CN114223376A - 一种螺旋滚筒分离式木薯收获机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺旋滚筒分离式木薯收获机，属农业机械技术领域，包括传动装置、薯土分离装置、挖掘装置、支撑装置和限深装置；传动装置包括传动轴；薯土分离装置包括滚筒筛和导流筛条，传动轴设置在滚筒筛内侧，滚筒筛为镂空结构，导流筛条设置在滚筒筛内侧，且沿着传送轴轴向方向螺旋式连接固定在传动轴上；滚筒筛和传动轴均具有15～25°倾角，滚筒筛、导流筛条能在传送轴带动下一起旋转。本发明螺旋滚筒分离式木薯收获机设计的挖掘铲具有良好的入土性能和碎土能力，不仅能把木薯与土壤组成的混合物掘起，还能把掘起的混合物进行分离，具有结构简单、使用方便、分离效果好和木薯块根损伤小等特点，能提高薯土分离作业效率及木薯收获机整机性能。

Description

一种螺旋滚筒分离式木薯收获机

技术领域

本发明属于农业机械技术领域，涉及一种木薯收获机，具体涉及一种螺旋滚筒分离式木薯收获机。

背景技术

木薯也称树薯、木番薯，木薯、甘薯和马铃薯并称为世界三大薯类，为大戟科木薯属中唯一用于经济栽培的种，在世界各地均有广泛种植，是我国重要的热带作物。木薯主要用作饲料和提取淀粉，木薯营养价值很高，其粗粉、叶片是高能量的饲料成分，粗粉可代替所有谷类成分，与大豆粗粉配成禽畜饲料，叶片含能量高。木薯块根富含淀粉，提取后可制酒精、果糖、葡萄糖、味精、啤酒、面包、饼干、酱料以及塑料纤维、塑料薄膜、树脂、涂料、胶粘剂等化工产品，在造纸、纺织、药品以及化妆品等行业均有广泛应用。作为饲料，木薯粗粉可代替所有谷类成分，与大豆粗粉配成禽畜饲料，为一种高能量的饲料成分。

当今石油、煤等能源日益枯竭，能源短缺，环境问题加剧，木薯可以制作燃料乙醇，是很好的生物质能源，已用于新能源开发和使用。木薯为全球近6亿人口提供食物，加工后可作为粗粮食用。木薯收获适宜期短，人工收获所需劳力多、强度大，劳动环境差。随着木薯种植面积的逐年扩大和产量的不断提高，以人工方式收获木薯不仅费时费力，而且生产效率低且成本高，对于砂壤土和粘性土都会造成伤薯和块根损失，甚至无法收获。而机械收获木薯是采用机械部件挖出或拔出块根，可以实现挖薯、抖土、切薯、收集等工序一体化。木薯收获实现机械化能减轻劳动强度，提高生产率，降低成本，从而促进木薯产业可持续快速发展。目前，木薯收获机挖掘铲把木薯挖出后薯土分离及木薯块根的捡拾仍然还是木薯机械化收获的一大难点，开发一种高效实用的木薯收获机势在必行，此薯土分离装置能够使机械化收获的性能更加优化。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有木薯收获机中挖掘铲的入土性能较差以及薯土分离装置类型少，效果差，在薯土分离时出现碎土能力差、分离效果差，伤薯断薯率较高；在复杂的土壤条件下，适应性差、可靠性低等问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：提供一种螺旋滚筒分离式木薯收获机，整机以三点悬挂方式悬挂于拖拉机后，受牵引力向前运动，包括：

传动装置；所述传动装置包括传动轴；

薯土分离装置；所述薯土分离装置包括滚筒筛和若干导流筛条，所述传动轴设置在所述滚筒筛内侧，所述滚筒筛为镂空结构，所述导流筛条设置在所述滚筒筛内侧，且沿着所述传送轴轴向方向螺旋式连接固定在传动轴上；所述滚筒筛和传动轴均具有15～25°倾角，所述滚筒筛、导流筛条能在所述传送轴带动下一起旋转，滚筒筛、导流筛条与传动轴通过固定杆进行连接固定。

进一步地，所述滚筒筛直径大于木薯块根分布直径，滚筒筛直径为200～300mm，所述滚筒筛的旋转速度为35～55r/min；则此时小块土壤和其它小的杂物能够在自身重力的作用下于滚筒筛壁间隙中掉落，大块土壤和木薯块根在导流筛条和滚筒筛壁的共同作用下不断地向后上方翻滚移动，而且由于导流筛条在水平方向有一定的角度，未来得及翻滚的土块由于重力势能的作用会获得一个动能，从而有力地撞击滚筒筛壁，提高大块土壤地破碎效果，而且卡在筛条间隙中的小尺寸木薯块根在滚筒筛重复转动时，可在重力的作用下返至滚筒筛内继续翻滚，可防止筛隙堵塞。在此运动过程中，土块由于翻滚、跌落、撞击，从大土块变成碎土，能够从筛孔中漏掉，木薯块根从滚筒筛后端口收集。

所述滚筒筛上有圆柱形的筛条，每个筛条大小相等且在滚筒上分布均匀，筛条与筛条之间的距离为40mm，筛条之间的距离需根据与导流筛条之间的比例和导流筛条的间距来具体确定。

所述滚筒筛的内部圆筒直径为大于木薯的最大块根幅宽，且每根筛条均匀分布，能够有效地让小土块从筛条之间的间隙掉出去，并且能保证木薯块根不会从筛条之间的间隙掉落。

进一步地，所述导流筛条的螺旋升角为30～40°。导流筛条的主要作用是能够带动薯土混合物在滚筒内进行翻滚并实现木薯的输送的目的。导流筛条的作用效果体现在处理堆积现象的迅速性以及使得物料往后方移动速度的快慢，影响这些效果的因素是导流筛条的螺旋升角α，则可通过对离传动轴最远端的导流筛条上的薯土混合物单元进行静力分析及其遵循弹簧的计算规则，得出螺旋升角α的范围为30°～40°，并根据作业要求用于振土式木薯收获机，对其进行结果分析，验证其可靠性。优选地，每根导流筛条的螺旋导程为1200～1800mm，导流圆柱面直径660mm，型材直径为16mm，圈数为1。所述导流筛条数量为8根，8根导流筛条共同组成一个螺旋面；进而能够将使木薯和土壤混合物从滚筒筛的最底端输送到最高端。因此，导流筛条能够使大块土壤因其不断地翻转滚动撞击而碎裂变小，不仅能够达到土壤从筛条间隙漏落的条件，还能使木薯在导流筛条的滚动下运输到所需的高度，即导流筛条既能增加大块土壤的撞击率，又能升运物料，提高分离效率和改善分离效果。

进一步地，滚筒筛里面的导流筛条从下至上依次排列安装在固定杆上，相邻导流筛条的间距要大于滚筒筛的筛条的间距。

进一步地，所述导流筛条与滚筒筛的两者筛条间距比例为1.5：1。过大时会导致大块土壤直接漏掉，过小时不能使达到掉落要求的部分土壤从滚筒筛掉落，进而降低筛分效果，根据通过实际设计经验，导流筛条的间距为60mm。

进一步地，还包括设置在所述滚筒筛前端的挖掘铲，挖掘铲通过螺栓孔与机架进行螺栓连接，所述挖掘铲包括前端触土部位的挖掘齿、挖铲齿连接支架、设置连接在挖掘齿后端的延伸杆和设置在挖掘齿两侧的铲壁，所述延伸杆延伸至所述滚筒筛的前端口。

所述挖掘铲与具有角度范围为15°～25°的滚筒筛一起衔接作业，以便更好地完成木薯输送及收获。挖掘铲的前端触土部件设计成齿状，而且铲齿之间需要有一定的间距，减小正面接触面积，提高入土性；碎土性能的优劣间接影响后续的土薯分离效果，并影响着铲后端的壅土程度，从而影响整机的作业耗能。所设计的新型挖掘铲具有良好的入土性，以及在挖掘铲作业时能够提高铲的碎土性能，不易壅土，低功耗，便于碎土分离，能够满足一定深度及宽度的挖掘，达到不伤薯、不漏薯的基本作业要求，与后端滚筒筛安装后的功能上达到一定的衔接契合度。挖掘铲的延伸杆作用不仅能够使木薯和土壤一起进入滚筒筛内，使挖掘铲与滚筒筛起到相衔接的效果，还能够使部分土壤从延伸杆的间隙中掉落，有利于减少动力消耗，降低成本。挖掘铲两侧设计的铲壁属于爪状结构，这不仅是为了避免木薯块根于此掉落，还起到与指状延伸铲一起使薯土混合物顺利进入滚筒筛的作用。

进一步地，还包括支撑装置；所述支撑装置包括悬挂架、机架和支撑梁，所述机架设置在所述滚筒筛的两侧，悬挂架设置连接在机架的顶部前侧，所述支撑梁分别设置在滚筒筛的前后两侧且位于机架内侧，所述挖掘铲与所述机架连接；所述支撑梁一共有两条，分别相对于机架的前后位置，都基于传动轴或滚筒筛的轴线对称，前后支撑梁的两端焊接在机架内侧上，两者之间的距离足够支撑螺旋滚筒的传动轴，高度差是可以让螺旋滚筒的传动轴产生15°～25°倾角，以便能够实现木薯块根在旋转时有升运的作用。

进一步地，还包括行走轮和限深轮，所述限深轮设置在所述机架的前端底部，所述行走轮设置在所述机架的后端底部。限深轮一共有两个，机架左右两边各有一个，分别固定在机架处于同一轴线的外侧。传动轴支撑在支撑梁上的轴承座孔内，行走轮安装在机架后方大孔的同心轴位置，限深轮安装在机架前方的小孔的同心轴位置。

进一步地，所述传动装置还包括减速箱、链轮、传动链；所述减速箱为两级减速器，并经由减速箱的输出轴把动力传输到链轮上，链轮与传动轴之间依靠链条进行动力传输，进而实现滚筒的旋转。减速箱的动力是通过拖拉机后方的输出轴将动力传给减速箱，传动轴的转动是由减速箱的输出轴通过链传动的方式进行带动的，带动使滚筒筛进行转动。传动轴连接着滚筒筛一起安装在挖掘铲后方的支架上。

本发明螺旋滚筒分离式木薯收获机具有以下的有益效果：

本发明螺旋滚筒分离式木薯收获机设计的挖掘铲具有良好的入土性能和碎土能力，不仅能把木薯与土壤组成的混合物掘起，还能把掘起的混合物进行分离，具有结构简单、使用方便、分离效果好和木薯块根损伤小等特点，能提高薯土分离作业效率及木薯收获机整机性能。

附图说明

图1为本发明螺旋滚筒分离式木薯收获机的轴测图；

图2为本发明螺旋滚筒分离式木薯收获机的主视图；

图3为本发明螺旋滚筒分离式木薯收获机的左视图；

图4为本发明螺旋滚筒分离式木薯收获机的俯视图；

图5为本发明螺旋滚筒分离式木薯收获机的挖掘铲示意图；

图6为本发明螺旋滚筒分离式木薯收获机的导流筛条示意图；

图7为本发明螺旋滚筒分离式木薯收获机的导流筛条受力分析图；

图8为本发明螺旋滚筒分离式木薯收获机的机架示意图；

附图中，1：输入轴；2：减速箱；3：悬挂架；4：链轮；5：传动链；6：滚筒筛；7：导流筛条；8：传动轴；9：固定杆；10：轴承座；11：支撑梁；12：行走轮；13：机架；14：限深轮；15：挖掘铲；16：延伸杆；α：螺旋升角；β：传动轴倾角。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合覆土金额具体实施例对本发明作进一步详细描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8所示，本发明螺旋滚筒分离式木薯收获机，包括输入轴1，减速箱2，悬挂架3，链轮4，传动链5，滚筒筛6，导流筛条7，传动轴8，固定杆9，轴承座10，支撑梁11，行走轮12，机架13，限深轮14，挖掘铲15和延伸杆16。

传动装置包括减速箱2、链轮4、传动链5和传动轴8。拖拉机后的输出轴与减速箱2的输入轴1相连，减速箱2的输出轴上有链轮4，减速箱2和链轮4一起固定在悬挂架3上，链轮4通过传动链5与通过轴承座10固定在支撑梁11上的传动轴8进行动力传输。减速箱2为两级减速器，减速齿轮都为硬齿面圆柱齿轮，减速箱2和链轮4都固定在悬挂架3上，链轮4与减速箱2的输出轴通过半圆形键来固定。链轮4的转动动力通过传动链5传输到传动轴8上，进而传动轴8旋转带动滚筒筛6和导流筛条7一起旋转，木薯则会输送到滚筒筛6的末端。导流筛条7与传动轴8连接在一起，滚筒筛6通过固定杆9与传动轴8连接在一起。

所述薯土分离装置包括滚筒筛6和8根导流筛条7，所述传动轴8设置在所述滚筒筛6内侧，所述滚筒筛6为镂空结构，滚筒筛6上有外部筛条，筛条的间距大小相等，分布均匀。所述导流筛条7设置在所述滚筒筛6内侧，且沿着所述传送轴8轴向方向螺旋式连接固定在传动轴8上；传动轴倾角β为15～25°。所述滚筒筛6直径大于木薯块根分布直径，滚筒筛6直径为200～300mm，所述滚筒筛6的旋转速度为35～55r/min。所述导流筛条的的螺旋导程为1200～1800mm左右，导流圆柱面直径660mm，型材直径为16mm，圈数为1，螺旋升角为30～40°。导流筛条数量为8根，8根导流筛条共同组成一个螺旋输送分离面。所述导流筛条7与滚筒筛6的两者筛条间距比例为1.5：1。

挖掘装置即挖掘铲15，所述挖掘铲15包括前端触土部位的挖掘齿、挖掘铲齿固定在连接支架上，设置连接在挖掘齿后端的延伸杆16和设置在挖掘齿两侧的铲壁，所述延伸杆16延伸至所述滚筒筛6的前端口。挖掘铲15的每个挖掘齿顶部设计成凸起齿座，凸起齿座的高度为36mm～58mm，形状为圆弧状，其设计是为了降低土壤的阻力，提高挖掘铲的入土性和碎土效果，能够满足一定深度及宽度的挖掘，便于后续的薯土分离工作。铲齿之间的间距为110mm～140mm，既需防止漏薯，又要有利于减小入土的阻力和铲齿的入土。延伸杆16的角度为26°～40°，此设计的作用是不仅能够使木薯和土壤一起进入滚筒筛内，使挖掘铲与滚筒筛起到相衔接的效果，还能够使部分土壤从延伸杆的间隙中掉落，有利于减少动力消耗。挖掘铲两侧设计的铲壁属于爪状结构，这不仅是为了避免木薯块根于此掉落，还起到与指状延伸杆一起使薯土混合物顺利进入滚筒筛的作用。挖掘铲15的两端固定在机架13的最前端的内侧上，把木薯与土壤组成的混合物掘出，并送到滚筒筛6的最前端。

支撑装置包括悬挂架3、机架13和支撑梁11，支撑梁11上支撑薯土分离装置，支撑梁11共有两条，分别位于相对于机架13的前后，两者之间有一定的倾角，支撑梁11的两端分别固定在机架13内侧上。所述机架13设置在所述滚筒筛6的两侧，悬挂架3设置连接在机架13的顶部前侧。

限深装置即限深轮14，限深轮14共有两个，分别安装在机架13前端的外侧上。

所述行走轮12设置在所述机架13的后端底部。

本发明螺旋滚筒分离式木薯收获机的工作过程和原理如下：

作业前，人工或者机械作业把木薯茎秆全部去除。整个机具通过三点悬挂架装置挂接在拖拉机后端，由悬挂架3和限深轮14共同控制挖掘铲13的挖掘深度并可在一定范围内自由调节。

作业时，拖拉机的动力通过经拖拉机后的输出轴传递到减速箱2的输入轴，继而通过链传动将动力传递至滚筒筛6，使其匀速转动。由挖掘铲13将木薯与土壤组成的混合物掘起，挖掘铲13掘出的土壤在铲面上推挤滑动，铲面上的土壤因与凸起齿座形成挤压作用而破碎，随着机器不断地前行，混合物之间互相挤压推攘，相对于挖掘铲15向后方移动，并顺势进入导流筛条7，此为木薯块根的挖掘过程，亦是土薯分离的第一阶段。挖掘铲13会使大块土壤破碎，破碎的土壤尺寸达到了小于或等于滚筒筛6的半径的要求，这才使得土壤能够顺利进入滚筒筛6内，即土壤和木薯块根一起在推挤的作用下顺着延伸杆16进入后端的滚筒筛6，并且两侧的铲壁能够避免木薯块根于此掉落，能够达到衔接挖掘铲13后端木薯与土壤组成的混合物的喂入。在第一阶段中，小块土壤从挖掘铲13铲齿间隙、导流筛条7间隙中掉落，剩下的大块土壤和木薯块根一同通过导流筛条7进入滚筒筛6中做翻转滚动升运运动，此为土薯分离的第二阶段，也是最为重要的阶段。在第二阶段中，混合物随着滚筒筛6的转动而不断地升运翻滚，在升运翻滚的过程中，大块土壤间相互碰撞以及与滚筒筛6筒壁碰撞而碎裂成小块土壤，并于滚筒筛6筒壁间隙掉落，而木薯块根一直升运翻滚直至滚筒筛6末端，完成木薯块根与土壤分离的任务。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种螺旋滚筒分离式木薯收获机，其特征在于，包括：

传动装置；所述传动装置包括传动轴；

薯土分离装置；所述薯土分离装置包括滚筒筛和若干导流筛条，所述传动轴设置在所述滚筒筛内侧，所述滚筒筛为镂空结构，所述导流筛条设置在所述滚筒筛内侧，且沿着所述传送轴轴向方向螺旋式连接固定在传动轴上；所述滚筒筛和传动轴均具有15～25°倾角，所述滚筒筛、导流筛条能在所述传送轴带动下一起旋转。

2.根据权利要求1所述的螺旋滚筒分离式木薯收获机，其特征在于：所述滚筒筛直径大于木薯块根分布直径，滚筒筛直径为200～300mm，滚筒筛的旋转速度为35～55r/min。

3.根据权利要求1所述的螺旋滚筒分离式木薯收获机，其特征在于：所述导流筛条的的螺旋导程为1200～1800mm，导流圆柱面直径660mm，型材直径为16mm，圈数为1，螺旋升角为30～40°，导流筛条数量为8根，8根导流筛条共同组成一个螺旋输送分离面。

4.根据权利要求3所述的螺旋滚筒分离式木薯收获机，其特征在于：相邻导流筛条的间距要大于滚筒筛的筛条的间距，导流筛条与滚筒筛的两者筛条间距比例为1.5：1。

5.根据权利要求1所述的螺旋滚筒分离式木薯收获机，其特征在于：还包括设置在所述滚筒筛前端的挖掘铲，所述挖掘铲包括前端触土部位的挖掘齿、设置连接在挖掘齿连接杆后端的延伸杆和设置在挖掘齿两侧的铲壁，所述延伸杆延伸至所述滚筒筛的前端口。

6.根据权利要求1所述的螺旋滚筒分离式木薯收获机，其特征在于：还包括支撑装置；所述支撑装置包括悬挂架、机架和支撑梁，所述机架设置在所述滚筒筛的两侧，悬挂架设置连接在机架的顶部前侧，所述支撑梁分别设置在滚筒筛的前后两侧且位于机架内侧，所述挖掘铲与所述机架连接。

7.根据权利要求1所述的螺旋滚筒分离式木薯收获机，其特征在于：还包括行走轮和限深轮，所述限深轮设置在所述机架的前端底部，所述行走轮设置在所述机架的后端底部。

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