CN204860246U - 一种单体仿形棉花打顶机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种单体仿形棉花打顶机，属于农业机械技术领域。该机包括安装在机架上的升降装置以及打顶装置；升降装置的升降伺服电机水平输出轴通过升降驱动齿轮与垂向齿条传动连接；垂向齿条约束在固定于机架上的垂向导轨中形成垂向移动副；打顶装置的旋转驱动电机垂向输出轴与支撑在机架上的从动带轮传动连接，从动带轮通过主动齿轮与从动齿轮传动连接，主动齿轮和从动齿轮的中心分别穿插形成移动副的刀轴，刀轴的下端安装对切打顶盘刀；垂向齿条的下端通过连接板上两孔与刀轴形成轴向约束的铰接副。本实用新型以机械复合运动机构实现了所需的操作动作，即使打顶高度变化大，也能确保执行机构准确完成打顶操作动作，有效避免误打和漏打。

Description

一种单体仿形棉花打顶机

技术领域

本实用新型涉及一种棉花打顶作业机械，尤其是一种伺服电机控制的单体仿形棉花打顶机，属于农业机械技术领域。

背景技术

棉花打顶是棉花生产过程中的重要环节，通过打顶可以抑制棉花顶端的生长优势，促进棉株结铃结桃，实现增产增收，同时也可以提升棉花品质。

据申请人了解，目前棉花打顶作业普遍采用人工或药物控制。人工打顶通过人工直接摘除棉花顶端，劳动强度大、效率低；而药物控制无论采用何种药物，都难免对种植土地造成一定程度的污染，影响其他作物生长。

为了解决上述问题，棉花打顶机械的研究取得一些成果。申请号200720126953.8、200920164577.0、201420601397.5的中国实用新型专利分别公开了三种棉花打顶机，但由于存在结构复杂、机构庞大、控制精度差、易造成误打或漏打等问题，尤其是无法适于多行作业，因此难以切实推广应用。

此外，申请号为201210382667.3、201310493610.5中国实用新型专利申请公开了两种液压驱动的棉花打顶机，前者包括组合机架、传动系统、电气系统、仿形平台和打顶器，其共同的缺点是液压系统响应速度较慢，不能适应棉花高度的较大变化，由于无法及时达到所需打顶高度，因此也易造成误打和漏打。并且，其组合式机架通过U形螺栓、卡板、螺母将前后横梁固定连接，安装连接点多，装配拆卸繁杂，同时降低了整个机架的可靠性与稳定性。

发明内容

本实用新型的目的在于：针对上述现有技术存在的缺点，提出一种可以确保执行机构准确完成所需操作动作，从而在打顶高度变化大的情况有效避免漏打和漏打的单体仿形棉花打顶机。

为了达到以上目的，本实用新型棉花打顶机的技术方案为：包括安装在机架上的升降装置以及打顶装置；

所述升降装置包括安装在机架上的升降伺服电机（121），所述升降伺服电机的水平输出轴通过升降驱动齿轮（131）与垂向齿条（132）传动连接；所述垂向齿条约束在固定于机架上的垂向导轨（133）中形成垂向移动副；

所述打顶装置包括安装在机架上的旋转驱动电机（141），所述旋转驱动电机的垂向输出轴通过皮带传动（142、143）与支撑在机架上的从动带轮（172）传动连接，所述从动带轮通过同轴的主动齿轮（173）与从动齿轮（162）传动连接，所述主动齿轮和从动齿轮的中心分别穿插与之周向约束轴向形成移动副的刀轴（181），所述刀轴的下端安装周边具有刀齿的对切打顶盘刀（182）；

所述垂向齿条的下端通过连接板（135）上两孔与刀轴形成轴向约束的铰接副。

因此，当伺服电机接收控制指令后，可以通过升降装置快速准确地达到所需打顶位置，进而通过盘刀的旋转对切，可靠完成打顶操作。由此可见，本实用新型以机械复合运动机构实现了所需的操作动作，由于机械传动可靠高效，因此即使打顶高度变化大，也能确保执行机构准确完成打顶操作动作，有效避免误打和漏打，并且其结构紧凑轻巧，因此工作稳定，切实可行。

本实用新型进一步的完善是，所述主动齿轮与从动齿轮的齿数比为1.5-1.2，这样最有利于齿轮均匀磨损，延长使用寿命，两打顶盘刀的刀齿齿数相同且分度圆直径相等。这样，两打顶盘刀借助刀齿共同将前侧的棉株拨引至其间，而两打顶盘刀升速传动，使从动齿轮侧的打顶盘刀获得较高的转速，转速不同产生的交叠刀齿相对剪切运动能够可靠将进入其间的棉株顶部切除，结果不仅可以确保进入两打顶盘刀之间的棉株被可靠切断，而且使打顶盘刀即使上下运动行程较大，也能始终保持稳定可靠的工作。

进一步，所述刀轴的上部两侧分别具有轴向滑槽，所述轴套两侧插装内端伸入滑槽中的滑销。

进一步，所述机架总成由与牵引机直接挂接的主机架以及安附在主机架上的三个分体机架构成；所述主体机架由两根平行的主横梁与两根固连在两主横梁之间的间隔垂直纵梁构成两端开口的三个矩形框，并固连有分别与对应纵梁形成垂向三角形支撑架构的两立柱及斜撑。

进一步，所述分体机架顶部由边横梁及中央横梁构成与主机架矩形框相配的“日”字形框架。

进一步，所述“日”字形框架的四角分别延伸出上、下立柱构成的柱脚，所述上、下立柱交接处围成三边框以及与中央横梁通过中部连接柱构成垂向“工”字形支撑的中间梁；所述三边框的四角分别固定用于与主机架上主横梁连接的安装板。

进一步，所述升降伺服电机安装在“工”字形支撑上。

进一步，所述主横梁之一的中部以及两立柱的下端分别设有与牵引机三点挂接的上、下挂耳。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型一个实施例的立体结构示意图。

图2为图1中主机架的立体结构示意图。

图3为图1中打顶单元的立体结构示意图。

图4为图1中分体机架的立体结构示意图。

图5为图3中机械传动立体结构示意图。

图6为图5中的打顶传动刀轴总成结构示意图。

图中所示1为机架总成，11为分体机架，111为中央横梁，112为边横梁，113为上立柱，114为安装板，115为下立柱，12为升降驱动总成，121为升降伺服电机，122为减速器，13为升降传动机构，131为升降驱动齿轮，132为垂向齿条，133为垂向导轨，134为连接螺栓，135为连接板，14为旋转驱动总成，141为旋转驱动电机，142为主动带轮，143为传动皮带，15为轴承，16为左轴套总成，161为左轴套，162为从动齿轮，17为右轴套总成，171为右轴套，172为从动带轮，173为主动齿轮，174为滑销，18为刀轴总成，181为刀轴，182为打顶盘刀，183为紧固螺母，19为分禾器，2为主机架，21为主横梁，22为纵梁，23为立柱，24为上挂耳，25为下挂耳，3为U型螺栓。

具体实施方式

本实施例单体仿形棉花打顶机如图1至6所示，其机架总成1（简称机架）由与拖拉机之类牵引机直接挂接的主机架2以及安附在主机架2上的三个分体机架11构成。主体机架2如图2所示，由两根平行的主横梁21与两根固连在两主横梁之间的间隔垂直纵梁22构成两端开口的三个矩形框，主横梁21还固连有与对应纵梁22形成垂向三角形支撑架构的立柱23以及斜撑，主横梁21之一的中部以及立柱23的下端分别设有与牵引机三点挂接的上、下挂耳24、25。分体机架11如图4所示，顶部由边横梁112及中央横梁111构成与主机架矩形框相配的“日”字形框架，该“日”字形框架的四角分别延伸出上、下立柱113、115构成的柱脚，上、下立柱113、115交接处围成三边框以及与中央横梁通过中部连接柱构成垂向“工”字形支撑的中间梁。三边框的四角分别固定用于与主机架上主横梁21连接的安装板114。该机架总成1经过优化设计，不仅结构简单、刚性好，而且连接节点少、装拆方便、可以按需灵活选择安装1-3个分体机架，特别适合安置本实施例的升降装置以及打顶装置。

本实施例的升降装置如图3、图5所示，安装在“工”字形支撑上升降伺服电机121经减速器122的水平输出轴通过升降驱动齿轮131与垂向齿条132啮合传动连接。垂向齿条132约束在固定于机架上的垂向导轨133中，形成垂向移动副。垂向齿条132的下端通过连接板135上的两孔与刀轴181形成轴向约束的铰接副。

打顶装置主要如图5、图6所示，其旋转驱动电机141安装在机架上，该旋转驱动电机141的垂向输出轴通过主动带轮142、穿动皮带143与借助轴承15支撑在机架上的从动带轮172传动连接。从动带轮172通过同轴的主动齿轮173与从动齿轮162传动连接，主动齿轮173和从动齿轮162的中心分别穿插通过右、左轴套171、161中的滑销174与之周向约束轴向形成移动副的刀轴181，具体而言，如图6所示，刀轴181的上部两侧分别具有轴向滑槽，右（左）轴套171（161）两侧插装内端伸入滑槽中的滑销174，从而实现刀轴181能够在右（左）轴套171（161）中上下滑动的同时不影响被带动旋转。

刀轴181的下端借助紧固螺母183安装周边具有刀齿的对切打顶盘刀182。主动齿轮173与从动齿轮162的齿数比为1.2，因此以减速传动形成两打顶盘刀的相对差速转动。两打顶盘刀的分度圆直径相等，刀齿齿数相同，且上下叠合，刀齿的两侧分别开有刃口。棉株无论主要被转速较慢盘刀的刀齿还是被转速较快盘刀的刀齿前侧拨引时，刀齿前侧的刃口都可在拨引时划切棉株，使其之后很容易被剪切打顶。只要刀齿足够密，棉株被拨引之后就只能进入转速较慢刀齿后侧与转速较快刀齿前侧形成的缝隙，且由于该缝隙将逐渐变小闭合，因此必然被转速较慢刀齿后侧与转速较快刀齿前侧剪切切断。

工作时，在打顶控制器的控制下，伺服电机121工作，动力经过减速器122传递到升降驱动齿轮131使之旋转，进而带动垂向齿条132上下运动。由于该齿条132下端通过连接螺栓134刚性连接了连接板135，连接板135上的两安装孔内通过滚针轴承支撑起左、右两刀轴总成18，因此齿条132的上下运动可带动左、右刀轴总成18分别在左轴套161、右轴套171内上下滑动，同时滑销174相对刀轴181的导向槽中滑动，进而在不干扰刀轴旋转的情况下实现了切刀182按需升降到合适高度。

并且，旋转驱动电机141的旋转驱动主动带轮142带动传动皮带143，将动力传递到从动带轮172，与从动带轮172连接的右轴套171随之转动。右轴套171一方面通过滑销174带动右侧刀轴总成18旋转，另一方面带动主动齿轮173旋转，从而驱动从动带轮162同时转动。从动带轮此时带动左轴套161旋转，动力通过左轴套161内的滑销将动力传递到左侧刀轴18总成，实现了切刀182旋转。两打顶盘刀借助刀齿共同将前侧的棉株拨引至其中间刀齿交叠处，差速旋转产生的刀齿相对剪切运动将进入其间的棉株顶部切除，最终完成对不同高度的棉花植株打顶作业的控制。

本实施例创新出单元组合式机架，以伺服电机驱动的机械传动取代了液压，采用双盘刀对切打顶打顶，具有以下显著优点：

（1）主机架与分体机架组合结构简单，安装方便，同时各个分体机架中的打顶机单元既可独立工作互不干扰，实现单体仿形，也可协调控制，在保证稳定性的同时，应用的灵活性大大提高；

（2）打顶装置在升降装置复合，打顶刀的升降不影响其旋转，可以自如实现牵引机行进中打顶刀按需升降旋转打顶的复杂轨迹运动；

（3）采用伺服电机驱动，升降定位准确可靠，且与旋转分别控制，互不干涉；

（4）打顶装置的滑销传动结构简单，重量轻，可提高打顶机的控制精度与响应速度，减少了误打现象；

（5）采用双盘刀对切打顶，划切与剪切结合，确保棉花顶端被准确切除，有效避免了漏打。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种单体仿形棉花打顶机，包括安装在机架上的升降装置以及打顶装置；其特征在于：

所述升降装置包括安装在机架上的升降伺服电机(121)，所述升降伺服电机的水平输出轴通过升降驱动齿轮(131)与垂向齿条(132)传动连接；所述垂向齿条约束在固定于机架上的垂向导轨(133)中形成垂向移动副；

所述打顶装置包括安装在机架上的旋转驱动电机(141)，所述旋转驱动电机的垂向输出轴通过皮带传动(142、143)与支撑在机架上的从动带轮(172)传动连接，所述从动带轮通过同轴的主动齿轮(173)与从动齿轮(162)传动连接，所述主动齿轮和从动齿轮的中心分别穿插与之周向约束轴向形成移动副的刀轴(181)，所述刀轴的下端安装周边具有刀齿的对切打顶盘刀(182)；

所述垂向齿条的下端通过连接板(135)上两孔与刀轴形成轴向约束的铰接副。

2.根据权利要求1所述的棉花打顶机，其特征在于：所述主动齿轮与从动齿轮的齿数比为1.5-1.2，两打顶盘刀的刀齿齿数相同且分度圆直径相等。

3.根据权利要求2所述的棉花打顶机，其特征在于：所述刀轴的上部两侧分别具有轴向滑槽，所述刀轴的轴套两侧插装内端伸入滑槽中的滑销。

4.根据权利要求3所述的棉花打顶机，其特征在于：所述机架总成由与牵引机直接挂接的主机架以及安附在主机架上的三个分体机架构成；所述主机架由两根平行的主横梁与两根固连在两主横梁之间的间隔垂直纵梁构成两端开口的三个矩形框，并固连有分别与对应纵梁形成垂向三角形支撑架构的两立柱及斜撑。

5.根据权利要求4所述的棉花打顶机，其特征在于：所述分体机架顶部由边横梁及中央横梁构成与主机架矩形框相配的“日”字形框架。

6.根据权利要求5所述的棉花打顶机，其特征在于：所述“日”字形框架的四角分别延伸出上、下立柱构成的柱脚，所述上、下立柱交接处围成三边框以及与中央横梁通过中部连接柱构成垂向“工”字形支撑的中间梁；所述三边框的四角分别固定用于与主机架上主横梁连接的安装板。

7.根据权利要求6所述的棉花打顶机，其特征在于：所述升降伺服电机安装在“工”字形支撑上。

8.根据权利要求7所述的棉花打顶机，其特征在于：所述主横梁之一的中部以及两立柱的下端分别设有与牵引机三点挂接的上、下挂耳。