CN115211279B - 一种杂交水稻父本收割机构及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种杂交水稻父本收割机构及其方法，属于农业收获机械技术领域。收割机构包括竖直平行间隔设置的第一刀具轴和第二刀具轴，两者共同构成切割组件；第一刀具轴沿轴线方向间隔套设有若干斜刀组件；第二刀具轴沿轴线方向间隔套设有若干直刀组件，直刀组件和斜刀组件能以滑切方式配合切割杂交水稻父本；位于相邻直刀组件之间的第二刀具轴上还套设有用于拨动杂交水稻父本植株进入切割组件切割区域的柔性拨杆件；第一刀具轴和第二刀具轴的底部分别设有用于切割杂交水稻父本底部茎秆的第一切断刀具和第二切断刀具。本发明能够实现在田间的正常行走和对父本植株的切割，同时不影响母本植株的功能。

Description

一种杂交水稻父本收割机构及其方法
技术领域
本发明属于农业收获机械技术领域，具体涉及一种杂交水稻父本收割机构及其方法。
背景技术
杂交水稻具有个体高度杂合性，杂种后代出现性状分离，故需年年制种。据全国农技中心统计数据，2021年中国杂交水稻制种面积达158万亩。
由于杂交水稻种子纯度低会导致削弱水稻的杂种优势，严重影响杂交水稻的增产效果，在杂交水稻制种过程中，需要及时在授粉结束后将父本植株收割粉碎，避免在收获种子时父本自交种子混入杂交种子中，影响种子纯度。目前国内杂交水稻制种生产过程机械化程度很低，父本收割主要依靠人工劳动。
现有水稻收割机机体过宽，难以实现只收割父本而不损伤母本；而现有的除草机等机械难以在水稻种植的水田环境中行走。目前没有针对父本植株的专用机械化收割设备。
发明内容
本发明的目的在于克服目前杂交水稻父本收割面临的问题，提供了一种杂交水稻父本收割机构及其方法。
本发明所采用的具体技术方案如下：
第一方面，本发明提供了一种杂交水稻父本收割机构，包括竖直平行间隔设置的第一刀具轴和第二刀具轴，第一刀具轴和第二刀具轴共同构成切割组件；所述第一刀具轴通过设有第一减速器的第一电机驱动，沿轴线方向间隔套设有若干斜刀组件；所述第二刀具轴通过设有第二减速器的第二电机驱动，沿轴线方向间隔套设有若干直刀组件，直刀组件和斜刀组件能以滑切方式配合切割杂交水稻父本；位于相邻直刀组件之间的第二刀具轴上还套设有用于拨动杂交水稻父本植株进入所述切割组件切割区域的柔性拨杆件；所述第一刀具轴和第二刀具轴的底部分别设有用于切割杂交水稻父本底部茎秆的第一切断刀具和第二切断刀具，下端分别固定于第一支撑底座和第二支撑底座上，第一支撑底座和第二支撑底座分别位于第一切断刀具和第二切断刀具的下方；第一支撑底座和第二支撑底座之间的前方设有用于将杂交水稻父本送入所述切割组件切割区域的喂入口；所述切割组件的侧方和后方分别设有用于使切割后物料滑落的第二挡板和第一挡板，第二挡板和第一挡板共同围成前方敞开的半封闭式遮挡组件，所述遮挡组件与第一支撑底座和第二支撑底座之间留有用于使物料滑落的空隙作为出料口。
作为优选，所述第一刀具轴和第二刀具轴的顶部安装于顶板上，第一刀具轴贯穿顶板后与位于其上的第一减速器和第一电机传动相连，第二刀具轴贯穿顶板后与位于其上的第二减速器和第二电机传动相连；第一电机和第二电机均安装于与顶板相连的电机安装板上；所述顶板与第一支撑底座和第二支撑底座之间通过支撑柱固定连接。
作为优选，所述第一切断刀具和第二切断刀具为外周具有锯齿状刀刃的盘状刀片。
作为优选，所述斜刀组件包括环形间隔等距排列的若干倾斜刀片，刀片的刀刃倾斜方向与第一刀具轴的转动方向一致；所述直刀组件包括环形间隔等距排列的若干直刀片，刀片的刀刃方向经过第二刀具轴的轴线；所述柔性拨杆件包括环形间隔等距排列的若干柔性拨杆，柔性拨杆件与第一刀具轴互不干涉。
作为优选，邻近的一组所述斜刀组件和直刀组件在竖直方向上错开设置，且两者的竖直投影具有重合。
作为优选，所述杂交水稻父本收割机构通过能控制其升降的连接机构安装于收割机上，所述出料口位于收割机的履带上方。
作为优选，所述喂入口为沿着植株进入方向逐渐缩小的三角状结构，且喂入口的前端宽于杂交水稻父本行间距。
作为优选，所述第一挡板设置于所述切割组件的后方，第一挡板中间凸起并形成分别与第一刀具轴和第二刀具轴同轴心的第一弧面和第二弧面。
第二方面，本发明提供了一种利用第一方面任一所述杂交水稻父本收割机构的收割方法，具体如下：
将杂交水稻父本收割机构以喂入口朝向行进方向的方式固定于收割机上，控制第一刀具轴和第二刀具轴以相反方向转动，且第一刀具轴和第二刀具轴之间具有转速差；随着收割机在稻田中前进，杂交水稻父本植株从喂入口进入切割组件的切割区域，第一切断刀具和第二切断刀具分别在第一刀具轴和第二刀具轴的传动下将杂交水稻父本底部的茎秆切断，使杂交水稻父本与根部脱离；杂交水稻父本植株在柔性拨杆件的拨动下进入切割组件的切割区域，植株在直刀组件和斜刀组件的配合作用下以滑切方式被切割为碎片物料；所得物料在遮挡组件的引导下，通过重力作用滑落至底部，随后从出料口流出，被收割机的履带碾压后还田。
作为优选，所述第一刀具轴和第二刀具轴的转速比为8:5。
本发明相对于现有技术而言，具有以下有益效果：
本发明收割机构的机体宽度和收割方式适应于杂交水稻父本收割，收割机构高度可调，履带驱动的水稻收割机，能够实现在田间的正常行走和对父本植株的切割，同时不影响母本植株的功能。
附图说明
图1为收割机构示意图；
图2为第一支撑底座、第二支撑底座和第一挡板所构成的连接结构的第一角度示意图(a)、第二角度示意图(a)和正视图(c)；
图3为连接机构示意图；
其中，第一支撑底座1-1、第二支撑底座1-2、支撑柱2、顶板3、电机安装板4、第一电机5-1、第二电机5-2、第一减速器5-3、第二减速器5-4、第一刀具轴6-1、第二刀具轴6-2、第一切断刀具6-3、第二切断刀具6-4、斜刀组件7、直刀组件8、柔性拨杆件9、喂入口10、第一挡板11、第二挡板12、升降链13-1、滑槽13-2、连接件13-3、滑块13-4。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
如图1所示，为本发明提供的一种杂交水稻父本收割机构，该收割机构主要包括共同构成切割组件的第一刀具轴6-1和第二刀具轴6-2。第一刀具轴6-1和第二刀具轴6-2均为竖直设置的转轴，两者之间轴向平行且间隔设置，第一刀具轴6-1和第二刀具轴6-2用于提供切割转动力。第一刀具轴6-1通过设有第一减速器5-3的第一电机5-1驱动旋转，第二刀具轴6-2通过设有第二减速器5-4的第二电机5-2驱动旋转。
在本实施例中，可以将第一刀具轴6-1和第二刀具轴6-2的顶部安装于顶板3上，第一刀具轴6-1贯穿顶板3后与位于其上的第一减速器5-3和第一电机5-1传动相连，第二刀具轴6-2贯穿顶板3后与位于其上的第二减速器5-4和第二电机5-2传动相连。第一电机5-1和第二电机5-2均安装于与顶板3相连的电机安装板4上，电机安装板4可以采用较为封闭的结构，以起到保护电极和减速器的作用。
本发明的收割机构中，第一刀具轴6-1上沿轴线方向间隔套设有多个斜刀组件7，第二刀具轴6-2上沿轴线方向间隔套设有多个直刀组件8。在本实施例中，斜刀组件7包括多个倾斜刀片，所有倾斜刀片之间间隔等距排列，并共同构成环状的结构。倾斜刀片的刀刃倾斜方向与第一刀具轴6-1的转动方向一致，刃口方向与第一刀具轴6-1半径方向呈一定角度。例如，斜刀组件7可以采用一圈10齿的倾斜刀刃结构。直刀组件8包括多个直刀片，所有直刀片之间间隔等距排列，并共同构成环状的结构。直刀片的刀刃方向与第二刀具轴6-2的半径方向一致，即经过第二刀具轴6-2的轴线。直刀组件8和斜刀组件7需要具有可以相互配合的齿数和刀刃形状，每组邻近的斜刀组件7和直刀组件8应当在竖直方向上错开设置，且两者的竖直投影具有重合范围，以便于直刀组件8和斜刀组件7能以滑切方式配合切割杂交水稻父本。
本发明的收割机构中，位于相邻直刀组件8之间的第二刀具轴6-2上还套设有柔性拨杆件9，柔性拨杆件9用于拨动杂交水稻父本植株进入切割组件的切割区域。这里的切割区域指的是，能够通过直刀组件8和斜刀组件7将植株切断的有效工作区域。在本实施例中，柔性拨杆件9包括多个柔性拨杆，所有柔性拨杆之间间隔等距排列，并共同构成环状的结构。柔性拨杆的长度应当适中，在保证能够拨动杂交水稻父本植株进入切割区域的同时，还不能干涉第一刀具轴6-1和其上套设的斜刀组件7的转动。
本发明的收割机构中，第一刀具轴6-1和第二刀具轴6-2的底部分别设有第一切断刀具6-3和第二切断刀具6-4，下端分别通过轴承固定于第一支撑底座1-1和第二支撑底座1-2上。其中，第一支撑底座1-1和第二支撑底座1-2分别位于第一切断刀具6-3和第二切断刀具6-4的下方。第一切断刀具6-3和第二切断刀具6-4用于切割杂交水稻父本底部较为密集的茎秆部分，使杂交水稻父本植株能够与根部脱离。在本实施例中，为了保证更好的切断效果，第一切断刀具6-3和第二切断刀具6-4可以采用外周具有锯齿状刀刃的盘状刀片。
在实际应用时，第二刀具轴6-2的转速较快为快刀轴，第一刀具轴6-1的转速较慢为慢刀轴，转速可以通过第一减速器5-3和第二减速器5-4设置实现，例如，可以将转速根据刀片形状和数量设置为快刀转速：慢刀转速＝8:5。为了保证更好的切割效果，应当将第一刀具轴6-1和第二刀具轴6-2的转动方向设置为相反方向，例如，从电动机方向看，快刀轴逆时针转动，慢刀轴顺时针转动，进而带动各自转轴上的刀片和拨杆旋转运动。机器运行时，拨杆转动将水稻植株拨入两组刀片相交处，快刀和慢刀相互配合，以滑切形式将植株切断。
本发明的收割机构中，第一支撑底座1-1和第二支撑底座1-2之间的前方开设喂入口10，喂入口10用于将杂交水稻父本送入切割组件切割区域。本发明中的前方、后方、侧方等方位的指向，均与图1当中所示的方位相同，具体的，前方指的是使用时收割机迎向杂交水稻父本的行进方向。切割组件的两侧分别设有第二挡板12，后方设有第一挡板11，第二挡板12和第一挡板11共同围成前方敞开的半封闭式遮挡组件，遮挡组件主要用于使切割后的物料滑落防止飞溅。遮挡组件与第一支撑底座1-1和第二支撑底座1-2之间留有用于使物料滑落的空隙作为出料口。
在本实施例中，可以将喂入口10设置为沿着植株进入方向逐渐缩小的三角状结构，且喂入口10的前端宽于杂交水稻父本行间距。具体的，如图2所示，顶板3与第一支撑底座1-1和第二支撑底座1-2之间通过支撑柱2固定连接呈一个整体，第一挡板11设置于切割组件的后方，第一挡板11中间凸起并形成分别与第一刀具轴6-1和第二刀具轴6-2同轴心的第一弧面和第二弧面，第一弧面和第二弧面的两侧延伸至与设置于两侧的第二挡板12相接，第一弧面和第二弧面中间的凸起部分正好位于喂入口10的中间位置。此外，如图2(c)所示，为了使切割后的物料能够更好的滑落至出料口，可以将第一支撑底座1-1和第二支撑底座1-2均设置为靠近中部一端凸起的斜板状结构。
为了更好的控制杂交水稻父本收割机构的高度位置，还可以利用连接机构将收割机构安装于收割机上，连接机构能够控制收割机构的升降，且收割机构的出料口位于收割机的履带上方，以便于切割后的物料能够落至履带处碾压后还田。如图3和图2(b)所示，在本实施例中，连接机构包括升降链13-1和滑槽13-2，对应的，在收割机构的后方(例如可以在第一挡板11后方)设置有连接件13-3和滑块13-4，连接件13-3用于与升降链13-1相连，滑块13-4用于与滑槽13-2配合实现滑动效果。在实际使用时，通过控制升降链13-1的升降经连接件13-3带动收割机构调整高度，同时，滑块13-4在滑槽13-2中滑动以实现定位作用。
利用上述杂交水稻父本收割机构的收割方法，具体如下：
将杂交水稻父本收割机构以喂入口10朝向行进方向的方式固定于收割机上，控制第一刀具轴6-1和第二刀具轴6-2以相反方向转动，且第一刀具轴6-1和第二刀具轴6-2之间具有一定的转速差。随着收割机在稻田中前进，杂交水稻父本植株从喂入口10进入切割组件的切割区域，第一切断刀具6-3和第二切断刀具6-4分别在第一刀具轴6-1和第二刀具轴6-2的传动下将杂交水稻父本底部的密集茎秆切断，使杂交水稻父本与根部脱离。杂交水稻父本植株在柔性拨杆件9的拨动下进入切割组件的切割区域，植株在直刀组件8和斜刀组件7的配合作用下以滑切方式被切割为20cm左右长度的碎片物料。所得物料在遮挡组件的引导下，通过重力作用滑落至底部，随后从出料口流出，被收割机的履带碾压后还田。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种杂交水稻父本收割机构，其特征在于，包括竖直平行间隔设置的第一刀具轴(6-1)和第二刀具轴(6-2)，第一刀具轴(6-1)和第二刀具轴(6-2)共同构成切割组件；所述第一刀具轴(6-1)通过设有第一减速器(5-3)的第一电机(5-1)驱动，沿轴线方向间隔套设有若干斜刀组件(7)；所述第二刀具轴(6-2)通过设有第二减速器(5-4)的第二电机(5-2)驱动，沿轴线方向间隔套设有若干直刀组件(8)，直刀组件(8)和斜刀组件(7)能以滑切方式配合切割杂交水稻父本；位于相邻直刀组件(8)之间的第二刀具轴(6-2)上还套设有用于拨动杂交水稻父本植株进入所述切割组件切割区域的柔性拨杆件(9)；所述第一刀具轴(6-1)和第二刀具轴(6-2)的底部分别设有用于切割杂交水稻父本底部茎秆的第一切断刀具(6-3)和第二切断刀具(6-4)，下端分别固定于第一支撑底座(1-1)和第二支撑底座(1-2)上，第一支撑底座(1-1)和第二支撑底座(1-2)分别位于第一切断刀具(6-3)和第二切断刀具(6-4)的下方；第一支撑底座(1-1)和第二支撑底座(1-2)之间的前方设有用于将杂交水稻父本送入所述切割组件切割区域的喂入口(10)；所述切割组件的侧方和后方分别设有用于使切割后物料滑落的第二挡板(12)和第一挡板(11)，第二挡板(12)和第一挡板(11)共同围成前方敞开的半封闭式遮挡组件，所述遮挡组件与第一支撑底座(1-1)和第二支撑底座(1-2)之间留有用于使物料滑落的空隙作为出料口。
2.根据权利要求1所述的杂交水稻父本收割机构，其特征在于，所述第一刀具轴(6-1)和第二刀具轴(6-2)的顶部安装于顶板(3)上，第一刀具轴(6-1)贯穿顶板(3)后与位于其上的第一减速器(5-3)和第一电机(5-1)传动相连，第二刀具轴(6-2)贯穿顶板(3)后与位于其上的第二减速器(5-4)和第二电机(5-2)传动相连；第一电机(5-1)和第二电机(5-2)均安装于与顶板(3)相连的电机安装板(4)上；所述顶板(3)与第一支撑底座(1-1)和第二支撑底座(1-2)之间通过支撑柱(2)固定连接。
3.根据权利要求1所述的杂交水稻父本收割机构，其特征在于，所述第一切断刀具(6-3)和第二切断刀具(6-4)为外周具有锯齿状刀刃的盘状刀片。
4.根据权利要求1所述的杂交水稻父本收割机构，其特征在于，所述斜刀组件(7)包括环形间隔等距排列的若干倾斜刀片，刀片的刀刃倾斜方向与第一刀具轴(6-1)的转动方向一致；所述直刀组件(8)包括环形间隔等距排列的若干直刀片，刀片的刀刃方向经过第二刀具轴(6-2)的轴线；所述柔性拨杆件(9)包括环形间隔等距排列的若干柔性拨杆，柔性拨杆件(9)与第一刀具轴(6-1)互不干涉。
5.根据权利要求1所述的杂交水稻父本收割机构，其特征在于，邻近的一组所述斜刀组件(7)和直刀组件(8)在竖直方向上错开设置，且两者的竖直投影具有重合。
6.根据权利要求1所述的杂交水稻父本收割机构，其特征在于，所述杂交水稻父本收割机构通过能控制其升降的连接机构安装于收割机上，所述出料口位于收割机的履带上方。
7.根据权利要求1所述的杂交水稻父本收割机构，其特征在于，所述喂入口(10)为沿着植株进入方向逐渐缩小的三角状结构，且喂入口(10)的前端宽于杂交水稻父本行间距。
8.根据权利要求1所述的杂交水稻父本收割机构，其特征在于，所述第一挡板(11)设置于所述切割组件的后方，第一挡板(11)中间凸起并形成分别与第一刀具轴(6-1)和第二刀具轴(6-2)同轴心的第一弧面和第二弧面。
9.一种利用权利要求1～8任一所述杂交水稻父本收割机构的收割方法，其特征在于，具体如下：
将杂交水稻父本收割机构以喂入口(10)朝向行进方向的方式固定于收割机上，控制第一刀具轴(6-1)和第二刀具轴(6-2)以相反方向转动，且第一刀具轴(6-1)和第二刀具轴(6-2)之间具有转速差；随着收割机在稻田中前进，杂交水稻父本植株从喂入口(10)进入切割组件的切割区域，第一切断刀具(6-3)和第二切断刀具(6-4)分别在第一刀具轴(6-1)和第二刀具轴(6-2)的传动下将杂交水稻父本底部的茎秆切断，使杂交水稻父本与根部脱离；杂交水稻父本植株在柔性拨杆件(9)的拨动下进入切割组件的切割区域，植株在直刀组件(8)和斜刀组件(7)的配合作用下以滑切方式被切割为碎片物料；所得物料在遮挡组件的引导下，通过重力作用滑落至底部，随后从出料口流出，被收割机的履带碾压后还田。
10.根据权利要求9所述的杂交水稻父本收割机构的收割方法，其特征在于，所述第一刀具轴(6-1)和第二刀具轴(6-2)的转速比为8:5。
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