CN112385397A - 一种跨骑式小果实树冠振动采收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及林果采收机械技术领域，具体涉及一种跨骑式小果实树冠振动采收装置，其主要包括电机（1）、飞轮（9）、转轴（10）、曲轴（6）、连杆（4）、摆动轴（14）、振动杆（13）、直线轴承（2、15）等；电机驱动飞轮带动转轴转动，曲轴一端通过联轴器与转轴相连，曲轴另一端安装于机架上，连杆一端与曲轴相连，另一端与摆动轴通过销轴相连；摆动轴两端安装有直线轴承并固定于机架上，摆动轴可通过直线轴承上下滑动；飞轮通过转轴驱动两曲轴带动振动装置在树冠两侧同时上下振动击打树冠，且振动杆在采收装置行进时绕摆动轴自由旋转。本发明的树冠振动装置具有采收效率高、操作灵活、通用性好等优点，适用于多种小果实的规模化采收。
Description
技术领域
本发明属于果实采收机械技术领域，具体涉及一种跨骑式小果实树冠振动采收装置。
背景技术
现阶段，我国林果收获基本上还是依靠人力进行采收，然而果实采收的劳动强度大且季节性强，不可避免导致劳动力成本增加，特别是板栗、核桃、刺梨、蓝莓、大枣、枸杞等经济类小果实的收获，因此果实的机械化采收是提高采收效率并降低劳动强度及作业成本的关键。随着农业机械化及智能化技术的不断发展，振动式采收作为果实规模化收获的有效方法已经被国内外学者进行了广泛研究并取得了一些成果及实际应用。
目前，树冠振动和树干振动作为果实振动式采收的两种主要振动方式，树干振动主要由夹持装置作用于树枝或树干，是一种间歇性局部振动，而树冠振动主要是由若干振动杆作用于树冠，是一种连续性区域振动，树冠振动相对于树干振动在果实采收过程中可以连续大面积作业，因此树冠振动在高效率规模化果品采收中更具优势。关于树冠振动式采收装置，国内外研究学者对树冠振动采收做了大量研究，尤其是应用于对柑橘、蓝莓、葡萄、橄榄、枸杞等果实的机械化采收。中国专利CN201210112479.9介绍了一种树冠振动型水果采收机，包括动力机、采收装置以及驱动控制系统，其采收装置下方设有固定接果盘，固定接果盘上设有立柱，采收装置与立柱通过连接件连接，立柱上的采收装置可以纵向或横向移动，可适应不同种类及不同树高，采收时只需一个操作人员即可，工作灵活、效率较高。中国专利CN201710949491.8公开了一种用于果实收获的自适应树冠振动装置，其振动系统由上、下两套振动机构组成，振动机构的飞轮作为摇杆机构的曲柄带动前后两摇杆做差动往复摆动，摇杆则带动固联在回转板上的振动杆做往复摆动以振动树冠使果实脱落，所采用的柔性振动杆交错布局增加了树枝的通过性，该树冠振动装置具有树冠损伤小、操作灵活、可维护性好等特点，适用于多种果实的规模化采收。中国专利CN201621365984.4公开了一种枸杞采摘机振动采收装置，该装置采用拨杆排相反方向振动的技术消除挂果枝条避开振动杆的情况以提高采收效率，并且在垂直方向上所有拨杆可以绕立轴被动转动以减小激振力对枝条的损伤。美国专利US4860529（1989）介绍了一种用于果实收获的机械振动装置，包括机架、摇臂、偏心轮机构、钉齿滚筒、棘轮机构和径向分布的柔性杆等，采收作业时，柔性杆在偏心轮机构作用下产生振动，当振动杆插入树冠后击打树冠以实现果实脱落，该装置机械结构简单，可靠性好。欧洲专利EP2617279A1（2012）公开了一种连续性水果收获设备，该设备由振动装置、收集装置、传送装置等组成，振动杆径向布置于振动柱上成纺锤体形状，振动柱与液压驱动的振动机构相连，采收作业时，振动柱上的振动杆插入树冠在振动机构的驱动下实现对树冠的振动，同时振动杆插入树冠的角度能随着树冠形状发生变化，该设备能够非常有效地对浓密的灌木果树进行连续振动采收，特别适用于橄榄的收获。由此可以看出，连续性树冠振动相对于间断性树干振动在提高果实采收效率上优势明显。
目前，国外已实现对橄榄、蓝莓、葡萄等小果实的机械化采收，而我国的小果实采收仍以人工采摘为主，尤其刺梨、枸杞、桑葚等经济类小果实远未实现机械化收获。由于小果实结果密度高，树枝软细交错，采收难度较大，每年收获期均耗费大量人力物力财力等成本，劳动强度大，采收效率低。而树冠振动能够以较高采收效率对小果实进行机械化收获，且通过调整振动系统对果树的振动频率及振幅降低振动杆对果树的损伤，并有利于推动果树规范化种植及果品产业规模化发展。因此，很有必要开发一种适宜于小果实机械化采收装置。
发明内容
本发明的目的是为了解决我国目前用于小果实收获无机可用的现实问题，也为了提高小果实采收的机械化水平和收获效率，并促进果树规范化种植及果品产业规模化发展。本发明提供了一种跨骑式小果实树冠振动采收装置，果树从左右两套相同振动机构之间穿过，所设计的振动装置在树冠两侧同时上下往复振动击打树冠使果实脱落，脱落后的果实掉落到果实收集装置，其左、右两侧收集板与水平面成一定角度，利于果实滚落并防止堆积, 且左右两侧收集板在碰到树干时可自动反弹,并滑过树干后在弹簧作用下复位,以避免碰伤树干。果实收集板上表面为柔性缓冲材料，以减轻果实跌落碰撞损伤，所使用的振动杆采用柔性尼龙材料制成，在击打树冠时随着不同受力产生不同变形与树冠产生自适应振动，一定程度上减轻对树冠的损伤。所用的振动杆沿圆周方向均匀固联在法兰盘上，振动杆在采收过程中与树冠接触并随着圆锥滚子轴承绕摆动轴反方向转动，使振动杆在树冠中灵活转动，提高了振动装置在采收过程中相对于树冠的通过性，从而减少了对果树的损伤。该树冠振动装置可根据所设计的曲轴尺寸来改变振动装置往复摆动的振幅，并通过调节电机转速来改变振动系统的频率，从而可适用于不同小果实的机械化振动采收，其通用性和适应性较好，并且具有操作灵活、维护性好等特点，也可改装成无人化机器人操作，有利于果实的规模化、智能化采收。
根据上述发明目的，本发明的技术方案如下：一种跨骑式小果实树冠振动采收装置，主要包括机架、带传动系统、振动机构、果实收集装置、保护盖。所述的带传动系统包括电机、带轮、皮带、飞轮、转轴等；所述的振动机构包括转轴、曲轴、联轴器、连杆、摆动轴、振动杆、法兰盘、圆锥滚子轴承、球轴承等；所述的电机与带轮通过键连接，并由皮带将动力传递给飞轮，飞轮通过键安装于转轴上，转轴由球轴承安装于机架上，转轴两端分别通过联轴器与曲轴一端相连，曲轴另一端通过球轴承安装于机架上，连杆一端与曲轴的连杆轴颈相连，另一端与摆动轴通过销轴相连，摆动轴上、下两端安装有直线轴承并分别安装于横梁和机架上，摆动轴可沿直线轴承上下滑动；所述的法兰盘通过圆锥滚子轴承安装于摆动轴上，并均匀布置于两直线轴承之间，振动杆沿圆周方向均匀固联在法兰盘上，振动杆在采收装置行进时随着圆锥滚子轴承绕摆动轴反方向转动；所述的飞轮驱动两曲轴带动左右两套相同振动机构在树冠两侧同时上下往复振动击打树冠；所述的果实收集装置的左右两侧收集板安装于机架上，左右两侧收集板与水平面成一定角度，角度范围在5-10°，果实收集板上表面为柔性缓冲材料, 且左右两侧收集板在碰到树干时可自动反弹,并滑过树干后在弹簧作用下复位,以避免碰伤树干。振动杆在采收过程中与树冠接触并随着圆锥滚子轴承绕摆动轴反方向旋转，使振动杆在树冠中灵活转动，提高了振动装置在采收过程中相对于树冠的通过性，从而减少果树损伤。该树冠振动装置可根据所设计的曲轴尺寸来改变振动装置往复摆动的振幅，并通过调节电机转速来改变振动系统的频率，从而可适用于不同小果实的机械化振动采收。
本发明的工作原理及工作过程：树冠振动装置作业前，启动收获机使两侧振动装置中间对准树冠，振动采收时，振动杆在行进过程中插入树冠并随圆锥滚子轴承绕摆动轴自由转动，所述的电机与带轮通过键连接，并由皮带将动力传递给飞轮，飞轮通过键安装于转轴上，转轴由球轴承安装于机架上，转轴两端分别通过联轴器与曲轴一端相连，曲轴另一端通过球轴承安装于机架上，连杆一端与曲轴的连杆轴颈相连，另一端与摆动轴通过销轴相连，摆动轴上、下两端安装有直线轴承并分别安装于横梁和机架上，摆动轴可沿直线轴承上下滑动；所述的法兰盘通过圆锥滚子轴承安装于摆动轴上，并均匀布置于两直线轴承之间，振动杆沿圆周方向均匀固联在法兰盘上，振动杆在采收装置行进时随着圆锥滚子轴承绕摆动轴反方向旋转，使振动杆在树冠中灵活转动，提高振动装置在采收过程中相对于树冠的通过性；所述的飞轮驱动两曲轴带动左右两套相同振动机构在树冠两侧同时上下往复振动击打树冠；所述的果实收集装置的左右两侧收集板安装于机架上，左右两侧收集板与水平面成一定角度，角度范围在5-10°，便于果实沿收集板向两侧滚落，且果实收集板上表面为柔性缓冲材料以减少果实损伤, 左右两侧收集板在碰到树干时可自动反弹,并滑过树干后在弹簧作用下复位,以避免碰伤树干。该树冠振动装置可根据所设计的曲轴尺寸来改变振动装置往复摆动的振幅，并通过调节电机转速来改变振动系统的频率，从而可适用于不同小果实的机械化振动采收。根据小果实采收特点调试振动系统各项参数后启动收获机的行走装置对准树冠中心沿着果树两侧同时进行振动采收，一次性完成整行果树的振动采收作业。
与现有技术相比本发明具有下述优点： 1) 该跨骑式小果实树冠振动采收装置，所采用的两套振动装置对树冠两侧同时进行采收，极大地提高采收效率；2) 该跨骑式小果实树冠振动采收装置的振动杆可绕摆动轴自由转动，在击打树冠过程中能很好地适应不同树冠密度分布情况，有效地减少树冠损伤；3) 该跨骑式小果实树冠振动采收装置可根据不同果树特点调整结构及作业参数，适用于不同小果实的机械化振动采收，通用性和适应性较好。
附图说明
图1是本发明跨骑式树冠振动采收装置的立体结构示意图（不含保护盖）。
图2是本发明跨骑式树冠振动采收装置的正视图。
图3是本发明跨骑式树冠振动采收装置的振动机构立体示意图。
图4是本发明跨骑式树冠振动采收装置的振动杆分布示意图。
图中各标号表示：1-电机，2-直线轴承（上），3-销轴，4-连杆，5-球轴承，6-曲轴，7-联轴器，8-皮带，9-飞轮，10-转轴，11-机架，12-横梁，13-振动杆，14-摆动轴，15-直线轴承（下），16-果实收集板，17-行走轮，18-法兰盘，19-圆锥滚子轴承，20-带轮，21-左保护盖，22-顶盖，23-右保护盖。
具体实施方式
本发明涉及一种跨骑式小果实树冠振动采收装置，下面结合附图1~4及具体实施例进一步详细说明，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例一：参见图1~4所示，本实施方式所述的一种跨骑式小果实树冠振动采收装置，其包括机架（11）、带传动系统、振动机构、果实收集装置、保护盖等，所述的带传动系统包括电机（1）、带轮（20）、皮带（8）、飞轮（9）、转轴（10）等，所述的振动机构包括曲轴（6）、联轴器（7）、连杆（4）、摆动轴（14）、振动杆（13）、法兰盘（18）、圆锥滚子轴承（19）、球轴承（5）、直线轴承（2、15）等；所述的电机（1）与带轮（20）通过键连接，并由皮带（8）将动力传递给飞轮（9），飞轮（9）通过键安装于转轴（10）上，转轴（10）由球轴承（5）安装于机架上，转轴（10）两端分别通过联轴器（7）与曲轴（6）一端相连，曲轴（6）另一端通过球轴承（5）安装于机架上，连杆（4）一端与曲轴（6）的连杆轴颈相连，另一端与摆动轴（14）通过销轴相连，摆动轴上、下两端安装有直线轴承（2、15）并分别安装于横梁（12）和机架（11）上，摆动轴（14）可沿直线轴承上下滑动；所述的法兰盘（18）通过圆锥滚子轴承（19）安装于摆动轴（14）上，并均匀布置于两直线轴承之间，振动杆（13）沿圆周方向均匀固联在法兰盘（18）上，振动杆（13）在采收装置行进时随着圆锥滚子轴承（19）绕摆动轴（14）反方向转动，使振动杆在击打树冠过程中灵活转动，提高振动装置在采收过程中相对于树冠的通过性。
实施例二：参见图1~2所示，本实施方式所述的一种跨骑式小果实树冠振动采收装置，其飞轮（9）通过转轴（10）驱动两曲轴（6）带动左右两套相同振动机构在树冠两侧同时上下往复振动击打树冠，所采用的两套振动装置对树冠两侧同时进行振动采收，可根据小果实采收特点调试振动装置各参数后启动动收获机行走装置对准树冠中心沿着果树两侧同时进行振动采收，一次性完成整行果树的振动采收作业。
实施例三： 参见图2~3所示，本实施方式所述的一种跨骑式小果实树冠振动采收装置，其果实收集装置的左右两侧收集板安装于机架（11）上，左右两侧果实收集板（16）与水平面成一定角度，角度范围在5~10°，便于果实沿收集板向两侧滚落，果实收集板（16）上表面为柔性缓冲材料以减少果实损伤, 且左右两侧收集板在碰到树干时可自动反弹,并滑过树干后在弹簧作用下复位,以避免碰伤树干。该树冠振动装置可根据所设计的曲轴（6）尺寸来改变振动装置往复摆动的振幅，并通过调节电机（1）转速来改变振动系统的频率，从而可适用于不同小果实的机械化振动采收。
以上实施方式中的机架（9）和横梁（1）均采用方形钢材，各构件之间的联接主要采用焊接和螺栓连接。
上面以具体实施例予以说明本发明的结构及工作原理，本发明并不局限于以上实施例，根据上述的说明内容，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种跨骑式小果实树冠振动采收装置，其特征在于：包括机架（11）、带传动系统、振动机构、果实收集装置、保护盖，所述的带传动系统包括电机（1）、带轮（20）、皮带（8）、飞轮（9）、转轴（10）等，所述的振动机构包括曲轴（6）、联轴器（7）、连杆（4）、摆动轴（14）、振动杆（13）、法兰盘（18）、圆锥滚子轴承（19）、球轴承（5）、直线轴承（2、15）等；
所述的电机（1）与带轮（20）通过键连接，并由皮带（8）将动力传递给飞轮（9），飞轮（9）通过键安装于转轴（10）上，转轴由球轴承（5）安装于机架（11）上，转轴（10）两端分别通过联轴器（7）与曲轴一端相连，曲轴另一端通过球轴承（5）安装于机架（11）上，连杆（4）一端与曲轴（6）的连杆轴颈相连，另一端与摆动轴（14）通过销轴相连，摆动轴上、下两端安装有直线轴承（2、15）并分别安装于横梁（12）和机架（11）上，摆动轴可沿直线轴承上下滑动；
所述的法兰盘（18）通过圆锥滚子轴承（19）安装于摆动轴（14）上，并均匀布置于两直线轴承之间，振动杆（13）沿圆周方向均匀固联在法兰盘上（18），振动杆（13）在采收装置行进时随着圆锥滚子轴承（19）绕摆动轴（14）自由旋转。
2.根据权利要求1所述的一种跨骑式小果实树冠振动采收装置，其特征在于：所述的飞轮（9）驱动两曲轴（6）带动左右两套相同振动机构在树冠两侧同时上下往复振动击打树冠。
3.根据权利要求1所述的一种跨骑式小果实树冠振动采收装置，其特征在于：所述的果实收集装置的左右两侧果实收集板（16）安装于机架（11）上，左右两侧收集板与水平面成一定角度，角度范围在5-10°，果实收集板（16）上表面为柔性缓冲材料。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20210223 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |