CN112690090A - 一种双向式剑麻收割机 - Google Patents

Abstract

一种双向式剑麻收割机，包括切割剑麻的的切割装置、带动切割装置行走的行走机构、带动切割装置绕Z轴转动的转向机构、带动切割装置前后伸缩的伸缩连接机构、带动切割装置绕Y轴旋转的Y向旋转机构、带动切割装置作上下移动的Z向给进机构；切割装置包括机械手机构、刀盘机构，机械手机构与刀盘机构连接并带动刀盘装置从侧面靠近剑麻；刀盘机构包括刀盘、刀片和第四电机，第四电机与刀盘连接并驱动刀盘旋转，刀片固定在刀盘上并随刀盘的旋转切割剑麻。本发明结构稳定，操作简单，解决了剑麻收割难的问题，属于收割设备领域。

Description

一种双向式剑麻收割机

技术领域

本发明涉及收割设备领域，具体涉及一种双向式剑麻收割机。

背景技术

目前，我国剑麻机械化收割水平很低，市场上没有一款成熟的剑麻收割机，剑麻叶片的采摘依旧全部依靠人工切割完成。从剑麻的整个生产过程来看，一般需要用到整地机、田间管理机、割叶机和加工机械等，从各个环节的机械化水平来看，仅割叶环节仍需大量人工作业，机械化水平几乎为零，能够运用到实际作业中的工具，也仅仅是一些简单化的辅助工具，像镰刀、电动割叶手锯等，因此实现机械化收割剑麻叶片是当前急需解决的技术难题。

我国身为全球剑麻种植大国之一，近年来也开始剑麻割叶机械的研发工作。自2010年以来，由农业部南京农业机械化研究所、广西大学、海南大学等攻关小组，开始了剑麻收割机的研制，先后研发了一批改善目前剑麻收割状况的收割设备，其中一些车载式的收割设备，虽然自动化程度高，但是不具伸缩性，且割刀水平布置，不符合切削剑麻力学性能，还有一些便携式的收割设备，其自动化程度低，人工手持灵活性差，而且费力，因此，这些技术均未能投入使用，收割剑麻叶的效率仍无法得到提高。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种收割效率高的双向式剑麻收割机。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种双向式剑麻收割机，包括切割剑麻的的切割装置、带动切割装置行走的行走机构、带动切割装置绕Z轴转动的转向机构、带动切割装置前后伸缩的伸缩连接机构、带动切割装置绕Y轴旋转的Y向旋转机构、带动切割装置作上下移动的Z向给进机构；切割装置包括机械手机构、刀盘机构，机械手机构与刀盘机构连接并带动刀盘装置从侧面靠近剑麻；刀盘机构包括刀盘、刀片和第四电机，第四电机与刀盘连接并驱动刀盘旋转，刀片固定在刀盘上并随刀盘的旋转切割剑麻。

作为一种优选，机械手机构包括机械手支撑架、蜗杆、第三电机、涡轮机械手；第三电机固定在机械手支撑架上，第三电机的输出轴与蜗杆连接；涡轮机械手包括涡轮、机械臂，涡轮与机械臂的一端固定连接；涡轮机械手的数量为2个，2个涡轮分别从蜗杆的左右两侧与蜗杆啮合，每个机械臂上均设有往远离另一个机械臂方向凸起的折弯部；第四电机固定在机械臂上，刀盘与机械臂转动连接，第四电机与刀盘之间通过带传动连接。采用这种结构后，剑麻被两个机械臂包围，启动刀盘机构可进行剑麻一周叶片的切割。

作为一种优选，刀盘包括第一刀盘、第二刀盘、第三刀盘，机械臂包括前端部和后端部，前端部、折弯部、后端部依次连接，第一刀盘、第二刀盘、第三刀盘分别安装于前端部、折弯部和后端部。采用这种结构后，三个刀盘在机械臂上布局合理紧凑，切割剑麻的效果更好。

作为一种优选，Z向给进机构包括丝杠支撑架、第二电机、双丝杠组，双丝杠组包括2根丝杠，2根丝杠均竖直安装在丝杠支撑架上，2根丝杠与丝杠支撑架转动连接，第二电机固定在丝杠支撑架上并与双丝杠组通过带传动连接；2根丝杠均与机械手机构螺纹连接。采用这种结构后，两根丝杠与机械手机构形成丝杠滑块机构，收割时，Z向进给机构可带动收割刀盘自下而上进行收割，从而提高了收割效率。

作为一种优选，Y向旋转机构包括第一电机、轴承座、连接板、转轴，轴承座上设有两个轴承，转轴水平安装且转轴的两端分别与两个轴承连接，第一电机固定在轴承座上并与转轴连接，连接板的一端嵌入两个轴承之间并与转轴固定连接，连接板的另一端与Z向给进机构连接。采用这种结构后，刀盘机构可进行垂直于Y方向的旋转运动，方便调整刀盘收割时的姿态。

作为一种优选，转向机构包括车厢、转盘，转盘与行走机构转动连接，车厢固定在转盘上；伸缩连接机构包括第一伸缩缸、第二伸缩缸，第一伸缩缸铰接在车厢上，第一伸缩缸的输出端与Y向旋转机构连接，第二伸缩缸铰接在转盘上，第二伸缩缸的输出端与第一伸缩缸的侧面铰接。采用这种结构后，两个伸缩缸可调节收割剑麻的刀盘机构距离剑麻叶的高低和远近，操作稳定灵活。

作为一种优选，刀片为半月牙状的平面刀片，包括平端和尖端，刀片的平端与刀盘固定连接，尖端伸出刀盘外，刀片与刀盘所在平面之间的夹角为30°。采用这种结构后，符合收割叶片时，叶片的力学性能。

作为一种优选，行走机构包括底板、车轮、车轮轴，车轮通过车轮轴与底板连接，车轮放置在地面上；车轮轴与底板之间设有减震器。采用这种结构后，在田地行驶时，提高了抗震性能。

作为一种优选，转向机构包括中心轮、中心轴、行星轮、转盘、车厢、旋转电机；中心轮和中心轴均与行走机构固定连接，中心轮为内齿轮，中心轴位于中心轮的中心处，转盘设于中心轮的上方并与中心轴转动连接，行星轮可转动地连接在转盘上并与中心轮啮合；旋转电机固定在转盘上，旋转电机与行星轮连接并驱动行星轮旋转；车厢固定在转盘上。采用这种结构后，旋转电机驱动行星轮旋转，行星轮沿中心轮的齿滚动从而带动转盘转动，使车厢可进行圆周转向作业，从而可进行左右两排收割。

作为一种优选，中心轮上设有圆环形的导轨，转盘上设有圆环形的导槽，导轨卡入导槽中且导轨与导槽间隙配合。采用这种结构后，转向平稳。

总的说来，本发明具有如下优点：

1.采用涡轮机械手与六组30°刀盘，改变了以往单个叶片切割的方式，整体可将剑麻包围，进行一周剑麻叶片的切割，30°的月牙刀片综合了剑麻叶片切削力学性能和人工收割方式进行设计，改变了以往径向和切向水平、垂直切割的方式，切割效果好。

2.采用垂直于Y向的旋转机构，可进行剑麻收割时刀盘的姿态调整，采用Z向进给机构，可带动刀盘机构进行自下而上的收割路线进行收割，提高了收割效率。

3.采用两个液压伸缩缸，改变了以往结构收割臂固定长度的缺点，本结构可调节收割剑麻的刀盘机构距离剑麻割叶位置的高低和远近，操作稳定灵活。

4.采用带动车厢转向的转向机构，改变了以往剑麻收割结构单排收割的缺点，本结构可带动车身进行圆周转向作业，从而可进行左右两排收割。

5.本发明可以实现对两侧剑麻的收割，收割方式自下向上30°切向割叶，割叶效果好，自动化水平高，真正意义上实现了剑麻自动化割叶环节。

附图说明

图1为一种双向式剑麻收割机的立体图。

图2为行走机构与转向机构主要部件的示意图。

图3为行走机构与转向机构主要部件的立体图。

图4为切割装置、Z向给进机构和Y向旋转机构的立体图。

图5为第二刀盘与第四电机连接的侧视图。

图6为切割装置与Y向旋转机构的俯视图。

其中，1为机械手机构，2为转向机构，3为行走机构，4为伸缩连接机构，5为Y向旋转机构，6为Z向给进机构，7为刀盘机构。

101为机械臂，102为涡轮，103为蜗杆，104为第三电机，105为下挡板。

201为中心轮、202为中心轴、203为行星轮、204为转盘，205为车厢，206为转动轴承。

301为底板、302为车轮、303为车轮轴，304为蝶盘减震器，305为弹簧减震器。

401为第一伸缩缸，402为第二伸缩缸。

501为第一电机，502为轴承座，503为连接板。

601为第二电机，602为丝杠，603为上支撑板，604为下支撑板，605为第一带轮。

701为刀盘，702为刀片，703为第四电机，704为一级带轮，705为二级带轮，706为三级带轮，707为刀盘轴。

具体实施方式

下面将结合具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。

一种双向式剑麻收割机，包括切割剑麻的的切割装置、带动切割装置行走的行走机构3、带动切割装置绕Z轴转动的转向机构2、带动切割装置前后伸缩的伸缩连接机构4、带动切割装置绕Y轴旋转的Y向旋转机构5、带动切割装置作上下移动的Z向给进机构6；切割装置包括机械手机构1、刀盘机构7，机械手机构与刀盘机构连接并带动刀盘装置从侧面靠近剑麻；刀盘机构包括刀盘701、刀片702和第四电机703，第四电机与刀盘连接并驱动刀盘旋转，刀片固定在刀盘上并随刀盘的旋转切割剑麻。

机械手机构包括机械手支撑架、蜗杆103、第三电机104、涡轮机械手；第三电机固定在机械手支撑架上，第三电机的输出轴与蜗杆连接；涡轮机械手包括涡轮102、机械臂101，涡轮与机械臂的一端固定连接；涡轮机械手的数量为2个，2个涡轮分别从蜗杆的左右两侧与蜗杆啮合，每个机械臂上均设有往远离另一个机械臂方向凸起的折弯部；第四电机固定在机械臂上，刀盘与机械臂转动连接，第四电机与刀盘之间通过带传动连接。

机械手支撑架包括下挡板105、前支撑板、后支撑板、前挡板，前支撑板、后支撑板和前挡板均垂直地安装于下挡板上；蜗杆的两端通过第四轴承安装于前支撑板和后支撑板之间，涡轮通过螺栓可转动地安装于下挡板上并与蜗杆的两侧配合；第三电机安装在前挡板上，并通过联轴器与蜗杆连接。

刀盘包括第一刀盘、第二刀盘、第三刀盘，机械臂包括前端部和后端部，前端部、折弯部、后端部依次连接，第一刀盘、第二刀盘、第三刀盘分别安装于前端部、折弯部和后端部。

刀盘通过刀盘轴707安装在机械臂上，刀盘轴从上至下贯穿机械臂并通过第三轴承与机械臂连接，刀盘轴的上端与刀盘固定连接。

第四电机固定在机械臂的折弯部的下方，第四电机的输出轴连接有一级带轮704，第二刀盘的刀盘轴下端连接有二级带轮705，第一刀盘和第三刀盘的刀盘轴下端均连接有三级带轮706，一级带轮通过皮带与二级带轮连接，二级带轮通过皮带分别与两个三级带轮连接。

Z向给进机构包括丝杠支撑架、第二电机601、双丝杠组，双丝杠组包括2根丝杠602，2根丝杠均竖直安装在丝杠支撑架上，2根丝杠与丝杠支撑架转动连接，第二电机固定在丝杠支撑架上并与双丝杠组通过带传动连接；2根丝杠均与机械手机构螺纹连接。

Y向旋转机构包括第一电机501、轴承座502、连接板503、转轴，轴承座上设有两个第一轴承，转轴水平安装且转轴的两端分别与两个第一轴承连接，第一电机固定在第一轴承座上并与转轴连接，连接板的一端嵌入两个第一轴承之间并与转轴固定连接，连接板的另一端与Z向给进机构连接。

连接板为三角连接板，它的顶角一端与转轴连接，它的底边一端与丝杠支撑架连接。

丝杠支撑架包括后挡板、上支撑板603和下支撑板604，上支撑板和下支撑板分别固定连接在后挡板的上下两端，2根丝杠均通过第二轴承安装在上支撑板与下支撑板之间；第二电机安装在上支撑板的下方，第二电机的输出轴通过轴承支撑并连接有第一带轮605，丝杠的上端连接有第二带轮，第一带轮通过皮带与第二带轮连接。

转向机构包括车厢、转盘，转盘与行走机构转动连接，车厢固定在转盘上；伸缩连接机构包括第一伸缩缸401、第二伸缩缸402，第一伸缩缸铰接在车厢上，第一伸缩缸的输出端与Y向旋转机构连接，第二伸缩缸铰接在转盘上，第二伸缩缸的输出端与第一伸缩缸的侧面铰接。

刀片为半月牙状的平面刀片，包括平端和尖端，刀片的平端与刀盘固定连接，尖端伸出刀盘外，刀片与刀盘所在平面之间的夹角为30°。

一个刀盘上安装有5块刀片。

行走机构包括底板301、车轮302、车轮轴303，车轮通过车轮轴与底板连接，车轮放置在地面上；车轮轴与底板之间设有减震器，减震器包括弹簧减震器305和蝶盘减震器304。

行走机构包括底板，转向机构包括中心轮201、中心轴202、行星轮203、转盘204、车厢205、旋转电机；中心轮和中心轴均与行走机构固定连接，中心轮为内齿轮，中心轴位于中心轮的中心处，转盘设于中心轮的上方并与中心轴转动连接，行星轮可转动地连接在转盘上并与中心轮啮合；旋转电机固定在转盘上，旋转电机与行星轮连接并驱动行星轮旋转；车厢固定在转盘上。

转盘的中心通过转动轴承206与中心轴连接。

转向机构还包括减速器，减速器固定在转盘上并与旋转电机连接，减速器的输出端与行星轮连接。

中心轮上设有圆环形的导轨，转盘上设有圆环形的导槽，导轨卡入导槽中且导轨与导槽间隙配合。

一种双向式剑麻收割机还包括控制系统与控制按扭，控制按扭安装在车厢上，使用时，技术人员坐在车厢上，通过控制按钮控制剑麻收割机的转向机构，使车厢转向收割剑麻的一侧，通过控制按钮控制伸缩缸联动，使收割剑麻的刀盘机构到达剑麻收割的位置，然后控制第一电机，调节刀盘机构的姿态，控制第二电机将刀盘降至收割剑麻的根部，控制第三电机，使机械臂打开然后包裹住剑麻，控制第四电机启动刀片，使其旋转收割，同时控制第二电机，使其自下而上完成一株的收割。

技术人员在控制电机时存在联合驱动，使收割效果和效率达到最佳，在此不一一举例说明。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双向式剑麻收割机，其特征在于：包括切割剑麻的的切割装置、带动切割装置沿着X轴行走的行走机构、带动切割装置绕竖直的Z轴转动的转向机构、带动切割装置前后伸缩的伸缩连接机构、带动切割装置绕Y轴旋转的Y向旋转机构、带动切割装置作上下移动的Z向给进机构；

切割装置包括机械手机构、刀盘机构，机械手机构与刀盘机构连接并带动刀盘机构从侧面靠近剑麻；

刀盘机构包括刀盘、刀片和第四电机，第四电机与刀盘连接并驱动刀盘旋转，刀片固定在刀盘上并随刀盘的旋转切割剑麻。

2.按照权利要求1所述的一种双向式剑麻收割机，其特征在于：机械手机构包括机械手支撑架、蜗杆、第三电机、涡轮机械手；第三电机固定在机械手支撑架上，第三电机的输出轴与蜗杆连接；

涡轮机械手包括涡轮、机械臂，涡轮与机械臂的一端固定连接；

涡轮机械手的数量为2个，2个涡轮分别从蜗杆的左右两侧与蜗杆啮合，每个机械臂上均设有往远离另一个机械臂方向凸起的折弯部；

第四电机固定在机械臂上，刀盘与机械臂转动连接，第四电机与刀盘之间通过带传动连接。

3.按照权利要求2所述的一种双向式剑麻收割机，其特征在于：刀盘包括第一刀盘、第二刀盘、第三刀盘，机械臂包括前端部和后端部，前端部、折弯部、后端部依次连接，第一刀盘、第二刀盘、第三刀盘分别安装于前端部、折弯部和后端部。

4.按照权利要求1所述的一种双向式剑麻收割机，其特征在于：Z向给进机构包括丝杠支撑架、第二电机、双丝杠组，双丝杠组包括2根丝杠，2根丝杠均竖直安装在丝杠支撑架上，2根丝杠与丝杠支撑架转动连接，第二电机固定在丝杠支撑架上并与双丝杠组通过带传动连接；2根丝杠均与机械手机构螺纹连接。

5.按照权利要求1所述的一种双向式剑麻收割机，其特征在于：Y向旋转机构包括第一电机、轴承座、连接板、转轴，轴承座上设有两个轴承，转轴水平安装且转轴的两端分别与两个轴承连接，第一电机固定在轴承座上并与转轴连接，连接板的一端嵌入两个轴承之间并与转轴固定连接，连接板的另一端与Z向给进机构连接。

6.按照权利要求1所述的一种双向式剑麻收割机，其特征在于：转向机构包括车厢、转盘，转盘与行走机构转动连接，车厢固定在转盘上；

伸缩连接机构包括第一伸缩缸、第二伸缩缸，第一伸缩缸铰接在车厢上，第一伸缩缸的输出端与Y向旋转机构连接，第二伸缩缸铰接在转盘上，第二伸缩缸的输出端与第一伸缩缸的侧面铰接。

7.按照权利要求1所述的一种双向式剑麻收割机，其特征在于：刀片为半月牙状的平面刀片，包括平端和尖端，刀片的平端与刀盘固定连接，尖端伸出刀盘外，刀片与刀盘所在平面之间的夹角为30°。

8.按照权利要求1所述的一种双向式剑麻收割机，其特征在于：行走机构包括底板、车轮、车轮轴，车轮通过车轮轴与底板连接，车轮放置在地面上；

车轮轴与底板之间设有减震器。

9.按照权利要求1所述的一种双向式剑麻收割机，其特征在于：转向机构包括中心轮、中心轴、行星轮、转盘、车厢、旋转电机；

中心轮和中心轴均与行走机构固定连接，中心轮为内齿轮，中心轴位于中心轮的中心处，转盘设于中心轮的上方并与中心轴转动连接，行星轮可转动地连接在转盘上并与中心轮啮合；旋转电机固定在转盘上，旋转电机与行星轮连接并驱动行星轮旋转；车厢固定在转盘上。

10.按照权利要求9所述的一种双向式剑麻收割机，其特征在于：中心轮上设有圆环形的导轨，转盘上设有圆环形的导槽，导轨卡入导槽中且导轨与导槽间隙配合。

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