一種畦栽青大豆聯合采收的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種畦栽青大豆聯合采收機，包括底盤，其特征在于：所述底盤的前端鉸聯豆株收割機構和豆株傳輸機構，所述底盤上方設有與豆株傳輸機構連接的脫莢機構。本發明在畦栽青大豆壟間的排水溝中行駛，實現豆株整棵起拔、傳輸、脫莢和清潔功能，代替傳統的青大豆人工采摘；采收過程不扎破豆莢，能將豆株上的豆莢全部采收干凈，產品清潔度高；脫莢后能將秸稈粉碎還田，具有生態農業功能。
【專利說明】一種畦栽青大豆聯合采收機
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種畦栽青大豆聯合采收機，屬于農業機械【技術領域】。
【背景技術】
[0002]當前青大豆采收普遍采用人工采摘，勞動強度大且效率低下，采收環節已成為制約青大豆產業發展的瓶頸問題；而現有的豆類采收機械或技術無法對畦栽青大豆進行有效采收。國外引進的采收機械不適合畦栽青大豆采收:
(1)收割寬度與種植寬度(壟距)不匹配，其龐大體積也不適合在畦栽種植農藝的田地間作業； (2)使用滾筒采收工藝，依靠分布在滾筒上的釘齒將豆莢從豆株上扒下，收割時會扎破豆莢，造成采收損耗；
(3)采收滾筒無法采摘豆株底部豆莢，有殘留損耗；
(4)滾筒采收工藝會大量折斷豆枝，雜質量大，后續除雜困難，造成除雜損耗。
[0003]青大豆脫莢機(200910026617.X)、青大豆脫莢分離機構(201120309357.X)和青大豆采摘機(201310059922.5)，三種專利僅涉及豆株脫莢技術；
自走式青豆聯合收割機(201310059994.X)沒有涉及畦栽種植農藝青大豆采收，其采用的切割豆株采收方式，同樣存在豆株底部豆莢無法采摘問題；此外，其契齒式采摘器表面分布的釘齒會扎破豆莢。
【發明內容】
[0004]本發明提供的是一種畦栽青大豆聯合采收機，有助于解決現有畦栽青大豆自動化采摘不便等問題。
[0005]本發明的特征在于:一種畦栽青大豆聯合采收機，包括底盤，其特征在于:所述底盤的前端鉸聯豆株收割機構和豆株傳輸機構，所述底盤上方設有與豆株傳輸機構連接的脫莢機構。
[0006]其中，還包括設于底盤上的鼓風清潔機構、振動除雜機構、秸桿粉碎機構、存儲機構和動力機構，所述底盤下方安裝行駛機構，所述鼓風清潔機構位于脫莢機構的下方，所述振動除雜機構的出料端與儲存機構連接，所述秸桿破碎機構位于脫莢機構的出料端，所述動力機構位于振動除雜機構的下方。
[0007]所述豆株收割機構包括設于豆株收割機構支架上且形成Y形扶株通道的兩半體，所述兩半體上分別設有縱向布設的若干支撐軸，所述的若干支撐軸外周共同繞至扶株帶，所述扶株帶在支撐軸作用下呈楔形結構，所述兩半體的下部設有松土裝置，所述兩半體之間的Y形扶株通道上方設有打頂裝置。
[0008]所述豆株傳輸機構包括對接于豆株收割機構出料端上的轉移傳輸模塊、與轉移傳輸模塊出料端對接的提升傳輸模塊及與提升傳輸模塊出料端對接的豆株整理模塊；所述轉移傳輸模塊為兩條旋轉方向相反的傳輸帶，利用帶間壓力夾持豆株隨傳輸帶往斜上方運動，所述傳輸帶的夾持面與水平方向成一定夾角，使豆株在轉移傳輸過程中處于傾斜狀態，待離開傳輸送帶后依靠自身重力平躺在提升輸送模塊上，完成了豆株位置和狀態改變；所述提升傳輸模塊主體結構為一循環運行的傳輸帶，帶上均勻分布凹形置株架，豆株離開轉移傳輸模塊后，在自身重力作用下平躺于置株架上，隨輸送帶向上移動到達脫莢機構；所述豆株整理模塊位于提升輸送模塊側面，利用前端的斜形引導面，調整置株架上豆株平躺位置，使根莖部位處于同一直線向上提升傳輸，確保脫莢機構的夾持傳輸裝置恰好能夾持在豆株的根莖部位。
[0009]所述脫莢機構包括脫莢軋輥和夾持傳輸裝置，所述脫莢軋輥的主體結構為一對圓柱形滾筒，每個滾筒上對稱安裝四條柔性脫莢帶，當兩脫莢軋輥以相反方向旋轉時，兩軋輥的脫莢帶會周期性相互接觸，在脫莢帶之間產生周期性壓力，當豆株置于兩脫莢軋輥之間時，脫莢帶能周期性地對豆莢施加握力，脫莢帶一端設計成斜面結構，使兩脫莢帶相互接觸時有一楔形缺口，豆株能在缺口處順利進入脫莢軋輥之間；所述夾持傳輸裝置主體結構為兩條安裝有齒狀溝紋夾持片的附板鏈，附板鏈在彈簧作用下，對夾持片施加一定的壓力，使其能夾住豆株向前運行。
[0010]所述打頂裝置包括一電機及由電機驅動的一切割刀，通過高速旋轉切除頂部莖葉，所述扶株帶由設于兩半體上的第二電機驅動。
[0011]本發明的優點:本發明在畦栽青大豆壟間的排水溝中行駛，實現豆株整棵起拔、傳輸、脫莢和清潔功能，代替傳統的青大豆人工采摘；采收過程不扎破豆莢，能將豆株上的豆莢全部采收干凈，產品清潔度高；脫莢后能將秸桿粉碎還田，具有生態農業功能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明實施例的整體結構示意圖。
[0013]圖2是本發明豆株收割機構結構圖。
[0014]圖3是本發明豆株收割機構俯視圖。
[0015]圖4是本發明豆株收割機構側視圖。
[0016]圖5是本發明豆株傳輸機構側視圖。
[0017]圖6是本發明豆株傳輸機構前視圖。
[0018]圖7是本發明脫莢工作原理圖。
[0019]圖8是本發明脫莢機構夾持傳輸裝置結構圖。
【具體實施方式】
[0020]參考圖1至圖8，本發明涉及一種畦栽青大豆聯合采收機，包括底盤1，所述底盤I的前端鉸聯豆株收割機構2和豆株傳輸機構3，所述底盤I上方設有與豆株傳輸機構連接的脫莢機構4。
[0021]還包括設于底盤上的鼓風清潔機構5、振動除雜機構6、秸桿粉碎機構7、存儲機構8和動力機構9，所述底盤下方安裝行駛機構10，所述鼓風清潔機構位于脫莢機構的下方，所述振動除雜機構的出料端與儲存機構連接，所述秸桿破碎機構位于脫莢機構的出料端，所述動力機構位于振動除雜機構的下方。
[0022]上述豆株收割機構包括設于豆株收割機構支架16上且形成Y形扶株通道的兩半體，所述兩半體上分別設有縱向布設的若干支撐軸15，所述的若干支撐軸外周共同繞至扶株帶11，所述扶株帶在支撐軸作用下呈楔形結構，所述兩半體的下部設有松土裝置12，所述兩半體之間的Y形扶株通道上方設有打頂裝置13。
[0023]上述豆株傳輸機構包括對接于豆株收割機構出料端上的轉移傳輸模塊17、與轉移傳輸模塊出料端對接的提升傳輸模塊18及與提升傳輸模塊出料端對接的豆株整理模塊19 ;所述轉移傳輸模塊為兩條旋轉方向相反的傳輸帶，利用帶間壓力夾持豆株隨傳輸帶往斜上方運動，所述傳輸帶的夾持面與水平方向成一定夾角，使豆株在轉移傳輸過程中處于傾斜狀態，待離開傳輸送帶后依靠自身重力平躺在提升輸送模塊上，完成了豆株位置和狀態改變；所述提升傳輸模塊主體結構為一循環運行的傳輸帶，帶上均勻分布凹形置株架20，豆株離開轉移傳輸模塊后，在自身重力作用下平躺于置株架上，隨輸送帶向上移動到達脫莢機構；所述豆株整理模塊位于提升輸送模塊側面，利用前端的斜形引導面，調整置株架上豆株平躺位置，使根莖部位處于同一直線向上提升傳輸，確保脫莢機構的夾持傳輸裝置恰好能夾持在豆株的根莖部位。
[0024]上述脫莢機構包括脫莢軋輥和夾持傳輸裝置24，所述脫莢軋輥的主體結構為一對圓柱形滾筒21，每個滾筒上對稱安裝四條柔性脫莢帶22，當兩脫莢軋輥以相反方向旋轉時，兩軋輥的脫莢帶會周期性相互接觸，在脫莢帶之間產生周期性壓力，當豆株置于兩脫莢軋輥之間時，脫莢帶能周期性地對豆莢施加握力，脫莢帶一端設計成斜面結構23，使兩脫莢帶相互接觸時有一楔形缺口，豆株能在缺口處順利進入脫莢軋輥之間；所述夾持傳輸裝置主體結構為兩條安裝有齒狀溝紋夾持片26的附板鏈25，附板鏈在彈簧27作用下，對夾持片施加一定的壓力，使其能夾住豆株28向前運行。
[0025]上述打頂裝置包括一電機及由電機驅動的一切割刀，通過高速旋轉切除頂部莖葉，所述扶株帶由設于兩半體上的第二電機驅動。
[0026]具體實施過程:
整機結構描述
如圖1所示，畦栽青大豆聯合采收機由底盤I，底盤前端鉸聯豆株收割機構2和豆株傳輸機構3，底盤上方有脫莢機構4、鼓風清潔機構5，振動除雜機構6，秸桿粉碎機構7，存儲機構8，動力機構9，底盤下方安裝行駛機構10，并輔以操作機構控制采收機運行。
[0027]作業時采收機在壟間的排水溝中行駛，豆株收割機構2將豆株整棵拔起后，豆株傳輸機構3把豆株送到脫莢機構4，實現豆莢與植株的分離；鼓風清潔機構5將隨青大豆脫落的豆葉、莖梗等雜質吹出，振動除雜機構6將沙土等雜質與豆莢分離，除雜后的豆莢進入存儲機構8 ;脫莢后的豆桿進入秸桿粉碎機構7，經粉碎后還田。
[0028]豆株收割機構
豆株收割機構實現整棵豆株起拔功能，其核心環節是采用合適的作業方式使植株根部與土壤分離。考慮到起拔的豆株需適合于后續傳輸環節，讓其保持在直立狀態與土壤分離，能減少后續操作的復雜程度，因而采用“扶持”豆株一 “松土”的設計思想。此外，青大豆植株頂部不長豆莢，而頂部豆葉又會在脫莢環節隨豆莢脫落成為雜質，將其事先去除能減輕除雜工作量。上述功能分別通過扶株裝置11、松土裝置12和打頂裝置13實現，結構見圖
2、圖3和圖4。
[0029]扶株裝置在收割過程中扶持住豆株，使其在松土和打頂外力作用下能保持在直立狀態。扶株裝置充分利用畦栽青大豆壟上種植雙行豆株的特點，扶持功能由一對左右對稱安裝的扶株帶11完成。扶株帶11在支撐軸15作用下呈楔形結構，左右對稱安裝形成一前寬后窄的“Y”形扶株通道。扶株帶11在電機14驅動下周期運行，左扶株帶順時針、右扶株帶逆時針運行(方向如圖3箭頭所示)，運行線速度與采收機行駛速度相近。當采收機在壟間行駛時，扶株通道迎著豆株前進，豆株在扶株帶的引導下逐漸向扶株通道后方移動，并在扶株通道中保持直立狀態。
[0030]松土裝置12位于豆株收割機構下方，在行進過程中翻松豆株根莖部位土壤，使植株根部與土壤分離，達到豆株起拔效果。
[0031]打頂裝置13位于收割機構上方，由電機驅動一切割刀，通過高速旋轉切除頂部莖葉。
[0032]豆株收割機構作業流程:采收機在壟間排水溝中行進時，青大豆植株到達扶株裝置入口，在扶株帶作用下進入扶株通道并保持于直立狀態，松土裝置將豆株根部與土壤分離，與此同時打頂裝置切除豆株頂部莖葉，完成豆株收割。
[0033]
豆株傳輸機構
豆株收割機構將豆株根莖部位與土壤分離后，需將豆株轉移至脫莢機構，此項工作由豆株傳輸機構完成。 豆株有效傳輸，核心問題是如何將位置較低且處于直立狀態的豆株，輸送到位置較高的脫莢機構，并將其置于能被脫莢的平躺狀態。此外，豆株傳輸機構要能調整豆株位置，以保證脫莢機構的夾持傳輸裝置能準確地夾持在豆株根莖部位。上述功能分別由轉移傳輸17、提升傳輸18和豆株整理19三個模塊完成，圖5和圖6為其結構圖。
[0034]轉移傳輸模塊17位于收割機構扶株通道后方，其功能是改變豆株的位置及狀態，使其到達提升傳輸模塊。如圖6所示，轉移傳輸應用夾持輸送原理，主體結構為兩條旋轉方向相反的傳輸帶，利用帶間壓力夾持豆株隨傳輸帶往斜上方運動。傳輸帶的夾持面與水平方向成一定夾角，使豆株在轉移傳輸過程中處于傾斜狀態，待離開傳輸送帶后依靠自身重力平躺在提升輸送模塊上，完成了豆株位置和狀態改變。
[0035]提升傳輸模塊18主體結構為一循環運行的傳輸帶，帶上均勻分布凹形置株架20，豆株離開轉移傳輸模塊后，在自身重力作用下平躺于置株架上，隨輸送帶向上移動到達脫莢機構。
[0036]豆株整理模塊19位于提升輸送模塊側面，工作原理是利用前端的斜形引導面，調整置株架上豆株平躺位置，使根莖部位處于同一直線向上提升傳輸，確保脫莢機構的夾持傳輸裝置恰好能夾持在豆株的根莖部位。
[0037]脫莢機構
脫莢機構工作原理仿生青大豆人工采摘過程，先以一定的力度握住豆莢，再拉扯豆莢將其從植株上分離達到脫莢目標。根據上述設計思想，將脫莢機構設計成能對豆莢產生握力，且能在握力點與豆株之間產生相對運動的設備，以達到持續不斷地將豆莢從植株上分離的目標，其對應的裝置分別為脫莢軋輥和夾持傳輸裝置。
[0038]如圖7所示，脫莢軋輥的主體結構為一對圓柱形滾筒21，每個滾筒上對稱安裝四條柔性脫莢帶22。當兩脫莢軋輥以相反方向旋轉時，兩軋輥的脫莢帶會周期性相互接觸，在脫莢帶之間產生周期性壓力。當豆株置于兩脫莢軋輥之間時，脫莢帶能周期性地對豆莢施加握力。脫莢帶一端設計成斜面結構23，使兩脫莢帶相互接觸時有一楔形缺口，豆株能在缺口處順利進入脫莢軋輥之間。
[0039] 夾持傳輸裝置24夾住豆株根莖處，拖動其向前運行并從兩脫莢軋輥之間穿過，在脫莢帶周期性握力作用下，將豆莢不斷地從植株上扯下，完成脫莢功能。如圖8所示，夾持傳輸裝置主體結構為兩條安裝有齒狀溝紋夾持片26的附板鏈25，附板鏈在彈簧27作用下，對夾持片26施加一定的壓力，使其能夾住豆株28向前運行。
[0040]脫莢機構工作原理:豆株從傳輸機構的提升傳輸模塊18運送到脫莢機構的夾持傳輸裝置24時，附板鏈上的夾持片夾住豆株根莖部位，拖動豆株向前運行，運行的豆株從脫莢軋輥的楔形缺口進入脫莢軋輥之間，脫莢軋輥對豆莢施加周期性握力，將豆莢不斷地從豆株上分離，完成脫莢功能。
[0041]考慮到脫莢軋輥只能在一個平面上產生握力，而豆莢則是在豆株四周分布，設置兩套成一定夾角的脫莢軋輥同時工作，以適應不同位置豆莢，確保能將豆株上的豆莢全部米收干凈。
[0042]脫莢機構夾持豆株根莖部位，讓豆株從脫莢軋輥中間穿過脫莢，能將豆株底部的豆莢采收干凈，不產生殘留損耗；此外，脫莢軋輥提供與豆株平行的柔性握持力，在脫莢時僅將豆莢和少量的豆葉從豆株上扯下，不扎破豆莢，伴生雜質少，利于后續除雜。
[0043]豆株收割、傳輸、脫莢、清潔、除雜和秸桿粉碎機構的動力全部由電機提供，使各機構結構簡單，控制方便。
[0044]豆株收割機構2鉸聯在底盤I前端，能以鉸聯端為中心進行位置抬升，以適應不同田塊的壟高差異，也方便采收機進入和離開作業田塊；扶株帶11里層嵌有齒形同步帶，確保扶株帶運行時不打滑，外層分布一毛刷層，增大扶株時摩擦力；松土裝置為犁形結構，行進過程中松開植株根莖部位的淺層土壤；扶株裝置兩動力電機14用變頻器控制，使扶株帶以最適合扶株的速度運行；打頂裝置13的位置能上下調整，以適應不同豆株高度。
[0045]豆株傳輸機構3的轉移傳輸模塊17和提升傳輸模塊18共用一個電機提供動力，采用圓形帶傳動。
[0046]脫莢機構4夾持傳輸裝置24的兩附板鏈共用一個低速電機提供動力，采用鏈傳動方式。
[0047]脫莢機構4的兩對脫莢軋輥之間夾角可以調節，以適應不同長勢的青大豆采收；脫莢軋輥、鼓風清潔機構5，以及振動除雜機構6共用一電機提供動力。先以帶傳動方式將動力傳送到脫莢機構，再用鏈傳動方式驅動兩對脫莢軋輥旋轉；鼓風清潔機構5和振動除雜機構6動力使用帶傳動方式，二者共用一條傳送帶。
[0048]以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋范圍。
【權利要求】
1、一種畦栽青大豆聯合采收機，包括底盤，其特征在于:所述底盤的前端鉸聯豆株收割機構和豆株傳輸機構，所述底盤上方設有與豆株傳輸機構連接的脫莢機構。
2、根據權利要求1所述的一種畦栽青大豆聯合采收機，其特征在于:還包括設于底盤上的鼓風清潔機構、振動除雜機構、秸桿粉碎機構、存儲機構和動力機構，所述底盤下方安裝行駛機構，所述鼓風清潔機構位于脫莢機構的下方，所述振動除雜機構的出料端與儲存機構連接，所述秸桿破碎機構位于脫莢機構的出料端，所述動力機構位于振動除雜機構的下方。
3、根據權利要求1所述的一種畦栽青大豆聯合采收機，其特征在于:所述豆株收割機構包括設于豆株收割機構支架上且形成Y形扶株通道的兩半體，所述兩半體上分別設有縱向布設的若干支撐軸，所述的若干支撐軸外周共同繞至扶株帶，所述扶株帶在支撐軸作用下呈楔形結構，所述兩半體的下部設有松土裝置，所述兩半體之間的Y形扶株通道上方設有打頂裝置。
4、根據權利要求1所述的一種畦栽青大豆聯合采收機，其特征在于:所述豆株傳輸機構包括對接于豆株收割機構出料端上的轉移傳輸模塊、與轉移傳輸模塊出料端對接的提升傳輸模塊及與提升傳輸模塊出料端對接的豆株整理模塊；所述轉移傳輸模塊為兩條旋轉方向相反的傳輸帶，利用帶間壓力夾持豆株隨傳輸帶往斜上方運動，所述傳輸帶的夾持面與水平方向成一定夾角，使豆株在轉移傳輸過程中處于傾斜狀態，待離開傳輸送帶后依靠自身重力平躺在提升輸送模塊上，完成了豆株位置和狀態改變；所述提升傳輸模塊主體結構為一循環運行的傳輸帶，帶上均勻分布凹形置株架，豆株離開轉移傳輸模塊后，在自身重力作用下平躺于置株架上，隨輸送帶向上移動到達脫莢機構；所述豆株整理模塊位于提升輸送模塊側面，利用前端的斜形引導面，調整置株架上豆株平躺位置，使根莖部位處于同一直線向上提升傳輸，確保脫莢機構的夾持傳輸裝置恰好能夾持在豆株的根莖部位。
5、根據權利要求1所述的一種畦栽青大豆聯合采收機，其特征在于:所述脫莢機構包括脫莢軋輥和夾持傳輸裝置，所述脫莢軋輥的主體結構為一對圓柱形滾筒，每個滾筒上對稱安裝四條柔性脫莢帶，當兩脫莢軋輥以相反方向旋轉時，兩軋輥的脫莢帶會周期性相互接觸，在脫莢帶之間產生周期性壓力，當豆株置于兩脫莢軋輥之間時，脫莢帶能周期性地對豆莢施加握力，脫莢帶一端設計成斜面結構，使兩脫莢帶相互接觸時有一楔形缺口，豆株能在缺口處順利進入脫莢軋輥之間；所述夾持傳輸裝置主體結構為兩條安裝有齒狀溝紋夾持片的附板鏈，附板鏈在彈簧作用下，對夾持片施加一定的壓力，使其能夾住豆株向前運行。
6、根據權利要求3所述的一種畦栽青大豆聯合采收機，其特征在于:所述打頂裝置包括一電機及由電機驅動的一切割刀，通過高速旋轉切除頂部莖葉，所述扶株帶由設于兩半體上的第二電機驅動。
【文檔編號】A01D41/12GK103636350SQ201310607632
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月27日 優先權日:2013年11月27日
【發明者】張銳戈, 肖榮輝 申請人:三明學院