CN112913469B - 一种开合式链刀剑麻收割装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种开合式链刀剑麻收割装置，包括：夹持和切割剑麻的开合式链刀刀盘机构，带动开合式链刀刀盘机构在水平面上绕圆心旋转的圆周进给机构，带动开合式链刀刀盘机构在水平面上远离和靠近圆心的圆心进给机构，带动开合式链刀刀盘机构上下平移的Z向进给机构。开合式链刀刀盘机构包括开合刀盘机构和链刀机构；开合刀盘机构包括第四电机、涡轮蜗杆机构、两个圆弧形的刀盘；链刀机构包括第五电机、链条、主动链轮、从动链轮、张紧轮、张紧机构、月牙刀片、盖板；月牙刀片设置在链条的外侧与链条形成链刀结构。本发明解决剑麻叶片的机械化收割难题，保证收割效率和收割质量，属于剑麻收割设备领域。

Description

一种开合式链刀剑麻收割装置

技术领域

本发明涉及剑麻收割设备领域，具体涉及一种开合式链刀剑麻收割装置。

背景技术

目前，我国剑麻机械化收割水平很低，市场上没有成熟的剑麻收割机，剑麻叶片的采摘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，仅割叶环节机械化水平几乎为零，仍需大量人工作业，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。

通过对剑麻收获过程分析，机械化有助于改善剑麻收获的两个环节切叶和收集运输叶片。目前，田间收集、运输剑麻和已经机械化的其它作物并无不同，切割叶片因为其复杂性和困难性，在国内外从未被全机械化。

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开合式链刀剑麻收割装置。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种开合式链刀剑麻收割装置，包括：夹持和切割剑麻的开合式链刀刀盘机构，带动开合式链刀刀盘机构在水平面上绕圆心旋转的圆周进给机构，带动开合式链刀刀盘机构在水平面上远离和靠近圆心的圆心进给机构，带动开合式链刀刀盘机构上下平移的Z向进给机构。

作为一种优选，一种开合式链刀剑麻收割装置，包括连接板、底板、下连接板；开合式链刀刀盘机构安装在下连接板上，下连接板通过圆心进给机构相对于底板平移，底板通过圆周进给机构相对于连接板转动，连接板由Z向进给机构驱动升降。

作为一种优选，圆周进给机构包括第二电机、齿轮、外齿圈、圆周导轨、多个滑轮；齿轮和滑轮均转动式安装在底板的下侧，第二电机安装在底板的上侧，第二电机驱动齿轮转动；圆周导轨和外齿圈均固定在连接板上，滑轮与圆周导轨配合沿着圆周导轨滑移，外齿圈与齿轮啮合传动。

作为一种优选，圆周导轨位于外齿圈的上侧，外齿圈位于连接板的上侧；圆周导轨和外齿圈对应的圆心角为150度。

作为一种优选，滑轮的数量为三个，呈等腰三角形分布，其中一个滑轮位于圆周导轨的内侧，另外两个滑轮位于圆周导轨的外侧且左右对称的位于齿轮的两侧。

作为一种优选，开合式链刀刀盘机构包括开合刀盘机构和链刀机构；开合刀盘机构包括第四电机、涡轮蜗杆机构、两个圆弧形的刀盘；涡轮蜗杆机构包括一根蜗杆和两个涡轮，涡轮蜗杆机构安装在下连接板上，第四电机驱动蜗杆转动，涡轮位于蜗杆的左右两侧，涡轮位于刀盘的端部带动两刀盘同步转动实现开合动作；每个刀盘上均设有链刀机构。

作为一种优选，链刀机构包括第五电机、链条、主动链轮、从动链轮、张紧轮、张紧机构、月牙刀片、盖板；主动链轮、从动链轮均安装在刀盘上，张紧轮通过张紧机构位置可调的安装在刀盘上，链条环绕主动链轮、从动链轮和张紧轮设置，第五电机驱动主动链轮转动，盖板与刀盘相接将主动链轮、从动链轮、张紧轮覆盖；月牙刀片设置在链条的外侧与链条形成链刀结构，月牙刀片从盖板的底部侧面伸出。

作为一种优选，月牙刀片包括刀齿部分和外链板部分，刀齿部分和外链板部分为一体式结构，外链板部分安装在链条的外侧，刀齿部分呈月牙形，刀齿部分向外上方倾斜，刀齿部分所在平面与刀盘所在平面的夹角为30度；每个链刀结构对应的圆心角均为120度；左侧链刀结构的左侧月牙刀片的刀尖朝向与右侧链刀结构的左侧月牙刀片的刀尖朝向相同。

作为一种优选，圆心进给机构包括第三电机、丝杠滑块机构、导轨滑块机构；下连接板与丝杠滑块机构的滑块相接，下连接板与导轨滑块机构的滑块相接，底板与丝杠滑块机构的丝杠相接，底板与导轨滑块机构的导轨相接，第三电机驱动丝杠滑块机构的丝杠的转动。

作为一种优选，Z向进给机构包括第一电机、丝杠、圆导轨、机架；丝杠和圆导轨竖直设置在机架上，丝杠与连接板组成丝杠滑块机构，连接板相对于圆导轨滑移，第一电机驱动丝杠转动。

本发明具有如下优点：

1.采用上下平移自由度、周向移动自由度、径向移动自由度配合的机构，实现剑麻叶片的无死角切割。进一步的，采用圆弧形开合式刀盘结构，配合链刀结构，实现剑麻叶片的无死角切割。由此解决剑麻叶片的机械化收割难题，保证收割效率和收割质量。

2.采用开合式刀盘和链刀组合，改变了以往单叶收割或者单刀割叶的方式，开合刀盘可控制开合半径，适应剑麻植株的差异性，更好的将整柱剑麻包围。链刀采用链条与刀具组合，不仅刀具容量大，切割更快速，而且互换性好，承载力大。刀具采用月牙型，刀齿部分平面与水平刀盘平面成30°夹角，根据剑麻力学性能分析和剑麻叶片斜向生长的特性，此时割叶效果更好。

3.采用张紧机构，主要是方便链刀的装卸和预紧的作用。

4.采用可调整刀盘靠近或远离剑麻中心的圆心进给机构，可对剑麻收割前后，距离剑麻的中心的位置进行微调，可保证收割的精准度，操作灵活。

5.采用圆周进给机构，优选采用环绕圆心150°转动的结构，解决了刀盘包围剑麻后，链刀割叶时无法360°完全包围剑麻的问题，此时，通过圆周进给机构调整刀盘方向，可完成对剩余部分的包围和收割。

6.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。

附图说明

图1是一种开合式链刀剑麻收割装置的立体图。

图2是Z向进给机构与圆周进给机构主要部件的示意图。

图3是圆周进给机构的原理图。

图4是圆心进给机构的俯视图。

图5是开合式链刀刀盘机构的俯视图。

图6是开合式链刀刀盘机构的立体图。

图7是月牙刀片的侧视图。

图8是月牙刀片的立体图。

其中，1为圆周进给机构，2为Z向进给机构，3为圆心进给机构，4为开合式链刀刀盘机构。

101为外齿圈，102为圆周导轨，103为连接板，104为圆导轨，105为上支撑板，106为第一电机，107为丝杠，108为后支撑板，109为轴承，110为下支撑板。

201为滑轮，202为齿轮，203为底板，204为第三电机，205为第二电机，206为导轨，207为左滑块，208为挡板，209为联轴器，210为丝杠，211为右滑块，212为轴承座。

301为第四电机，302为联轴器，303为蜗杆，304为涡轮，305为中心轴，306为上连接板，307为刀盘，308为盖板，309为链条，310为从动链轮，311为外链板部分，312为月牙刀片，313为扣槽，314为主动链轮，315为张紧轮。

316为后连接板，317为下连接板，318为轴承，319为前连接板，320为第五电机，321为螺栓，322为挡板，323为大垫片，324为螺杆，325为螺母。

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。

一种开合式链刀剑麻收割装置，主要包括四大机构：夹持和切割剑麻的开合式链刀刀盘机构、带动开合式链刀刀盘机构在水平面上绕圆心旋转的圆周进给机构、带动开合式链刀刀盘机构在水平面上远离和靠近圆心的圆心进给机构、带动开合式链刀刀盘机构上下平移的Z向进给机构。四大机构主要通过连接板、底板、下连接板衔接，具体为：开合式链刀刀盘机构安装在下连接板上，下连接板通过圆心进给机构相对于底板平移，底板通过圆周进给机构相对于连接板转动，连接板由Z向进给机构驱动升降。

开合式链刀刀盘机构包括开合刀盘机构和链刀机构。开合刀盘机构包括第四电机、涡轮蜗杆机构、两个圆弧形的刀盘等，其中第四电机通过联轴器连接蜗杆，蜗杆安装在轴承和后连接板上，2个涡轮分别配合蜗杆的左右两侧，涡轮与刀盘固定连接，控制刀盘开合，第四电机安装在前连接板上，前连接板上面连接着上连接板，下面连接着下连接板，开合左右刀盘上均安装了链刀机构。其中链刀机构包括第五电机、链条、主动链轮、从动链轮、张紧轮、张紧机构、月牙刀片、盖板；月牙刀片包括刀齿部分和外链板部分，刀齿部分和外链板部分为一体式结构，外链板部分安装在链条的外侧，刀齿部分呈月牙形，刀齿部分向外上方倾斜，刀齿部分所在平面与刀盘所在平面的夹角为30度；每个链刀结构对应的圆心角均为120度；左侧链刀结构的左侧月牙刀片的刀尖朝向与右侧链刀结构的左侧月牙刀片的刀尖朝向相同。第五电机安装在刀盘下方中间凸起折弯处，刀盘上方分别安装着主动链轮、从动链轮、张紧轮，第五电机连接主动链轮，驱动主动链轮带动链刀在刀盘和盖板之间形成的刀盘槽内回转运动，进行切割剑麻，盖板安装在刀盘的扣槽上，盖住链条。张紧机构包括螺栓、支撑板、螺母、开槽双头螺柱、大垫片，支撑板固连在刀盘下面，其上安装了螺栓，开槽双头螺柱与张紧轮的转轴相连，开槽双头螺柱通过螺母和大垫片夹紧在张紧槽内。张紧机构主要用于链刀的装卸和张紧。

开合式链刀刀盘机构的运行方式为：启动第四电机，控制刀盘夹住剑麻，剑麻被两个刀盘包围，启动第五电机驱动链刀机构可进行剑麻一周240°叶片的切割。

圆心进给机构包括第三电机、丝杠、导轨、左滑块、右滑块等，第三电机安装在挡板上，通过联轴器连接丝杠，丝杠末端安装在轴承和轴承座上，挡板固连在底板上，轴承座安装在底板上，导轨固连在底板上，丝杠与右滑块配合组成丝杠滑块机构，导轨与左滑块配合组成导轨滑块机构，左右滑块安装在下连接板上。

圆心进给机构的运行方式为：启动第三电机，刀盘在靠近剑麻附近时，可进行一定距离的调整，保证刀盘的圆弧中心与剑麻轴心一定程度的重合。

圆周进给机构包括第二电机、齿轮、外齿圈、圆周导轨、滑轮，第二电机安装在底板上面，连接着齿轮，齿轮与外齿圈配合，在第二电机的驱动下，围着外齿圈进行圆周进给运动，外齿圈上面安装圆周导轨，圆周导轨与三个滑轮配合，三个滑轮安装在底板下方，其中两个滑轮配合在圆周导轨外圈，一个滑轮配合在圆周导轨内圈上，呈等腰三角形分布。圆周导轨和外齿圈对应的圆心角为150度。

圆周进给机构的运行方式为：刀盘在完成剑麻一周240°收割后，启动第二电机，驱动刀盘绕圆心旋转，调整姿态，进行剩余部分收割。

Z向进给机构包括第一电机、丝杠、圆导轨、机架等，第一电机通过联轴器连接丝杠，丝杠末端支撑在轴承上，轴承安装于下支撑板上，第一电机安装于上支撑板上面，2根导轨安装于上下支撑板之间，上下支撑板固连在后支撑板上。

Z向进给机构的运行方式为：刀盘在调整好位置，夹持住剑麻，启动链刀后，启动第一电机，可带动刀盘自下而上移动，收割剑麻。

本发明是一种剑麻收割机的末端执行装置，后支撑板与车载的机械臂相连。使用时，机械臂将本装置送至剑麻附近，启动第四电机驱动刀盘打开，启动第三电机调整刀盘中心与剑麻中心轴之间的距离，然后夹住剑麻，启动第五电机驱动链刀进行割叶，启动第一电机带动开合式链刀刀盘机构完成自下而上的割叶；一次割叶完成后，开合式刀盘张开，刀盘下移，圆周进给机构带动刀盘转至未收割到的部分，然后刀盘夹住剑麻，机械臂上移，完成剩余部分的割叶。

除了上述实施例提及的方式外，Z向进给机构可采用其他具有升降功能的已知机械结构，圆心进给机构可采用其他具有平面直线平移功能的已知的机械结构，例如由气缸驱动平移的结构、齿轮齿条机构等。这些变换方式均在本发明的保护范围内。

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 (8)

1.一种开合式链刀剑麻收割装置，其特征在于，包括：

夹持和切割剑麻的开合式链刀刀盘机构；

以及带动开合式链刀刀盘机构在水平面上绕圆心旋转的圆周进给机构，圆周进给机构包括第二电机、齿轮、外齿圈，所述圆心为外齿圈的圆心，外齿圈为小半圆弧；

以及带动开合式链刀刀盘机构在水平面上相对于外齿圈远离或靠近所述圆心的圆心进给机构；

以及带动开合式链刀刀盘机构上下平移的Z向进给机构；

还包括连接板、底板、下连接板；开合式链刀刀盘机构安装在下连接板上，下连接板通过圆心进给机构相对于底板平移，底板通过圆周进给机构相对于连接板转动，连接板由Z向进给机构驱动升降；齿轮转动式安装在底板的下侧，外齿圈固定在连接板的上侧，外齿圈与齿轮啮合，第二电机驱动齿轮转动。

2.按照权利要求1所述的一种开合式链刀剑麻收割装置，其特征在于：圆周进给机构还包括多个滑轮和圆周导轨，圆周导轨与外齿圈的形状相适配，圆周导轨位于外齿圈的上侧，滑轮转动式安装在底板的下侧，滑轮与圆周导轨配合并沿着圆周导轨滑移；外齿圈对应的圆心角为150度。

3.按照权利要求2所述的一种开合式链刀剑麻收割装置，其特征在于：滑轮的数量为三个，呈等腰三角形分布，其中一个滑轮位于圆周导轨的内侧，另外两个滑轮位于圆周导轨的外侧且左右对称的位于齿轮的两侧。

4.按照权利要求1所述的一种开合式链刀剑麻收割装置，其特征在于：开合式链刀刀盘机构包括开合刀盘机构和链刀机构；开合刀盘机构包括第四电机、涡轮蜗杆机构、两个圆弧形的刀盘；涡轮蜗杆机构包括一根蜗杆和两个涡轮，涡轮蜗杆机构安装在下连接板上，第四电机驱动蜗杆转动，涡轮位于蜗杆的左右两侧，涡轮位于刀盘的端部并带动两刀盘同步转动实现开合动作；每个刀盘上均设有链刀机构。

5.按照权利要求4所述的一种开合式链刀剑麻收割装置，其特征在于：链刀机构包括第五电机、链条、主动链轮、从动链轮、张紧轮、张紧机构、月牙刀片、盖板；主动链轮、从动链轮均安装在刀盘上，张紧轮通过张紧机构位置可调的安装在刀盘上，链条环绕主动链轮、从动链轮和张紧轮设置，第五电机驱动主动链轮转动，盖板与刀盘相接将主动链轮、从动链轮、张紧轮覆盖；月牙刀片设置在链条的外侧与链条形成链刀结构，月牙刀片从盖板的底部侧面伸出。

6.按照权利要求5所述的一种开合式链刀剑麻收割装置，其特征在于：月牙刀片包括刀齿部分和外链板部分，刀齿部分和外链板部分为一体式结构，外链板部分安装在链条的外侧，刀齿部分呈月牙形，刀齿部分向外上方倾斜，刀齿部分所在平面与刀盘所在平面的夹角为30度；每个链刀结构对应的圆心角均为120度；左侧链刀结构的左侧月牙刀片的刀尖朝向与右侧链刀结构的左侧月牙刀片的刀尖朝向相同。

7.按照权利要求1所述的一种开合式链刀剑麻收割装置，其特征在于：圆心进给机构包括第三电机、丝杠滑块机构、导轨滑块机构；下连接板与丝杠滑块机构的滑块以及导轨滑块机构的滑块相接，底板与丝杠滑块机构的丝杠以及导轨滑块机构的导轨相接，第三电机驱动丝杠滑块机构的丝杠转动。

8.按照权利要求1所述的一种开合式链刀剑麻收割装置，其特征在于：Z向进给机构包括第一电机、丝杠、圆导轨、机架；丝杠和圆导轨竖直设置在机架上，丝杠与连接板组成丝杠滑块机构，连接板相对于圆导轨滑移，第一电机驱动丝杠转动。

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