CN112400478A - 一种铲齿-弹齿滚筒组合式花生捡拾装置 - Google Patents

Abstract

一种铲齿‑弹齿滚筒组合式花生捡拾装置，属于农业机械技术领域。包括捡拾铲齿、滚筒护板、捡拾滚筒、滚筒滑道及侧板，捡拾滚筒的中心轴穿过两侧侧板分别安装在轴承座上，捡拾弹齿均匀间隔设置于捡拾滚筒的弹齿轴上，相邻捡拾弹齿间设置有滚筒护板，在捡拾装置行进前端，每个滚筒护板上同一位置均安装有结构相同的弧形捡拾铲齿，形成一排铲齿；滚筒滑道固定安装在一个侧板内，与捡拾滚筒上的弹齿轴滑动连接，本发明由铲齿将花生植株铲起；通过捡拾滚筒沿滚筒滑道转动，由于滚筒滑道的限制，弹齿随滚筒绕中心轴转动并周期性反复摆动，实现弹齿举升、推送和空回工位的动作。并可有效减小滚轮对凸轮滑道的冲击，避免较大的应力集中，提高凸轮滑道使用寿命。

Description

一种铲齿-弹齿滚筒组合式花生捡拾装置

技术领域

本发明属于农业机械技术领域，特别是涉及一种弹齿滚筒式花生捡拾装置。

背景技术

花生是世界、更是中国重要的油料作物和经济作物^]。中国作为世界花生产量第一大国，2018年花生种植面积6912万亩、约占世界花生种植面积的18％而位居第二位，花生荚果产量17000kt，占世界的40.70％而位居第一位，花生及制品出口量为685kt，占世界20.22％而位居第三位。在国内油料作物生产中，花生不仅产量位居之首，含油量高(约50％)、品质好，是我国重要的食用油之一，而且花生粕是优质的饲料资源。特别在我国大豆主要依赖进口的形势下，花生生产具有十分重要的战略意义。

然而，由于花生是一种“地上开花、地下结果”的独特作物，花生收获即收获花生荚果过程环节多而复杂且难度大，需经起挖、去土、放铺、晾晒、捡拾、摘果和清选等多个工序。若靠人工收获花生，其用工量约占整个生产过程用工量1/3、作业成本则占整个生产成本的50％以上，不但人工成本高且收获效率低，难以在最佳收获期收获，造成花生荚果损失增加、品质降低，最终导致花生种植效益下降，严重制约花生生产与出口。目前，我国已普遍实行了花生收获机械化。

花生机械化收获有分段、两段和联合收获3种方式，分段收获即采用不同的机械相继完成花生收获的每个环节，所用的各种机械统称为分段收获机械；联合收获即用一种机械一次性完成花生收获的全过程，这样的机械称为花生联合收获机；两段收获是指将花生收获过程分为前、后两个阶段，前段即花生起挖、去土和放铺晾晒，后段即花生植株的地面捡拾、摘果和清选等，完成前段和后段收获环节的两种机械分别称为花生起收机和花生捡拾收获机，统称为两段式花生收获。美国一直采用两段式收获方式，我国也从过去的分段收获发展为目前的两段收获。联合收获在我国虽然有应用，但因受植株性状、收获环境和种植方式等农艺影响，推广面积不大。

捡拾装置作为花生捡拾收获机的关键部件之一，其性能和工作质量不仅直接影响花生植株的地面捡拾率和花生荚果掉果损失率，同时影响花生捡拾速度进而影响收获机的整机收获效率。花生捡拾装置的类型和结构参数影响因素很多，其中花生植株类型、起收后放铺与晾晒状况时主要因素。美国种植的花生均为分枝多的“匍匐式”株形，起收花生条铺不但荚果均齐向上，而且花生条铺有很好的连续性和一体性，花生条铺捡拾过程中不断条而容易捡拾，因此，花生捡拾装置已从20世纪50年代普遍应用的齿带式发展为弹齿滚筒式。

相反，我国花生主要为分枝较少、株形较小的直立型株形，起收、晾晒后的花生条铺连续性和一体性较差，铺捡拾过程容易断条而不易捡拾，造成花生捡拾损失和作业速度低等问题。我国应用的花生捡拾装置类型分为齿带式、弹齿滚筒式、搂齿组合式，其中弹齿滚筒式又分为滑道式和无滑道式捡拾装置。齿带式捡拾装置由于捡拾幅宽和转速的限制，只应用于收获作业幅宽小、机组前进速度低的小型花生捡拾收获机。目前，中型花生捡拾收获机仍然多采用弹齿滚筒式与搂齿组合式捡拾装置。对于滑道式弹齿滚筒捡拾装置，滚轮在凸轮滑道内对凸轮盘反复冲击，使凸轮盘疲劳破坏，捡拾装置周期性振动，降低捡拾装置适用性与稳定性。而无滑道式弹齿滚筒捡拾装置，弹齿与滚筒无相对摆动，依靠上护板弧度的曲率变化解决弹齿对花生植株的牵制作用，但增加了捡拾高度，使花生植株形成“壅堆”。搂齿组合式捡拾装置，采用搂齿辊与弹齿滚筒捡拾装置配合使用，可有效防止花生植株“壅堆”，但对花生植株形成了二次击打，增加花生掉果率和损失率。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提供一种铲齿-弹齿滚筒组合式花生捡拾装置。它是将捡拾分解成两步完成。通过改变凸轮滑道的结构，减少滚轮在空回工位对凸轮滑道的冲击，提到捡拾装置的稳定性与适应性。并在相邻弹齿间的护板上增设捡拾铲齿，铲起花生植株并利于捡拾，同时捡拾滚筒沿滚筒滑道转动，通过捡拾铲齿与弹齿配合共同完成捡拾动作，其捡拾率高，损失率低。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明一种铲齿-弹齿滚筒组合式花生捡拾装置，包括捡拾铲齿、滚筒护板、捡拾滚筒、滚筒滑道及侧板，捡拾滚筒的中心轴穿过两侧的左、右侧板分别安装在轴承座上，捡拾弹齿均匀间隔设置于捡拾滚筒的弹齿轴上，相邻捡拾弹齿间设置有滚筒护板，在行进前端，每个所述滚筒护板上同一位置均安装有结构相同的弧形捡拾铲齿，形成一排铲齿；工作时弧形捡拾铲齿向前运动，将花生植株铲起，配合滚筒转动，实现捡拾动作；滚筒滑道固定安装在其中一个侧板内，与捡拾滚筒上的弹齿轴滑动连接，捡拾滚筒沿滚筒滑道转动，实现弹齿举升、推送和空回工位的动作。

优选地，所述铲齿由上铲齿和下铲齿连接形成渐开线曲线，其中捡拾上铲齿弹性铰接在下护板上，下铲齿通过连杆与下护板铰接，形成铰链四杆机构；所述上铲齿与下护板弹性铰接点与捡拾滚筒中心轴的回转中心连线同中心轴X轴间的夹角θ为0～45°，捡拾铲齿的侧面形状为渐开线曲线，基圆半径R2为40～110mm，对应中心角α2为25～180°，α0＝0～90°，αn＝0～180°。

优选地，所述捡拾滚筒包括中心轴、滚筒盘及弹齿轴，滚筒盘为两个，对称安装在中心轴上，两滚筒盘之间沿圆周均匀设置4个弹齿轴，每个弹齿轴的一端均通过连接机构与滚筒滑道滑动连接，所述连接机构包括相互连接的滚轮和曲柄，滚轮置于左侧板内设置的滚筒滑道上，曲柄铰接在弹齿轴一端。

优选地，所述滚筒滑道为偏心不规则环形凸轮滑道，由三部分弧形过渡连接构成，每一部分分别对应举升、推送和空回三个工位；捡拾弹齿随捡拾滚筒沿中心轴转动，形成捡拾弹齿绕捡拾滚筒的中心轴做圆周运动和捡拾弹齿沿弹齿轴轴线摆动运动的复合运动。

优选地，所述曲柄长度为45～75mm；滚筒半径为80～110mm；捡拾弹齿伸出护板的最大长度L为120mm。

优选地，所述举升、推送和空回三个工位对应的相位角分别为β1～β3，其中举升工位的初始时举升倾角θ₁为10～60°，所述初始时举升倾角θ1为捡拾弹齿与滚筒Y轴间沿捡拾装置前进方向的夹角，三个相位角沿顺时针依次为β1＝120°～155°，β2＝60°～100°，β1+β2+β3＝360°。

优选地，所述凸轮滑道中心线由若干段直线段与圆弧线段组成：

(1)所述举升工位为弧线段

由

和

组成；弧线段

其圆弧半径由OC通过五次多项式逐渐过渡为OE，其中，当滚轮位于C点时，此处弹齿开始接触花生植株，弹齿逐渐前摆，弹齿伸出护板距离逐渐伸长；弧线段

的圆弧半径由OE通过五次多项式逐渐过渡为OF，弹齿随滚筒转动且相对平缓回摆，减小齿端速度防止在举升过程中出现的花生植株“上抛”现象，同时可在推送工位获得较大的推送截止角α；

(2)所述推送工位弧线段

由

和

组成；其中，弧线段

以O为圆心其圆弧半径由OF通过五次多项式逐渐过渡为OG，弹齿随滚筒转动且相对平缓回摆，以便在推送工位获得较好(较大)的推送截止角；

是以O₁(X₁，Y₁)为圆心、O₁G为半径、点G为起始点的圆弧，X1坐标轴反向延长线与圆弧交于H点，直线HJ相切于

并垂直X轴于J点并延伸至K点；在推送工位结束时，滚轮沿HJ滚动至I点，捡拾弹齿与上护板夹角逐渐变小直至捡拾弹齿完全收缩进上护板内，推送工位结束，其中X₁为-5～-30mm，Y₁为20～60mm；

(3)所述空回工位弧线段

由IK、

和AC组成；其中，IK为直线HJ相切于

并垂直X轴于J点并延伸至K点的直线段，

为以O₂(X₂，Y₂)为圆心、O₂K为半径、点K为起始点的圆弧，分别相切与直线段IK和AC，使滚轮在两直线段间平缓过渡；AC为(0，Y_A)到(X_C，Y_C)且平行于Y轴的直线段，滚轮在直线段AC滚动时减小弹齿端点与地面距离，其中X₂为-20～20mm，Y₂为-20～-50mm。

优选地，所述捡拾弹齿与曲柄轴线间的夹角

为55～80°。

优选地，所述左右侧板还连接有后侧板，相邻弹齿间设置的护板安装在后侧板上，相邻护板间留有的间隙15～25mm，确保捡拾弹齿在护板间伸出与缩回。

优选地，所述护板包括上护板和下护板，上、下护板截面均为直线段和弧线段，通过在弧形段连接形成套置在弹齿滚筒外周的弧线护板，直线段分别连接后侧板，上护板直线段相对于滚筒水平面的倾角γ的弧度为0.1～0.5rad，推送工位，弹齿与上护板相接触时，推送截止角α为60～90°。

本发明的有益效果为：

1.本发明结合我国直立型花生植株条铺特点与捡拾特性，将捡拾分解成两步完成。第一步，配合收获机向前运动，由铲齿将花生植株铲起，类似于将筢子向前铲起的动作；铲齿托起的花生植株更加容易捡拾。第二步，弹齿滚筒机构完成后续的举升，推送等捡拾动作。通过改变滚筒滑道的结构，确定了捡拾弹齿在各个工位的初始姿态与摆动规律，区别于传统典型弹齿滚筒捡拾机构，并在此基础上增加铲齿机构，而去掉了捡拾、举升、推送和空回四个工位中的捡拾工位。因此，使得本发明具有更大的空回中心角，最大程度上减小了滚轮对凸轮滑道的冲击，避免较大的应力集中，提高凸轮型的滚筒滑道使用寿命。

2.本发明根据花生植株捡拾特性要求，所述的铲齿采用渐开线曲线过渡，前端采用三角铲形设计；其参数的设定，使铲齿具有良好的力学特性同时，具有更好的入土性能和限深功能，由下至上平缓的曲率过渡使花生捡拾更加柔顺，弹齿接触花生植株获得更好的举升倾角。所述的捡拾铲齿具有避障功能的结构，可使铲齿在使用过程中遇到较大外力时避免损坏。

3.本发明整体体积小，铲齿的设置，有利于铲起花生植株，同时由于凸轮型的滚筒滑道通过曲柄对弹齿轴的限制，捡拾弹齿随捡拾滚筒沿中心轴转动，形成捡拾弹齿绕捡拾滚筒的中心轴做圆周运动和捡拾弹齿沿弹齿轴轴线摆动运动的复合运动。通过捡拾弹齿完成捡拾动作，具有更好的捡拾性能和适应性，其捡拾率高，损失率低。

4.由于花生植株条铺紧贴地面，本发明捡拾收获时铲齿须划入地表20～30mm，弹齿须划入地表10～20mm，因此铲齿、弹齿材料选用65Mn弹簧钢，具备高的弹性极限和屈强比，在高载荷下不易产生永久变形，表面具有良好的耐磨性，从而减少弹齿的更换频率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为图1的B-B剖视图。

图4为图1的C-C剖视图。

图5为铲齿局部剖视图。

图6为护板机构示意图。

图7为图6的左视图。

图8为本发明齿端运动轨迹图。

图9为本发明铲齿避障示意图。

图10为本发明参数关系示意图。

图11为本发明弧形铲齿结构参数示意图。

图中：1.铲齿，1-1下铲齿，1-2连杆，1-3上铲齿，2.滑道，3.滚轮、4.曲柄，5.弹齿，6.护板，6-1.下护板，6-2.上护板，7.中心轴，8.后侧板、9.左轴承座、10.左侧板、11.左滚筒盘、12.弹齿轴、13.右滚筒盘、14.右侧板、15.右轴承座，16.障碍物，17.铲齿避障状态，18.齿端运动轨迹。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。

实施例1：如图1所示，本发明一种铲齿-弹齿滚筒组合式花生捡拾装置，包括捡拾铲齿1、滚筒护板6、捡拾滚筒、滚筒滑道2及侧板，捡拾滚筒的中心轴7穿过两侧的左、右侧板10、14分别安装在左、右轴承座9、15上，捡拾弹齿5均匀间隔设置于捡拾滚筒的弹齿轴12上，相邻捡拾弹齿5间设置有滚筒护板6，在行进前端，每个所述滚筒护板6上同一位置均安装有结构相同的弧形捡拾铲齿1，形成一排铲齿；工作时，弧形捡拾铲齿1随作业机组向前运动，将晾晒于地表的花生植株从地面铲起，使花生植株离开地面并沿着弧形铲齿向上运动至一定高度，实现花生捡拾的第一个工序；滚筒滑道2固定安装在其中一个侧板内，本例滚筒滑道2安装在左侧板10内，与捡拾滚筒上的弹齿轴12滑动连接，捡拾滚筒沿滚筒滑道2转动，实现弹齿举升、推送和空回工位的动作。

如图1～图4所示，本例所述捡拾滚筒包括中心轴7、滚筒盘及弹齿轴12，滚筒盘为两个，为左滚筒盘11和右滚筒盘13，对称安装在中心轴7上，两滚筒盘之间沿圆周均匀设置4个弹齿轴12，每个弹齿轴12的一端均通过连接机构与滚筒滑道2滑动连接，所述连接机构包括相互连接的滚轮3和曲柄4，滚轮3置于左侧板10内设置的滚筒滑道2内，曲柄4铰接在弹齿轴12一端。通过中心轴7转动，带动左滚筒盘11和右滚筒盘13上的弹齿轴12在曲柄凸轮机构的带动下，沿滚筒滑道2滑动。

如图3、图4所示，所述滚筒滑道2为偏心不规则环形凸轮滑道，由三部分弧形滑道过渡连接构成，每一部分弧形滑道分别对应举升、推送和空回三个工位，由于凸轮滑道通过曲柄对弹齿轴的限制，捡拾弹齿5随捡拾滚筒沿中心轴7转动，形成捡拾弹齿5绕捡拾滚筒的中心轴7做圆周运动和捡拾弹齿5沿弹齿轴12轴线摆动运动的复合运动。

本例所述曲柄长度L₁为45～75mm；滚筒R半径为80～110mm；捡拾弹齿伸出护板的最大长度L₃为120mm。本例中：曲柄长度L₁为50mm，滚筒R半径为100mm，L₂为弹齿长度为130mm。所述捡拾铲齿、弹齿的材料均为65Mn弹簧钢。

如图10所示，所述举升、推送和空回三个工位对应的相位角分别为β₁～β₃，其中举升工位的初始时举升倾角θ₁为10～60°，所述初始时举升倾角θ₁为捡拾弹齿5与滚筒Y轴间沿捡拾装置前进方向的夹角，三个相位角沿顺时针依次为β1＝120°～155°，β2＝60°～100°，β1+β2+β3＝360°。本例：初始时举升倾角θ₁为37°，三个相位角沿顺时针依次为β1＝137°，β2＝78°，β3＝145°。

如图10所示，本例中：在同一截面，O为中心轴圆心，其坐标系为(X，Y)为基础坐标系；O₁为

圆心，其坐标系为(X₁，Y₁)，坐标值X₁＝-15mm，Y₁＝40mm；O₂为

圆心，其坐标系为(X₂，Y₂)，坐标值X₂＝0mm，Y₂＝-37mm；凸轮滑道中心线关键点坐标值分别为：A(0，-102)、C(64，-102)、E(-125，-43)、F(27，98)、G(-44，80)、H(-65，39)、I(-65，34)、K(-65，-39)。图8、图9中h表示捡拾装置工作时，铲齿入土深度，h＝10～30mm。本例中：h＝10mm。

如图10所示，所述凸轮滑道2中心线由若干段直线段与圆弧线段组成：

(1)所述举升工位为弧线段

由

和

组成；弧线段

其圆弧半径由OC通过五次多项式逐渐过渡为OE，其中，当滚轮位于C点时，此处弹齿开始接触花生植株，弹齿逐渐前摆，弹齿伸出护板距离逐渐伸长，有利于花生植株向上举升；弧线段

的圆弧半径由OE通过五次多项式(现有方法)逐渐过渡为OF，弹齿5随滚筒转动且相对平缓回摆，减小齿端速度防止在举升过程中出现的花生植株“上抛”现象，同时可在推送工位获得较好的推送截止角α；弧线段

为五次多项式曲线方程形成的，曲线根据工位划分为

和

其中F点为弹齿5与上护板6-投影相交的最高点时，滚轮3回转中心处于滚筒滑道2中心线内的点。

(2)所述推送工位弧线段

由

和

组成；其中，弧线段

以O为圆心其圆弧半径由OF通过五次多项式逐渐过渡为OG，弹齿5随滚筒转动且相对平缓回摆，以便在推送工位获得较好的推送截止角；

是以O₁(X₁，Y₁)为圆心、O₁G为半径、点G为起始点的圆弧，其中

和

两弧线节点处G采用样条曲线圆滑处理，X₁坐标轴反向延长线与圆弧交于H点，直线HJ相切于

并垂直X轴于J点并延伸至K点。在推送工位结束时，滚轮沿HJ滚动至I点，捡拾弹齿5与上护板6-2夹角逐渐变小直至捡拾弹齿5完全收缩进上护板6-2直线段内。此时，推送工位结束，X₁为-5～-30mm，Y₁为20～60mm；本例中：坐标值X₁＝-15mm，Y₁＝40mm；推送截止角α＝80°；

(3)所述空回工位弧线段

由IK，

和AC组成；其中，IK为直线HJ相切于

并垂直X轴于J点并延伸至K点的直线段，

为以O₂(X₂，Y₂)为圆心、O₂K为半径、点K为起始点的圆弧，分别相切于直线段IK和AC，使滚轮在两直线段间可平缓过渡，避免应力集中；AC为(0，Y_A)到(X_C，Y_C)且平行于Y轴的直线段，滚轮在直线段AC滚动时可减小弹齿端点与地面距离，避免弹齿端划土过深。其中X₂为-20～20mm，Y₂为-20～-50mm；本例中：X₂＝0mm，Y₂＝-37mm。

所述捡拾弹齿5与曲柄4轴线间的夹角

为55～80°，本例中：

为60°。

如图2、图6所示，所述左、右侧板10、14还连接有后侧板8，相邻弹齿5间设置的护板6安装在后侧板8上，相邻护板6间留有的间隙15～25mm，确保捡拾弹齿5在相邻护板6间隙伸出与缩回。本例中：相邻护板6间留有的间隙为16mm。

如图6、图7所示，所述护板6由上护板6-2、下护板6-1连接构成，上、下护板截面均为直线段和弧线段，通过在弧形段连接形成套置在弹齿滚筒外周的弧线护板，直线段分别连接后侧板8；所述上护板6-2直线段相对于滚筒水平面的倾角γ的弧度为0.1～0.5rad，推送工位，弹齿5与上护板6-2相接触时，推送截止角α为60～90°。本例中：倾角γ的弧度为0.13rad，推送截止角α为80°。所述下护板6-1由两条筋板构成，并列连接在上护板6-2端，在两筋板上分别带有连接铲齿1的铰接槽，铰接槽内用于连接铲齿1，两筋板上均带有加强筋条，以增加强度；在下护板6-1的两筋板间形成的间隙，减轻整体重量，降低成本。

如图1、图2、图5-图7、图9、图10所示，所述捡拾铲齿1由上铲齿1-1和下铲齿1-2连接形成渐开线曲线，其中捡拾上铲齿1-3通过弹性铰接在下护板6-1上，下铲齿1-2通过连杆1-3与下护板6-1铰接，形成铰链四杆机构；如图9所示，与下护板6-1安装切点(即弹性铰接点)同中心轴的回转中心连线与中心轴X横坐标间的夹角θ为0～45°，如图10所示，所述捡拾铲齿1的渐开线曲线的基圆半径R2为40～110mm，对应中心角对应中心角α2为25～180°，。本例：θ为15°时,铲齿基圆半径R2为80mm，对应中心角α2是以第四象限为起始端，相对于起点中心角为80°段渐开线，α₀＝75，α_n＝155°；α₀为铲齿渐开线的起始角，α_n为铲齿渐开线的截止角。所述捡拾铲齿1的前端截面为三角铲形结构，使其具有更好的入土性能和限深功能。

如图8所示，铲齿1在工作时需深入地表20～30mm，为避免铲齿1因遇到石块等收到较大外力而发生永久变形，本例铲齿由上铲齿1-1和下铲齿1-3两部分组成，上铲齿1-3两端均带有扭簧结构，一端通过螺栓固定在上护板凹槽内，另一端与下护板6-1弹性铰接，即：下护板6-1连接端带有连接环，与上护板端的扭簧通过转轴铰接，下铲齿1-1通过连杆1-2与下护板6-1铰接，形成铰链四杆机构，可使铲齿1在使用过程中遇到较大外力时避免损坏。

实施例2：

如图1、图4-图7、图9、图10所示，所述捡拾铲齿1与护板的安装切点(弹性铰接点)同中心轴的回转中心连线与中心轴纵坐标间的夹角θ为30°时,铲齿基圆半径R2为75mm，对应中心角α2是以第四象限为起始端，相对于起点中心角为97°段渐开线，α₀＝60，α_n＝157°；α₀为铲齿渐开线的起始角，α_n为铲齿渐开线的截止角。

所述举升、推送和空回三个工位对应的相位角分别为β₁～β₃，其中举升工位的初始时举升倾角θ₁为10～60°，所述初始时举升倾角θ₁为捡拾弹齿5与滚筒Y轴间沿捡拾装置前进方向的夹角，三个相位角沿顺时针依次为β1＝120°～155°，β2＝60°～100°，β1+β2+β3＝360°。本例：举升倾角θ₁为30°，三个相位角沿顺时针依次为β1＝143°，β2＝91°，β3＝126°。

如图10所示，本例中：在同一截面，O为中心轴圆心，其坐标系为(X，Y)为基础坐标系；O₁为

圆心，其坐标系为(X₁，Y₁)，坐标值X₁＝-13.5mm，Y₁＝35mm；O₂为

圆心，其坐标系为(X₂，Y₂)，坐标值X₂＝0mm，Y₂＝-33mm；凸轮滑道中心线关键点坐标值分别为：A(0，-92)、C(29，-92)、E(107，-42)、F(33，85)、G(-30，72)、H(-53，35)、I(-53，23)、K(-53，-38)。图7中h表示捡拾装置工作时，铲齿入土深度，h＝10～30mm。

本例中：h＝16mm。所述凸轮滑道2中心线由若干段直线段与圆弧线段组成：

所述举升工位为弧线段

由

和

组成；弧线段

其圆弧半径由OC通过五次多项式逐渐过渡为OE，其中，当滚轮位于C点时，此处弹齿开始接触花生植株，弹齿逐渐前摆，弹齿伸出护板距离逐渐伸长，有利于花生植株向上举升。弧线段

其圆弧半径由OE通过现有的五次多项式逐渐过渡为OF，弹齿5随滚筒转动且相对平缓回摆，减小齿端速度防止在举升过程中出现的花生植株“上抛”现象，同时可在推送工位获得较好的推送截止角α，本例的推送截止角α＝73°；

所述空回工位弧线段

由IK、

和

组成；其中，IK为直线HJ相切于

并垂直X轴于J点并延伸至K点的直线段，

为以O₂(X₂，Y₂)为圆心、O₂K为半径、点K为起始点的圆弧，分别相切与直线段IK和AB，使滚轮在两直线段间可平缓过渡，避免应力集中；AC为(0，Y_A)到(X_C，Y_C)且平行于Y轴的直线段，滚轮在直线段AC滚动时可减小弹齿端点与地面距离，避免弹齿端划土过深。其中X₂为-20～20mm，Y₂为-20～-50mm；本例中：X₂＝0mm，Y₂＝-33mm。

本例所述捡拾弹齿5与曲柄4轴线间的夹角

为68°。

本例相邻所述护板6间留有的间隙15～25mm，确保捡拾弹齿5在相邻护板6间隙伸出与缩回。本例中：相邻护板6间留有的间隙为20mm。

所述上护板6-2直线段相对于滚筒水平面的倾角γ的弧度为0.1～0.5rad，推送工位，弹齿5与上护板6-2相接触时，推送截止角α为60～90°。本例中：倾角γ的弧度为0.3rad，推送截止角α为73°。

本例所述曲柄长度L₁为45mm，滚筒R半径为80mm，L₂为弹齿长度为116mm。

实施例3：本例与实施例1不同的是：本例所述捡拾铲齿1与护板6的安装切点同中心轴的回转中心连线与中心轴纵坐标间的夹角θ为45°时,铲齿基圆半径R2为42mm，对应中心角α2是以第四象限为起始端，相对于起点中心角为116°段渐开线，α₀＝45，α_n＝161°；α₀为铲齿渐开线的起始角，α_n为铲齿渐开线的截止角。

本例所述举升倾角θ₁为13°，三个相位角沿顺时针依次为β1＝146°，β2＝99°，β3＝115°。

如图10所示，本例中：在同一截面，O为中心轴圆心，其坐标系为(X，Y)为基础坐标系；O₁为

圆心，其坐标系为(X₁，Y₁)，坐标值X₁＝-13mm，Y₁＝42.9mm；O₂为

圆心，其坐标系为(X₂，Y₂)，坐标值X₂＝0mm，Y₂＝-36.9mm；凸轮滑道中心线关键点坐标值分别为：A(0，-89)、C(16，-89)、E(99，-42)、F(35，86)、G(-29，78)、H(-52，43)、I(-52，18)、K(-52，-37)。本例中铲齿1入土深度h＝11mm。

本例所述推送工位获得较好的推送截止角α＝72°；

所述空回工位弧线

由IK、

和AC组成；其中，IK为直线HJ相切于

并垂直X轴于J点并延伸至K点的直线段，

为以O₂(X₂，Y₂)为圆心、O₂K为半径、点K为起始点的圆弧，分别相切与直线段IK和AC，使滚轮在两直线段间可平缓过渡，避免应力集中；AC为(0，Y_A)到(X_C，Y_C)且平行于Y轴的直线段，滚轮在直线段AC滚动时可减小弹齿端点与地面距离，避免弹齿端划土过深。其中X₂为-20～20mm，Y₂为-20～-50mm；本例中：X₂＝0mm，Y₂＝-37mm。

本例所述捡拾弹齿5与曲柄4轴线间的夹角

为63°。

本例相邻所述护板6间留有的间隙15mm，确保捡拾弹齿5在相邻护板6间隙伸出与缩回。

所述上护板6-2直线段相对于滚筒水平面的倾角γ的弧度为0.1～0.5rad。

本例中：倾角γ的弧度为0.28rad，推送截止角α为72°。

本例所述曲柄长度L₁为47mm，滚筒R半径为78mm，L₂为弹齿长度为118mm。

实施例4：本例与实施例1不同的是：本例所述捡拾铲齿1与护板6的安装切点同中心轴的回转中心连线与中心轴纵坐标间的夹角θ为0°时,铲齿基圆半径R2为106mm，对应中心角α2是以第四象限为起始端，相对于起点中心角为68°段渐开线，α₀＝90°，α_n＝158°；α₀为铲齿渐开线的起始角，α_n为铲齿渐开线的截止角。

本例所述举升倾角θ₁为50°，三个相位角沿顺时针依次为β1＝135°，β2＝100°，β3＝125°。

如图10所示，本例中：在同一截面，O为中心轴圆心，其坐标系为(X，Y)为基础坐标系；O₁为

圆心，其坐标系为(X₁，Y₁)，坐标值X₁＝-13.7mm，Y₁＝40mm；O₂为

圆心，其坐标系为(X₂，Y₂)，坐标值X₂＝0mm，Y₂＝-38.8mm；凸轮滑道中心线关键点坐标值分别为：A(0，-93)、C(63，-93)、E(108，-42)、F(88，32)、G(-30，77)、H(-54，40)、I(-54，15)、K(-54，-39)。本例中铲齿1入土深度h＝12mm。

本例所述推送工位获得较好的推送截止角α＝75°；

所述空回工位弧线段

由IK、

和AC组成；其中，

为直线HJ相切于

并垂直X轴于J点并延伸至K点的直线段，

为以O₂(X₂，Y₂)为圆心、O₂K为半径、点K为起始点的圆弧，分别相切与直线段IK和AC，使滚轮在两直线段间可平缓过渡，避免应力集中；AC为(0，Y_A)到(X_C，Y_C)且平行于Y轴的直线段，滚轮在直线段AC滚动时可减小弹齿端点与地面距离，避免弹齿端划土过深。其中X₂为-20～20mm，Y₂为-20～-50mm；本例中：X₂＝0mm，Y₂＝-38.8mm。

本例所述捡拾弹齿5与曲柄4轴线间的夹角

为57°。

本例相邻所述护板6间留有的间隙13mm，确保捡拾弹齿5在相邻护板6间隙伸出与缩回。

所述上护板6-2直线段相对于滚筒水平面的倾角γ的弧度为0.1～0.5rad。本例中：倾角γ的弧度为0.33rad，推送截止角α为75°。

本例所述曲柄长度L₁为50.6mm，滚筒R半径为81mm，L₂为弹齿长度为125mm。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铲齿-弹齿滚筒组合式花生捡拾装置，其特征在于：包括捡拾铲齿、滚筒护板、捡拾滚筒、滚筒滑道及侧板，捡拾滚筒的中心轴穿过两侧的左、右侧板分别安装在轴承座上，捡拾弹齿均匀间隔设置于捡拾滚筒的弹齿轴上，相邻捡拾弹齿间设置有滚筒护板，在行进前端，每个所述滚筒护板上同一位置均安装有结构相同的弧形捡拾铲齿，形成一排铲齿；工作时弧形捡拾铲齿向前运动，将花生植株铲起，配合滚筒转动，实现捡拾动作；滚筒滑道固定安装在其中一个侧板内，与捡拾滚筒上的弹齿轴滑动连接，捡拾滚筒沿滚筒滑道转动，实现弹齿举升、推送和空回工位的动作。

2.根据权利要求1所述铲齿-弹齿滚筒组合式花生捡拾装置，其特征在于：所述铲齿由上铲齿和下铲齿连接形成渐开线曲线，其中捡拾上铲齿弹性铰接在下护板上，下铲齿通过连杆与下护板铰接，形成铰链四杆机构；所述上铲齿与下护板弹性铰接点与捡拾滚筒中心轴的回转中心连线同中心轴X轴间的夹角θ为0～45°，捡拾铲齿的侧面形状为渐开线曲线，基圆半径R₂为40～110mm，对应中心角α₂为25～180°，α₀＝0～90°，α_n＝0～180°。

3.根据权利要求1所述铲齿-弹齿滚筒组合式花生捡拾装置，其特征在于：所述捡拾滚筒包括中心轴、滚筒盘及弹齿轴，滚筒盘为两个，对称安装在中心轴上，两滚筒盘之间沿圆周均匀设置4个弹齿轴，每个弹齿轴的一端均通过连接机构与滚筒滑道滑动连接，所述连接机构包括相互连接的滚轮和曲柄，滚轮置于左侧板内设置的滚筒滑道上，曲柄铰接在弹齿轴一端。

4.根据权利要求3所述铲齿-弹齿滚筒组合式花生捡拾装置，其特征在于：所述滚筒滑道为偏心不规则环形凸轮滑道，由三部分弧形过渡连接构成，每一部分分别对应举升、推送和空回三个工位；捡拾弹齿随捡拾滚筒沿中心轴转动，形成捡拾弹齿绕捡拾滚筒的中心轴做圆周运动和捡拾弹齿沿弹齿轴轴线摆动运动的复合运动。

5.根据权利要求3所述铲齿-弹齿滚筒组合式花生捡拾装置，其特征在于：所述曲柄长度为45～75mm；滚筒半径为80～110mm；捡拾弹齿伸出护板的最大长度L为120mm。

6.根据权利要求4所述铲齿-弹齿滚筒组合式花生捡拾装置，其特征在于：所述举升、推送和空回三个工位对应的相位角分别为β1～β3，其中举升工位的初始时举升倾角θ₁为10～60°，所述初始时举升倾角θ1为捡拾弹齿与滚筒Y轴间沿捡拾装置前进方向的夹角，三个相位角沿顺时针依次为β1＝120°～155°，β2＝60°～100°，β1+β2+β3＝360°。

7.根据权利要求4所述铲齿-弹齿滚筒组合式花生捡拾装置，其特征在于：所述凸轮滑道中心线由若干段直线段与圆弧线段组成：

(1)所述举升工位为弧线段

由

和

组成；弧线段

其圆弧半径由OC通过五次多项式逐渐过渡为OE，其中，当滚轮位于C点时，此处弹齿开始接触花生植株，弹齿逐渐前摆，弹齿伸出护板距离逐渐伸长；弧线段

的圆弧半径由OE通过五次多项式逐渐过渡为OF，弹齿随滚筒转动且相对平缓回摆，减小齿端速度防止在举升过程中出现的花生植株“上抛”现象，同时可在推送工位获得较大的推送截止角α；

(2)所述推送工位弧线段

由

和

组成；其中，弧线段

以O为圆心其圆弧半径由OF通过五次多项式逐渐过渡为OG，弹齿随滚筒转动且相对平缓回摆，以便在推送工位获得较好(较大)的推送截止角；

是以O₁(X₁，Y₁)为圆心、O₁G为半径、点G为起始点的圆弧，X1坐标轴反向延长线与圆弧交于H点，直线HJ相切于

并垂直X轴于J点并延伸至K点；在推送工位结束时，滚轮沿HJ滚动至I点，捡拾弹齿与上护板夹角逐渐变小直至捡拾弹齿完全收缩进上护板内，推送工位结束，其中X₁为-5～-30mm，Y₁为20～60mm；

(3)所述空回工位弧线段

由IK、

和AC组成；其中，IK为直线HJ相切于

并垂直X轴于J点并延伸至K点的直线段，

为以O₂(X₂，Y₂)为圆心、O₂K为半径、点K为起始点的圆弧，分别相切与直线段IK和AC，使滚轮在两直线段间平缓过渡；AC为(0，Y_A)到(X_C，Y_C)且平行于Y轴的直线段，滚轮在直线段AC滚动时减小弹齿端点与地面距离，其中X₂为-20～20mm，Y₂为-20～-50mm。

8.根据权利要求1或3所述铲齿-弹齿滚筒组合式花生捡拾装置，其特征在于：所述捡拾弹齿与曲柄轴线间的夹角

为55～80°。

9.根据权利要求1所述铲齿-弹齿滚筒组合式花生捡拾装置，其特征在于：所述左右侧板还连接有后侧板，相邻弹齿间设置的护板安装在后侧板上，相邻护板间留有的间隙15～25mm，确保捡拾弹齿在护板间伸出与缩回。

10.根据权利要求1所述铲齿-弹齿滚筒组合式花生捡拾装置，其特征在于：所述护板包括上护板和下护板，上、下护板截面均为直线段和弧线段，通过在弧形段连接形成套置在弹齿滚筒外周的弧线护板，直线段分别连接后侧板，上护板直线段相对于滚筒水平面的倾角γ的弧度为0.1～0.5rad，推送工位，弹齿与上护板相接触时，推送截止角α为60～90°。

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