输出端相连，草捆堆垛装置通过支架与捡拾打捆机固定、且位于草捆输送装置出口处，草捆限位装置固定在草捆堆垛装置尾端上方，草捆推送装置通过旋转尾板与草捆堆垛装置连接，草捆计数装置安装于草捆输送装置上、且与控制系统相连接；

所述草捆堆垛装置，包括固定于支架上的固定架、升降液压缸、翻转液压缸，竖直向上延伸、且固定在固定架上的固定滑道，以及滑动横板组、横板支撑架、草捆收集板、支撑台；横板支撑架上设有滑轨，两侧的横板支撑架通过上连杆倾斜连接，且横板支撑架末端均有滚动轮能够在固定滑道中滑动；滑动横板组由多块滑动横板组成，每块滑动横板的两端均设有滑动轮，滑动轮在横板支撑架上的滑轨上滑动，且相邻滑动横板之间通过软绳连接，末端的滑动横板固定于横板支撑架上不能滑动，其余滑动横板均能在横板支撑架上滑动；升降液压缸顶端与横板支撑架连接，能够带动滑动横板组及横板支撑架整体升降；草捆收集板由支撑台支撑，且不限制横板支撑架升降，草捆收集板底端翻转液压缸驱动翻转；升降液压缸和翻转液压缸与控制系统相连。

进一步地，所述草捆输送装置，包括倾斜输送滑道、倾斜带式输送装置、推力滚筒和推力滚筒电机；倾斜输送滑道与倾斜带式输装置垂直设置，且均沿草捆输送方向逐渐变低；推力滚筒设于倾斜带式输送装置的尾端，推力滚筒通过支撑座与草捆堆垛装置连接，一端通过推力滚筒电机连接并由其驱动；推力滚筒电机与控制系统连接。

进一步地，所述草捆推送装置，包括旋转轴、驱动装置、旋转尾板、推草液压缸和二层推送平台，旋转轴的两端分别与驱动装置相连，且位于草捆收集板首端；旋转尾板和旋转轴固定连接，其两侧具有导轨；推草液压缸一端与旋转尾板连接，另一端与二层推送平台连接；二层推送平台两侧有夹心轮，所述夹心轮与旋转尾板两侧的导轨配合；二层推送平台还设置有一组横板；驱动装置、推草液压缸与控制系统相连。

进一步地，所述的草捆限位装置，包括控制轴、固定支架、限位支架、螺母滑块、连接座、限位杆和旋转手柄，两个固定支架固定在横板支撑架上，控制轴两端通过轴承座与固定支架相连，控制轴末端有旋转手柄，带有螺纹的控制轴与限位支架间由螺母滑块连接，通过旋转手柄可以带动限位支架沿控制轴的轴向调节，限位支架通过连接座装在固定支架上，一组限位杆安装于限位支架前端。

进一步地，所述驱动装置包括驱动电机和齿轮组，主动齿轮通过驱动轴与驱动电机相连，驱动电机与控制器相连。

进一步地，所述滑动横板前端有一组三角锥，用于方便滑动横板进入草捆底部。

进一步地，所述草捆计数装置包括固定轴、计数挡板、扭簧和计数传感器，固定轴安装于倾斜输送滑道的侧壁上，计数挡板通过扭簧与固定轴连接以实现自动复位，计数传感器安装于计数挡板的一侧并与控制系统相连接。

进一步地，所述的草捆堆垛装置的横板支撑架两侧均设置有一组电动丝杠装置，每组电动丝杠装置均包括长螺杆和电力驱动装置，长螺杆两端通过连接杆固定于横板支撑架侧壁上，电力驱动装置的侧壁上有软绳与滑动横板组最前侧可滑动的滑动横板相连接，电力驱动装置内部的圆螺母与长螺杆相连。

进一步地，所述的草捆堆垛装置的草捆收集板在与倾斜带式输送装置相衔接的侧边开有一组方形槽口，推力滚筒上有三排凸出圆柱，推力滚筒转动时凸出的圆柱能够经过方形槽口，当草捆输送至此时在推力滚筒的驱动下能够继续向前输送，且前一个草捆受下一个草捆的推力继续向前。

所述的高效能方草捆自动堆垛装置的自动堆垛方法，其特征在于，

S1.将滑动横板组中的每一个可滑动的滑动横板均匀分散到横板支撑架上；

S2.草捆输送装置将方草捆输送到草捆堆垛装置的入口处，草捆推送装置将方草捆推送到横板支撑架与滑动横板构成的平台上，同时草捆计数装置记录输送方草捆的数量，当达到横板支撑架与滑动横板构成的平台的最大容量后，驱动升降液压缸将带动滑动横板组及横板支撑架整体抬升；

S3.草捆输送装置将方草捆输送到草捆堆垛装置的入口处，草捆推送装置将方草捆推送到草捆收集板，同时草捆计数装置记录输送方草捆的数量，当达到草捆收集板的最大容量；

S4.将分散的可滑动的滑动横板复位，升降液压缸复位，横板支撑架下降到原始高度；

S5.驱动翻转液压缸将草捆收集板一端抬起，完成卸草。

本发明所述的高效能方草捆自动堆垛装置，将草捆堆垛装置具有滑动横板组、横板支撑架，构成一个可升降、收放的平台。当滑动横板组中的每一个可滑动的滑动横板均匀分散到横板支撑架上时，构成承载草捆的平台，在其上堆放一层草捆，在升降液压缸用于驱动该平台的升起，此时草捆收集板上方具有能够容纳方草捆的空间，再在草捆收集板上堆放一层方草捆。再将分散的可滑动的滑动横板复位，升降液压缸复位，横板支撑架下降到原始高度，此时原来由滑动横板组、横板支撑架构的平台承载的方草捆直接堆放在下面一层草捆上，完成两层草捆的堆垛。因此，本发明能够，提高作业性能，避免人工二次搬运，进而适应抢收抢种的作业需求。

附图说明

图1：高效能方草捆自动堆垛装置整体示意图；

图2：高效能方草捆自动堆垛装置作业俯视示意图；

图3：草捆堆垛装置结构示意图；

图4:高效能方草捆自动堆垛装置推草作业状态图；

图5:高效能方草捆自动堆垛装置堆垛作业状态图；

图6:高效能方草捆自动堆垛装置卸草作业状态图；

图7：高效能方草捆自动堆垛装置工作流程图。

附图标记说明：

1.草捆输送装置；2.堆垛装置；201.固定架；202.升降液压缸；203.固定滑道；204.滑动横板组；205.横板支撑架；206.草捆收集板；207.翻转液压缸；208.下连杆；209.上连杆； 210.电动丝杠装置；210-1.长螺杆；210-2.电力驱动装置；3.草捆推送装置；301.旋转轴； 302.驱动装置；302-1.驱动电机；303.旋转尾板；304.推草液压缸；305.二层推送平台；4. 草捆限位装置；407.旋转手柄；6.支架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式进一步阐述本发明。

如图1和2所示，本发明所述的高效能方草捆自动堆垛装置，用于将捡拾打捆机压缩打捆处理后的方草捆自动堆垛收集，并在集满后自动卸草。主要包括草捆输送装置1，草捆堆垛装置2，草捆限位装置4、草捆推送装置3、草捆计数装置和控制系统。草捆输送装置1的草捆入口端与捡拾打捆机的草捆输出端相连，草捆堆垛装置2通过支架6与捡拾打捆机固定，草捆限位装置4固定在草捆堆垛装置2上、并位于其尾端上方，草捆推送装置3通过旋转尾板303与草捆堆垛装置2连接，草捆计数装置安装于草捆输送装置1上。

草捆输送装置1包括倾斜输送滑道、倾斜带式输送装置、推力滚筒和推力滚筒电机。倾斜输送滑道与倾斜带式输装置垂直设置，且均沿草捆输送方向逐渐变低。倾斜输送滑道较高侧的前端开口为草捆的入口端；倾斜带式输送装置的较高侧为起始端，与倾斜输送滑道较低侧的后端开口相连，倾斜带式输送装置较低侧的尾端设置有推力滚筒；推力滚筒设于倾斜带式输送装置的尾端，通过支撑座与草捆堆垛装置2连接，一端通过推力滚筒电机连接并由其驱动，推力滚筒上有三排凸出圆柱；推力滚筒电机与控制系统连接。

草捆计数装置，包括固定轴、计数挡板、扭簧和计数传感器，固定轴安装于倾斜输送滑道的侧壁上，计数挡板通过扭簧与固定轴连接以实现自动复位，计数传感器安装于计数挡板的一侧并与控制系统相连接。

如图3所示，草捆堆垛装置2包括固定架201、升降液压缸202、固定滑道203、滑动横板组204、横板支撑架205、草捆收集板206和翻转液压缸207。滑动横板组204由8块滑动横板组成，每块滑动横板的两侧均通过连接块与滑动轮连接，且两侧的外端各有一个圆柱台，相邻滑动横板之间通过圆柱台上设置的软绳实现两两连接，滑动横板前端有一组三角锥，用于方便滑动横板进入草捆底部，末端的滑动横板固定于横板支撑架205上不能滑动，其余滑动横板均能在横板支撑架205上滑动；固定架201固定于支架6上，两侧固定架201之间通过下连杆208连接，两侧固定架201上方均设置有固定滑道203；两侧横板支撑架205通过上连杆209连接，且末端均有滚动轮能够在固定滑道中滑动；升降液压缸202一端通过液压缸连接座与支架6连接，另一端与横板支撑架205的上连杆209连接，使得能够带动滑动横板组204及横板支撑架205整体升降；草捆收集板206位于横板支撑架205中间位置，通过翻转液压缸207和液压缸连接座与支架6连接；升降液压缸202和翻转液压缸207与控制系统相连。草捆收集板206在与倾斜带式输送装置相衔接的侧边开有一组方形槽口，推力滚筒转动时凸出的圆柱能够经过方形槽口，当草捆输送至此时在推力滚筒的驱动下能够继续向前输送，且前一个草捆受下一个草捆的推力继续向前。草捆堆垛装置2的横板支撑架205两侧均设置有一组电动丝杠装置210，每组电动丝杠装置210均包括长螺杆210-1和电力驱动装置210-2，长螺杆210-1两端通过连接杆固定于横板支撑架205侧壁上，电力驱动装置210-2 的侧壁上有软绳与滑动横板组204最前侧非固定滑动横板上圆柱台相连接，电力驱动装置210-2内部的圆螺母与长螺杆210-1相连，由其内部的电机驱动后可实现由软绳带动滑动横板组204在横板支撑架205上直线移动。

草捆推送装置3包括旋转轴301、驱动装置302、旋转尾板303、推草液压缸304和二层推送平台305。两组驱动装置302对称分布，每组均包括驱动电机302-1和齿轮组，主动齿轮302-2通过驱动轴302-3与驱动电机302-1相连，从动齿轮302-4与主动齿轮302-2啮合并通过旋转轴301与驱动电机302-1一端相连；旋转尾板303和旋转轴301固定连接，其两侧具有导轨；推草液压缸304耳环端通过连接座与旋转尾板303连接，其液压杆与二层推送平台305连接；二层推送平台305两侧有夹心轮，推草液压缸304伸长带动二层推送平台305 伸长时，其夹心轮沿旋转尾板303的导轨滚动；二层推送平台305还设置有一组横板，用于卸草时支撑草捆滑至地面；驱动电机302-4和推草液压缸304与控制系统相连。

草捆限位装置4用于防止滑动横板组204在回缩时带动堆垛好的草捆发生偏移，包括控制轴、固定支架、限位支架、螺母滑块、连接座、限位杆和旋转手柄407。一组限位杆安装于限位支架前端，限位支架与一侧的固定支架间通过连接座相连，控制轴两端通过轴承座与固定支架相连，控制轴末端有旋转手柄，带有螺纹的控制轴与限位支架间由螺母滑块连接，通过旋转手柄407可以带动限位支架沿控制轴的轴向调节。草捆收集板能够收集2列方草捆，每列3捆，每层6捆，当堆垛两层后进行自动卸草。结合附图4-7所示，高效能方草捆自动堆垛装置的工作方法，包括以下步骤：

S1.电动丝杠装置运转带动滑动横板组204中的每一个可滑动的滑动横板均匀分散到横板支撑架205上；

S2：经压缩打捆处理后的方草捆进入倾斜输送滑道并滑至倾斜带式输送装置上，通过带传动向前输送；在经过计数挡板时挡板旋转，传感器记录草捆数量，方草捆经过后受扭簧作用计数挡板自动复位；在推力滚筒的作用下，方草捆输送至草捆收集板，并在下一个草捆作用力下继续向前输送；控制系统判断当前列草捆是否已满，通过草捆推送装置将整列草捆整齐地向对侧推送，以便之后的方草捆能够继续输送至草捆收集板，如图4所示；当达到横板支撑架205与滑动横板构成的平台的最大容量后，驱动升降液压缸202将带动滑动横板组204 及横板支撑架205整体抬升，如图5所示；

S3：草捆输送装置1将方草捆输送到草捆堆垛装置2的入口处，草捆推送装置3将方草捆推送到草捆收集板206，同时草捆计数装置记录输送方草捆的数量，当达到草捆收集板206 的最大容量；

S4：电动丝杠装置运转将分散的可滑动的滑动横板复位，升降液压缸复位，横板支撑架 205下降到原始高度；

S5：驱动翻转液压缸207将草捆收集板206一端抬起，完成卸草，如图6所示。

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 (9)

1.高效能方草捆自动堆垛装置，其特征在于，主要包括草捆输送装置(1)、草捆堆垛装置(2)、草捆推送装置(3)、草捆限位装置(4)、草捆计数装置和控制系统，草捆输送装置(1)的草捆入口端与捡拾打捆机的草捆输出端相连，草捆堆垛装置(2)通过支架(6)与捡拾打捆机固定、且位于草捆输送装置(1)出口处，草捆限位装置(4)固定在草捆堆垛装置(2)尾端上方，草捆推送装置(3)通过旋转尾板(303)与草捆堆垛装置(2)连接，草捆计数装置安装于草捆输送装置 (1) 上、且与控制系统相连接；

所述草捆堆垛装置(2)，包括固定于支架(6)上的固定架(201)、升降液压缸(202)、翻转液压缸(207)，竖直向上延伸、且固定在固定架(201)上的固定滑道(203)，以及滑动横板组(204)、横板支撑架(205)、草捆收集板(206)、支撑台(211)；横板支撑架(205)上设有滑轨，两侧的横板支撑架(205)通过上连杆(209)连接，且横板支撑架(205)末端均有滚动轮能够在固定滑道(203)中滑动；滑动横板组(204)由多块滑动横板组成，每块滑动横板的两端均设有滑动轮，滑动轮在横板支撑架(205)上的滑轨上滑动，且相邻滑动横板之间通过软绳连接，末端的滑动横板固定于横板支撑架(205)上不能滑动，其余滑动横板均能在横板支撑架(205)上滑动；升降液压缸(202)顶端与横板支撑架(205)连接，能够带动滑动横板组(204)及横板支撑架(205)整体升降；草捆收集板(206)由支撑台(211)支撑，且不限制横板支撑架(205)升降，所述的草捆堆垛装置的横板支撑架(205)两侧均设置有一组电动丝杠装置(210)，草捆收集板(206)底端翻转液压缸(207)驱动翻转；升降液压缸(202)和翻转液压缸(207)与控制系统相连。

2.根据权利要求1所述的高效能方草捆自动堆垛装置，其特征在于，所述草捆输送装置(1)，包括倾斜输送滑道、倾斜带式输送装置、推力滚筒和推力滚筒电机；倾斜输送滑道与倾斜带式输装置垂直设置，且均沿草捆输送方向逐渐变低；推力滚筒设于倾斜带式输送装置的尾端，推力滚筒通过支撑座与草捆堆垛装置(2)连接，一端通过推力滚筒电机连接并由其驱动；推力滚筒电机与控制系统连接。

3.根据权利要求1所述的高效能方草捆自动堆垛装置，其特征在于，所述草捆推送装置(3)，包括旋转轴(301)、驱动装置(302)、旋转尾板(303)、推草液压缸(304)和二层推送平台(305)，旋转轴(301)的两端分别与驱动装置(302)相连，且位于草捆收集板(206)首端；旋转尾板(303)和旋转轴(301)固定连接，其两侧具有导轨；推草液压缸(304)一端与旋转尾板(303)连接，另一端与二层推送平台(305)连接；二层推送平台(305)两侧有夹心轮，所述夹心轮与旋转尾板(303)两侧的导轨配合；二层推送平台(305)还设置有一组横板；驱动装置(302)、推草液压缸(304)与控制系统相连。

4.根据权利要求1所述的高效能方草捆自动堆垛装置，其特征在于，所述的草捆限位装置(4)，包括控制轴、固定支架、限位支架、螺母滑块、连接座、限位杆和旋转手柄，两个固定支架固定在横板支撑架(205)上，控制轴两端通过轴承座与固定支架相连，控制轴末端有旋转手柄，带有螺纹的控制轴与限位支架间由螺母滑块连接，通过旋转手柄可以带动限位支架沿控制轴的轴向调节，限位支架通过连接座装在固定支架上，一组限位杆安装于限位支架前端。

5.根据权利要求3所述的高效能方草捆自动堆垛装置，其特征在于，所述驱动装置(302)包括驱动电机(302-1)和齿轮组，主动齿轮通过驱动轴与驱动电机(302-1)相连，驱动电机(302-1)与控制器相连。

6.根据权利要求1所述的高效能方草捆自动堆垛装置，其特征在于，所述滑动横板前端有一组三角锥，用于方便滑动横板进入草捆底部。

7.根据权利要求1所述的高效能方草捆自动堆垛装置，其特征在于，所述草捆计数装置包括固定轴、计数挡板、扭簧和计数传感器，固定轴安装于倾斜输送滑道的侧壁上，计数挡板通过扭簧与固定轴连接以实现自动复位，计数传感器安装于计数挡板的一侧并与控制系统相连接。

8.根据权利要求1所述的高效能方草捆自动堆垛装置，其特征在于，每组电动丝杠装置(210)均包括长螺杆(210-1)和电力驱动装置(210-2)，长螺杆(210-1)两端通过连接杆固定于横板支撑架(205)侧壁上，电力驱动装置(210-2)的侧壁上有软绳与滑动横板组(204)最前侧可滑动的滑动横板相连接，电力驱动装置(210-2)内部的圆螺母与长螺杆(210-1)相连；所述的草捆堆垛装置(2)的草捆收集板(206)在与倾斜带式输送装置相衔接的侧边开有一组方形槽口，推力滚筒上有三排凸出圆柱，推力滚筒转动时凸出的圆柱能够经过方形槽口，当草捆输送至此时在推力滚筒的驱动下能够继续向前输送，且前一个草捆受下一个草捆的推力继续向前。

9.权利要求1所述的高效能方草捆自动堆垛装置的自动堆垛方法，其特征在于，

S1. 将滑动横板组(204)中的每一个可滑动的滑动横板均匀分散到横板支撑架(205)上；

S2. 草捆输送装置(1)将方草捆输送到草捆堆垛装置(2)的入口处，草捆推送装置(3)将方草捆推送到横板支撑架(205)与滑动横板构成的平台上，同时草捆计数装置记录输送方草捆的数量，当达到横板支撑架(205)与滑动横板构成的平台的最大容量后，驱动升降液压缸(202)将带动滑动横板组(204)及横板支撑架(205)整体抬升；

S3. 草捆输送装置(1)将方草捆输送到草捆堆垛装置(2)的入口处，草捆推送装置(3)将方草捆推送到草捆收集板(206) ，同时草捆计数装置记录输送方草捆的数量，当达到草捆收集板(206)的最大容量；

S4. 将分散的可滑动的滑动横板复位，升降液压缸复位，横板支撑架(205)下降到原始高度；

S5. 驱动翻转液压缸(207)将草捆收集板(206)一端抬起，完成卸草。