一种双向式剑麻收割机
阅读说明：本技术 一种双向式剑麻收割机 (Bidirectional sisal hemp harvester ) 是由 武涛 任甲辉 刘庆庭 邹小平 莫王玉洁 李珂 樊秋菊 于 2020-12-29 设计创作，主要内容包括：一种双向式剑麻收割机,包括切割剑麻的的切割装置、带动切割装置行走的行走机构、带动切割装置绕Z轴转动的转向机构、带动切割装置前后伸缩的伸缩连接机构、带动切割装置绕Y轴旋转的Y向旋转机构、带动切割装置作上下移动的Z向给进机构；切割装置包括机械手机构、刀盘机构,机械手机构与刀盘机构连接并带动刀盘装置从侧面靠近剑麻；刀盘机构包括刀盘、刀片和第四电机,第四电机与刀盘连接并驱动刀盘旋转,刀片固定在刀盘上并随刀盘的旋转切割剑麻。本发明结构稳定,操作简单,解决了剑麻收割难的问题,属于收割设备领域。(A bidirectional sisal hemp harvester comprises a cutting device for cutting sisal hemp, a traveling mechanism for driving the cutting device to travel, a steering mechanism for driving the cutting device to rotate around a Z axis, a telescopic connecting mechanism for driving the cutting device to stretch back and forth, a Y-direction rotating mechanism for driving the cutting device to rotate around the Y axis, and a Z-direction feeding mechanism for driving the cutting device to move up and down; the cutting device comprises a manipulator mechanism and a cutter mechanism, wherein the manipulator mechanism is connected with the cutter mechanism and drives the cutter mechanism to approach sisal hemp from the side surface; the cutter mechanism comprises a cutter, a blade and a fourth motor, the fourth motor is connected with the cutter and drives the cutter to rotate, and the blade is fixed on the cutter and cuts sisal hemp along with the rotation of the cutter. The sisal hemp harvester is stable in structure and simple to operate, solves the problem of difficulty in harvesting sisal hemp, and belongs to the field of harvesting equipment.)
技术领域
本发明涉及收割设备领域，具体涉及一种双向式剑麻收割机。
背景技术
目前，我国剑麻机械化收割水平很低，市场上没有一款成熟的剑麻收割机，剑麻叶片的采摘依旧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，仅割叶环节仍需大量人工作业，机械化水平几乎为零，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。
我国身为全球剑麻种植大国之一，近年来也开始剑麻割叶机械的研发工作。自2010年以来，由农业部南京农业机械化研究所、广西大学、海南大学等攻关小组，开始了剑麻收割机的研制，先后研发了一批改善目前剑麻收割状况的收割设备，其中一些车载式的收割设备，虽然自动化程度高，但是不具伸缩性，且割刀水平布置，不符合切削剑麻力学性能，还有一些便携式的收割设备，其自动化程度低，人工手持灵活性差，而且费力，因此，这些技术均未能投入使用，收割剑麻叶的效率仍无法得到提高。
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双向式剑麻收割机。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种双向式剑麻收割机，包括切割剑麻的的切割装置、带动切割装置行走的行走机构、带动切割装置绕Z轴转动的转向机构、带动切割装置前后伸缩的伸缩连接机构、带动切割装置绕Y轴旋转的Y向旋转机构、带动切割装置作上下移动的Z向给进机构；切割装置包括机械手机构、刀盘机构，机械手机构与刀盘机构连接并带动刀盘装置从侧面靠近剑麻；刀盘机构包括刀盘、刀片和第四电机，第四电机与刀盘连接并驱动刀盘旋转，刀片固定在刀盘上并随刀盘的旋转切割剑麻。
作为一种优选，机械手机构包括机械手支撑架、蜗杆、第三电机、涡轮机械手；第三电机固定在机械手支撑架上，第三电机的输出轴与蜗杆连接；涡轮机械手包括涡轮、机械臂，涡轮与机械臂的一端固定连接；涡轮机械手的数量为2个，2个涡轮分别从蜗杆的左右两侧与蜗杆啮合，每个机械臂上均设有往远离另一个机械臂方向凸起的折弯部；第四电机固定在机械臂上，刀盘与机械臂转动连接，第四电机与刀盘之间通过带传动连接。采用这种结构后，剑麻被两个机械臂包围，启动刀盘机构可进行剑麻一周叶片的切割。
作为一种优选，刀盘包括第一刀盘、第二刀盘、第三刀盘，机械臂包括前端部和后端部，前端部、折弯部、后端部依次连接，第一刀盘、第二刀盘、第三刀盘分别安装于前端部、折弯部和后端部。采用这种结构后，三个刀盘在机械臂上布局合理紧凑，切割剑麻的效果更好。
作为一种优选，Z向给进机构包括丝杠支撑架、第二电机、双丝杠组，双丝杠组包括2根丝杠，2根丝杠均竖直安装在丝杠支撑架上，2根丝杠与丝杠支撑架转动连接，第二电机固定在丝杠支撑架上并与双丝杠组通过带传动连接；2根丝杠均与机械手机构螺纹连接。采用这种结构后，两根丝杠与机械手机构形成丝杠滑块机构，收割时，Z向进给机构可带动收割刀盘自下而上进行收割，从而提高了收割效率。
作为一种优选，Y向旋转机构包括第一电机、轴承座、连接板、转轴，轴承座上设有两个轴承，转轴水平安装且转轴的两端分别与两个轴承连接，第一电机固定在轴承座上并与转轴连接，连接板的一端嵌入两个轴承之间并与转轴固定连接，连接板的另一端与Z向给进机构连接。采用这种结构后，刀盘机构可进行垂直于Y方向的旋转运动，方便调整刀盘收割时的姿态。
作为一种优选，转向机构包括车厢、转盘，转盘与行走机构转动连接，车厢固定在转盘上；伸缩连接机构包括第一伸缩缸、第二伸缩缸，第一伸缩缸铰接在车厢上，第一伸缩缸的输出端与Y向旋转机构连接，第二伸缩缸铰接在转盘上，第二伸缩缸的输出端与第一伸缩缸的侧面铰接。采用这种结构后，两个伸缩缸可调节收割剑麻的刀盘机构距离剑麻叶的高低和远近，操作稳定灵活。
作为一种优选，刀片为半月牙状的平面刀片，包括平端和尖端，刀片的平端与刀盘固定连接，尖端伸出刀盘外，刀片与刀盘所在平面之间的夹角为30°。采用这种结构后，符合收割叶片时，叶片的力学性能。
作为一种优选，行走机构包括底板、车轮、车轮轴，车轮通过车轮轴与底板连接，车轮放置在地面上；车轮轴与底板之间设有减震器。采用这种结构后，在田地行驶时，提高了抗震性能。
作为一种优选，转向机构包括中心轮、中心轴、行星轮、转盘、车厢、旋转电机；中心轮和中心轴均与行走机构固定连接，中心轮为内齿轮，中心轴位于中心轮的中心处，转盘设于中心轮的上方并与中心轴转动连接，行星轮可转动地连接在转盘上并与中心轮啮合；旋转电机固定在转盘上，旋转电机与行星轮连接并驱动行星轮旋转；车厢固定在转盘上。采用这种结构后，旋转电机驱动行星轮旋转，行星轮沿中心轮的齿滚动从而带动转盘转动，使车厢可进行圆周转向作业，从而可进行左右两排收割。
作为一种优选，中心轮上设有圆环形的导轨，转盘上设有圆环形的导槽，导轨卡入导槽中且导轨与导槽间隙配合。采用这种结构后，转向平稳。
总的说来，本发明具有如下优点：
1.采用涡轮机械手与六组30°刀盘，改变了以往单个叶片切割的方式，整体可将剑麻包围，进行一周剑麻叶片的切割，30°的月牙刀片综合了剑麻叶片切削力学性能和人工收割方式进行设计，改变了以往径向和切向水平、垂直切割的方式，切割效果好。
2.采用垂直于Y向的旋转机构，可进行剑麻收割时刀盘的姿态调整，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。
3.采用两个液压伸缩缸，改变了以往结构收割臂固定长度的缺点，本结构可调节收割剑麻的刀盘机构距离剑麻割叶位置的高低和远近，操作稳定灵活。
4.采用带动车厢转向的转向机构，改变了以往剑麻收割结构单排收割的缺点，本结构可带动车身进行圆周转向作业，从而可进行左右两排收割。
5.本发明可以实现对两侧剑麻的收割，收割方式自下向上30°切向割叶，割叶效果好，自动化水平高，真正意义上实现了剑麻自动化割叶环节。
附图说明
图1为一种双向式剑麻收割机的立体图。
图2为行走机构与转向机构主要部件的示意图。
图3为行走机构与转向机构主要部件的立体图。
图4为切割装置、Z向给进机构和Y向旋转机构的立体图。
图5为第二刀盘与第四电机连接的侧视图。
图6为切割装置与Y向旋转机构的俯视图。
其中，1为机械手机构，2为转向机构，3为行走机构，4为伸缩连接机构，5为Y向旋转机构，6为Z向给进机构，7为刀盘机构。
101为机械臂，102为涡轮，103为蜗杆，104为第三电机，105为下挡板。
201为中心轮、202为中心轴、203为行星轮、204为转盘，205为车厢，206为转动轴承。
301为底板、302为车轮、303为车轮轴，304为蝶盘减震器，305为弹簧减震器。
401为第一伸缩缸，402为第二伸缩缸。
501为第一电机，502为轴承座，503为连接板。
601为第二电机，602为丝杠，603为上支撑板，604为下支撑板，605为第一带轮。
701为刀盘，702为刀片，703为第四电机，704为一级带轮，705为二级带轮，706为三级带轮，707为刀盘轴。
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。
一种双向式剑麻收割机，包括切割剑麻的的切割装置、带动切割装置行走的行走机构3、带动切割装置绕Z轴转动的转向机构2、带动切割装置前后伸缩的伸缩连接机构4、带动切割装置绕Y轴旋转的Y向旋转机构5、带动切割装置作上下移动的Z向给进机构6；切割装置包括机械手机构1、刀盘机构7，机械手机构与刀盘机构连接并带动刀盘装置从侧面靠近剑麻；刀盘机构包括刀盘701、刀片702和第四电机703，第四电机与刀盘连接并驱动刀盘旋转，刀片固定在刀盘上并随刀盘的旋转切割剑麻。
机械手机构包括机械手支撑架、蜗杆103、第三电机104、涡轮机械手；第三电机固定在机械手支撑架上，第三电机的输出轴与蜗杆连接；涡轮机械手包括涡轮102、机械臂101，涡轮与机械臂的一端固定连接；涡轮机械手的数量为2个，2个涡轮分别从蜗杆的左右两侧与蜗杆啮合，每个机械臂上均设有往远离另一个机械臂方向凸起的折弯部；第四电机固定在机械臂上，刀盘与机械臂转动连接，第四电机与刀盘之间通过带传动连接。
机械手支撑架包括下挡板105、前支撑板、后支撑板、前挡板，前支撑板、后支撑板和前挡板均垂直地安装于下挡板上；蜗杆的两端通过第四轴承安装于前支撑板和后支撑板之间，涡轮通过螺栓可转动地安装于下挡板上并与蜗杆的两侧配合；第三电机安装在前挡板上，并通过联轴器与蜗杆连接。
刀盘包括第一刀盘、第二刀盘、第三刀盘，机械臂包括前端部和后端部，前端部、折弯部、后端部依次连接，第一刀盘、第二刀盘、第三刀盘分别安装于前端部、折弯部和后端部。
刀盘通过刀盘轴707安装在机械臂上，刀盘轴从上至下贯穿机械臂并通过第三轴承与机械臂连接，刀盘轴的上端与刀盘固定连接。
第四电机固定在机械臂的折弯部的下方，第四电机的输出轴连接有一级带轮704，第二刀盘的刀盘轴下端连接有二级带轮705，第一刀盘和第三刀盘的刀盘轴下端均连接有三级带轮706，一级带轮通过皮带与二级带轮连接，二级带轮通过皮带分别与两个三级带轮连接。
Z向给进机构包括丝杠支撑架、第二电机601、双丝杠组，双丝杠组包括2根丝杠602，2根丝杠均竖直安装在丝杠支撑架上，2根丝杠与丝杠支撑架转动连接，第二电机固定在丝杠支撑架上并与双丝杠组通过带传动连接；2根丝杠均与机械手机构螺纹连接。
Y向旋转机构包括第一电机501、轴承座502、连接板503、转轴，轴承座上设有两个第一轴承，转轴水平安装且转轴的两端分别与两个第一轴承连接，第一电机固定在第一轴承座上并与转轴连接，连接板的一端嵌入两个第一轴承之间并与转轴固定连接，连接板的另一端与Z向给进机构连接。
连接板为三角连接板，它的顶角一端与转轴连接，它的底边一端与丝杠支撑架连接。
丝杠支撑架包括后挡板、上支撑板603和下支撑板604，上支撑板和下支撑板分别固定连接在后挡板的上下两端，2根丝杠均通过第二轴承安装在上支撑板与下支撑板之间；第二电机安装在上支撑板的下方，第二电机的输出轴通过轴承支撑并连接有第一带轮605，丝杠的上端连接有第二带轮，第一带轮通过皮带与第二带轮连接。
转向机构包括车厢、转盘，转盘与行走机构转动连接，车厢固定在转盘上；伸缩连接机构包括第一伸缩缸401、第二伸缩缸402，第一伸缩缸铰接在车厢上，第一伸缩缸的输出端与Y向旋转机构连接，第二伸缩缸铰接在转盘上，第二伸缩缸的输出端与第一伸缩缸的侧面铰接。
刀片为半月牙状的平面刀片，包括平端和尖端，刀片的平端与刀盘固定连接，尖端伸出刀盘外，刀片与刀盘所在平面之间的夹角为30°。
一个刀盘上安装有5块刀片。
行走机构包括底板301、车轮302、车轮轴303，车轮通过车轮轴与底板连接，车轮放置在地面上；车轮轴与底板之间设有减震器，减震器包括弹簧减震器305和蝶盘减震器304。
行走机构包括底板，转向机构包括中心轮201、中心轴202、行星轮203、转盘204、车厢205、旋转电机；中心轮和中心轴均与行走机构固定连接，中心轮为内齿轮，中心轴位于中心轮的中心处，转盘设于中心轮的上方并与中心轴转动连接，行星轮可转动地连接在转盘上并与中心轮啮合；旋转电机固定在转盘上，旋转电机与行星轮连接并驱动行星轮旋转；车厢固定在转盘上。
转盘的中心通过转动轴承206与中心轴连接。
转向机构还包括减速器，减速器固定在转盘上并与旋转电机连接，减速器的输出端与行星轮连接。
中心轮上设有圆环形的导轨，转盘上设有圆环形的导槽，导轨卡入导槽中且导轨与导槽间隙配合。
一种双向式剑麻收割机还包括控制系统与控制按扭，控制按扭安装在车厢上，使用时，技术人员坐在车厢上，通过控制按钮控制剑麻收割机的转向机构，使车厢转向收割剑麻的一侧，通过控制按钮控制伸缩缸联动，使收割剑麻的刀盘机构到达剑麻收割的位置，然后控制第一电机，调节刀盘机构的姿态，控制第二电机将刀盘降至收割剑麻的根部，控制第三电机，使机械臂打开然后包裹住剑麻，控制第四电机启动刀片，使其旋转收割，同时控制第二电机，使其自下而上完成一株的收割。
技术人员在控制电机时存在联合驱动，使收割效果和效率达到最佳，在此不一一举例说明。
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。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：莴笋双柔性拔取切割收获装置