CN104186108B - 拨禾齿系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及玉米收获机械领域，具体为一种拨禾齿系统及其使用方法。侧边驱动单元或中间驱动单元通过销轴一与连杆三连接，侧边驱动单元或中间驱动单元通过连杆一、销轴二与连杆二连接，主转轴穿过连杆三间隙配合并通过定位套进行限位，连杆四通过销轴与连杆二连接，连杆四通过螺栓与主转轴固定，连杆五通过销轴同时与连杆二和连杆四相连接，连杆五另一端通过螺纹与连杆调节杆连接，连杆调节杆两端有相反的螺纹，连杆调节杆通过另一个连杆和销轴四与机架相连，连杆一、连杆二、连杆三、连杆四、连杆五连接到一起组成五连杆平衡机构来支持侧边驱动单元或中间驱动单元。本发明避免普通割台在不对行收获时容易撞倒秸秆，实现不对行收获。

Description

拨禾齿系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及玉米收获机械领域，具体为一种拨禾齿系统及其使用方法。

背景技术

玉米是我国第二大农作物，玉米具有粮食、饲料和工业原料的属性，在国民经济中的基础地位不言而喻。玉米收获机行业前景分析研究显示，玉米的全程机械化也引起了业内的关注，而要实现玉米生产的全程机械化，机收成为发展的瓶颈。

我国玉米分布广泛，由于各地气候、墒情、品种、耕作习惯、农艺有很大区别，给玉米收获机械化提出较高要求。农业机械行业市场研究报告统计，全国耕种收综合机械化水平达到56％以上，而玉米收获机械化水平仅为38％。因此，目前国内需要一种高适应性的玉米收获机械。

玉米割台是玉米收获机的核心部分，主要起到摘穗和输送果穗的作用。而带有五连杆平衡机构的拨禾齿系统是高适应性玉米割台的核心，是高适应性割台实现不对行收获和曲线收获的关键。目前国内并没有类似的结构和系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种拨禾齿系统及其使用方法，可以实现完全意义上的不对行收获，避免普通割台在不对行收获时容易撞倒秸秆，导致收获失败等问题。

本发明的技术方案是：

一种拨禾齿系统，拨禾齿系统设有侧边驱动单元、中间驱动单元、销轴一、连杆一、销轴二、连杆二、连杆三、销轴三、连杆四、连杆五、主转轴、连杆调节杆、销轴四、定位套，具体结构如下：

侧边驱动单元或中间驱动单元通过销轴一与连杆三连接，侧边驱动单元或中间驱动单元通过连杆一、销轴二与连杆二连接，主转轴穿过连杆三间隙配合并通过定位套进行限位，连杆四通过销轴与连杆二连接，连杆四通过螺栓与主转轴固定，连杆五通过销轴同时与连杆二和连杆四相连接，连杆五另一端通过螺纹与连杆调节杆连接，连杆调节杆两端有相反的螺纹，连杆调节杆通过另一个连杆和销轴四与机架相连，连杆一、连杆二、连杆三、连杆四、连杆五连接到一起组成五连杆平衡机构来支持侧边驱动单元或中间驱动单元。

所述的拨禾齿系统，还包括液压缸连接座、横向连接臂、拨禾齿系统液压缸和销轴三，液压缸连接座通过螺栓与横向连接臂固定，横向连接臂与两个以上的连杆三分别连接，液压缸连接座通过销轴三与拨禾齿系统液压缸的一端连接，拨禾齿系统液压缸的另一端与割台主体铰接。

所述的拨禾齿系统，侧边驱动单元设有拨禾齿、定位片、空心轴、带座轴承、侧边驱动单元支架焊合、保持架、摆线液压马达，具体结构如下：

以侧边驱动单元支架焊合结构为主体，摆线液压马达、保持架、带座轴承分别通过螺栓与侧边驱动单元支架焊合紧固，空心轴的一端穿过带座轴承与摆线液压马达输出轴相连接，空心轴的另一端带有螺纹，该螺纹与定位片中心螺纹孔相连接并通过螺栓锁紧，拨禾齿与定位片通过螺栓连接紧固。

所述的拨禾齿系统，中间驱动单元设有拨禾齿、定位片、带座轴承、空心轴、定位板、保持架、中间驱动单元支架焊合、摆线液压马达，具体结构如下：

以中间驱动单元支架焊合结构为主体，摆线液压马达、保持架、带座轴承、定位板分别通过螺栓与中间驱动单元支架焊合紧固，空心轴的一端穿过带座轴承与摆线液压马达输出轴相连接，空心轴的另一端带有螺纹，该螺纹与定位片中心螺纹孔相连接并通过螺栓锁紧，拨禾齿与定位片通过螺栓连接紧固。

所述的拨禾齿系统，割台每行的两侧分别布置一个拨禾齿，拨禾齿与拨禾链同步运动，每个拨禾齿由一个独立的摆线液压马达驱动。

所述的拨禾齿系统的使用方法，该拨禾齿系统设置于割台主体上，拨禾齿系统通过拨禾齿系统液压缸与割台主体铰接，割台主体的后部设置机架，割台主体的后部通过割台主液压缸与机架铰接；割台工作前，调整连杆调节杆，使侧边驱动单元的拨禾齿和中间驱动单元的拨禾齿处于工作角度；工作过程中，当需要调整拨禾齿系统高度时，拨禾齿系统液压缸伸长带动连杆三围绕主转轴转动，此时连杆四通过连杆二限制连杆一的转动角度，使侧边驱动单元和中间驱动单元保持设定角度平稳上升。

所述的拨禾齿系统的使用方法，侧边驱动单元和中间驱动单元下降时原理与上升相同，方向相反。

所述的拨禾齿系统的使用方法，当割台主液压缸伸长，割台主体围绕和机架相连的转轴顺时针转动，此时割台主体、连杆四、连杆五、连杆调节杆和机架形成具有四杆机构功能的结构，此时连杆四与机架保持平行，而另一方面连杆一、连杆四、连杆二、连杆三同时形成另一个四杆机构，连杆一也与连杆四平行运动，使侧边驱动单元和中间驱动单元保持初始设定的角度保持不变，五连杆平衡机构实现侧边驱动单元和中间驱动单元自动随动调整，实时保持工作位置。

所述的拨禾齿系统的使用方法，割台主体围绕和机架相连的转轴逆时针反向转动原理与顺时针转动相同，方向相反。

本发明中，相关术语解释如下：

1、割台：是玉米收获机的核心部分，主要起到摘穗和输送果穗的作用。

2、分离式分禾器：位于割台前端的锥型结构，用于分禾、扶禾等作用。分离式分禾器与普通分禾器的区别在于分禾器分开角较小，整体细而长。

3、液压缸：液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动(或摆动运动)的液压执行元件。

4、摆线液压马达：内齿圈与壳体固定能接在一起，从油口进入的油推动转子绕一个中心点公转，这种缓慢旋转的转子通过花键轴驱动输出称为摆线液压马达。

5、墒情：在我国，通常是指在北方旱作农业区土壤的含水状况。

6、分禾器分开角：相邻分禾器尖端到根部夹角。

7、拨禾链：玉米收割机专用链条，起到扶起倒伏玉米并导入到摘穗装置，以及将沿摘穗辊表面滑落的玉米穗送回玉米升运器。

8、扶禾器：此部件为钣金冲压件，安装于割台两侧，在收获作物时起到防止作物掉落到割台外部的作用。

本发明的优点及有益效果是：

1、本发明提供一种带有五连杆平衡机构的拨禾齿系统，装备这一系统的割台则可以实现完全意义上的不对行收获，避免普通割台只是在作物靠近下部的位置，采用拨禾链进行拨禾，由于果穗生长位置位于拨禾链上部，因此采用传统的拨禾方式，由于作物重心较高，在拨禾过程中作物运动方向难以控制，果穗容易掉落到割台以外区域，特别在不对行收获时，普通割台容易撞倒秸秆，收获失败。

2、本发明拨禾齿系统调速范围广泛，适合不同地区作业要求。

3、本发明的液压马达直驱驱动单元：由摆线液压马达直接驱动的拨禾齿系统结构简单，省去了传动箱，减轻重量，降低成本，拨禾齿与分禾器及拨禾链配合，拨禾齿与拨禾链同步运动，达到强制喂入功能。

其实现的技术效果：将作物在进入割台拉茎段之前重新分行，结合分离式分禾器，避免因为割台固有行距与玉米植株种植行距不对应而将玉米植株撞倒扶而影响收割的问题。实现任意行距任意方向收割。液压马达直驱驱动单元解决了传统驱动单元需要使用传动箱进行分动，导致结构复杂，增加加工成本，增加故障率，重量大等弊端，而支撑驱动单元的五连杆平衡机构采用纯机械结构，解决了电控控制系统可靠性低等缺点。

4、本发明的五连杆平衡机构：五连杆平衡机构由空间分布的若干连杆构成，连杆之间相互铰接在特定的长度及角度范围内实现预计功能。

其实现的技术效果：五连杆平衡机构能够保证割台在不同高度不同角度工作时，拨禾齿系统始终保持一个与玉米秸秆相对稳定的角度，实现在恶劣环境下稳定工作，保证收获效果，而这个过程不需要任何电控及计算机辅助，完全依靠机械结构实现，保证了高可靠性。

总之，将本发明拨禾齿系统用于高适应性玉米割台后，可以实现不对行收获功能，避免普通割台只是在作物靠近下部的位置，采用拨禾链进行拨禾，由于果穗生长位置位于拨禾链上部，因此采用传统的拨禾方式，由于作物重心较高，在拨禾过程中作物运动方向难以控制，果穗容易掉落到割台以外区域，特别在不对行收获时，普通割台容易撞倒秸秆，收获失败。由于采用了拨禾齿系统，高适应性玉米割台拨禾齿与拨禾链同步运动，拨禾链与拨禾齿分别在作物的下部和上部同时拨禾，由于上部和下部均有限位，作物重心相对稳定，起到限制作物运动轨迹的作用，此时作物的运动是可控的，而且实现强制喂入功能，拨禾齿的强制喂入功能，将作物在进入割台拉茎段之前重新分行，结合分离式分禾器，有效克服了这一问题，避免因为割台固有行距与玉米植株种植行距不对应而将玉米植株撞倒扶而影响收割的问题。从而，可以实现不对行收获、任意方向收获、转弯收获等功能。

附图说明

图1是安装有拨禾齿系统的高适应性割台立体图。

图2是安装有拨禾齿系统的高适应性割台右视图。

图3是拨禾齿系统右视图。

图4是拨禾齿系统立体图。

图5是液压马达直驱侧边驱动单元分解图。

图6是液压马达直驱驱动单元分解图。

图中，1分离式分禾器；2割台主体；3全封闭视窗割台侧面防护罩；4摘穗单元；5拨禾齿系统；6拨禾齿系统液压缸；7机架；8割台主液压缸；9扶禾器；501侧边驱动单元；502中间驱动单元；503销轴一；504连杆一；505销轴二；506连杆二；507连杆三；508液压缸连接座；509横向连接臂；510螺栓；511螺母；512垫圈；513销轴三；514连杆四；515连杆五；516主转轴；517连杆调节杆；518销轴四；519机架；520连接座；521割台主体；522定位套；50101拨禾齿；50102定位片；50103空心轴；50104带座轴承；50105侧边驱动单元支架焊合；50106保持架；50107摆线液压马达；50201拨禾齿；50202定位片；50203带座轴承；50204空心轴；50205定位板；50206保持架；50207中间驱动单元支架焊合；50208摆线液压马达。

具体实施方式

如图1-图2所示，本发明拨禾齿系统安装于高适应性割台，该高适应性割台主要包括：分离式分禾器1、割台主体2、全封闭视窗割台侧面防护罩3、摘穗单元4、拨禾齿系统5、拨禾齿系统液压缸6、机架7、割台主液压缸8、扶禾器9等，具体结构如下：

割台主体2的前端设置分离式分禾器1，割台主体2的后部设置机架7，割台主体2的后部通过割台主液压缸8与机架7铰接，割台主体2的上设置摘穗单元4、拨禾齿系统5、扶禾器9，摘穗单元4带有液压马达直驱的秸秆切断装置，拨禾齿系统5通过拨禾齿系统液压缸6与割台主体2铰接，拨禾齿系统5通过连杆与机架7铰接，全封闭视窗割台侧面防护罩3于割台主体2侧面直接与割台主体2连接。其中，拨禾齿系统5是高适应性玉米割台的核心。

收获玉米时，高适应性玉米割台位于玉米收获机最前端，玉米收获机以工作速度开向玉米植株，当玉米植株进入所述割台后，受到拨禾齿系统5和摘穗单元4的拨禾作用，进一步将玉米秸秆拉入所述割台，并且同时受到摘穗单元4向下的拉力作用，玉米秸秆向下运动，通过摘穗单元4的狭窄缝隙，这个缝隙恰好调整到玉米秸秆可以通过而玉米穗不能通过，通过后玉米穗与玉米秸秆分离，分离后的玉米秸秆随后被摘穗单元4的秸秆切断装置切断，而分离后的玉米穗通过螺旋输送器运送到玉米收获机的其他装置进行扒皮等处理后，运送到粮仓。

如图3-图4所示，拨禾齿系统5由侧边驱动单元501、中间驱动单元502、销轴一503、连杆一504、销轴二505、连杆二506、连杆三507、液压缸连接座508、横向连接臂509、螺栓510、螺母511、垫圈512、销轴三513、连杆四514、连杆五515、主转轴516、连杆调节杆517、销轴四518、连接座520、定位套522等零部件组成，其结构和工作原理如下：

侧边驱动单元501(中间驱动单元502同理)通过销轴一503与连杆三507连接，侧边驱动单元501(中间驱动单元502同理)通过连杆一504、销轴二505与连杆二506连接，主转轴516穿过连杆三507间隙配合并使用定位套522进行限位，连杆四514使用销轴与连杆二506连接，连杆四514使用螺栓与主转轴516固定，连杆五515使用销轴同时与连杆二506和连杆四514相连接，连杆五515另一端通过螺纹与连杆调节杆517连接，连杆调节杆517两端有相反的螺纹，连杆调节杆517旋转可以进行连杆长短的调节，连杆调节杆517通过另一个连杆和销轴四518与机架519(图2的机架7)相连，上述连杆(连杆一504、连杆二506、连杆三507、连杆四514、连杆五515)连接到一起组成一个五连杆平衡机构来支持侧边驱动单元501或中间驱动单元502。液压缸连接座508使用螺栓与横向连接臂509固定，横向连接臂509使用配套的螺栓510、螺母511、垫圈512与五个连杆三507分别连接，液压缸连接座508使用销轴三513与拨禾齿系统液压缸6的一端连接，拨禾齿系统液压缸6的另一端与割台主体521(图1的割台主体2)铰接。割台工作前，调整连杆调节杆517到合适位置，保证拨禾齿(侧边驱动单元501的拨禾齿50101和中间驱动单元502的拨禾齿50201)处于合适工作角度，工作过程中当需要调整拨禾齿系统5高度时，拨禾齿系统液压缸6伸长带动连杆三507围绕主转轴516转动，此时连杆四514通过连杆二506限制连杆一504的转动角度，保证侧边驱动单元501和中间驱动单元502保持设定角度平稳上升。侧边驱动单元501和中间驱动单元502下降时原理与上升相同，方向相反。

当割台主液压缸8伸长，割台主体521围绕和机架7相连的转轴顺时针转动一定角度，此时割台主体521、连杆四514、连杆五515、连杆调节杆517和机架519形成具有四杆机构功能的结构，此时不论割台怎么运动，连杆四514与机架519平行，而另一方面连杆一504、连杆四514、连杆二506、连杆三507同时形成另一个四杆机构，连杆一504也与连杆四514平行运动，因此保证了侧边驱动单元501和中间驱动单元502保持初始设定的角度保持不变，五连杆平衡机构实现了侧边驱动单元501和中间驱动单元502自动随动调整，实时保持工作位置。割台主体521围绕和机架7相连的转轴逆时针反向转动原理与顺时针转动相同，方向相反。

如图5所示，液压马达直驱侧边驱动单元501由拨禾齿50101、定位片50102、空心轴50103、带座轴承50104、侧边驱动单元支架焊合50105、保持架50106、摆线液压马达50107等零部件组成，其结构和工作原理如下：

以侧边驱动单元支架焊合50105结构为主体，摆线液压马达50107、保持架50106、带座轴承50104分别使用螺栓与侧边驱动单元支架焊合50105紧固，空心轴50103的一端穿过带座轴承50104与摆线液压马达50107输出轴相连接，空心轴50103的另一端(直径较细一端)带有螺纹，该螺纹与定位片50102中心螺纹孔相连接并使用螺栓锁紧，最后将拨禾齿50101与定位片50102使用螺栓连接紧固。

工作时，摆线液压马达50107按设定转速转动，带动空心轴50103在带座轴承50104内转动，动力经定位片50102传递到拨禾齿50101，带动拨禾齿50101转动。

割台每行的两侧分别布置一个拨禾齿50101，拨禾齿50101与拨禾链同步运动，达到强制喂入功能，拨禾齿50101的强制喂入功能，将作物在进入割台拉茎段之前重新分行，结合分离式分禾器，避免因为割台固有行距与玉米植株种植行距不对应而将玉米植株撞倒扶而影响收割的问题，实现任意行距任意方向收割。

每个拨禾齿50101由一个独立的摆线液压马达50107驱动，其结构简单可靠，调速范围大，增强适应性。

如图6所示，液压马达直驱中间驱动单元502由拨禾齿50201、定位片50202、带座轴承50203、空心轴50204、定位板50205、保持架50206、中间驱动单元支架焊合50207、摆线液压马达50208等零部件组成，其结构和工作原理如下：

以中间驱动单元支架焊合50207结构为主体，摆线液压马达50208、保持架50206、带座轴承50203、定位板50205分别使用螺栓与中间驱动单元支架焊合50207紧固，空心轴50204的一端穿过带座轴承50203与摆线液压马达50208输出轴相连接，空心轴50204的另一端(直径较细一端)带有螺纹，该螺纹与定位片50202中心螺纹孔相连接并使用螺栓锁紧，最后将拨禾齿50201与定位片50202使用螺栓连接紧固。其中，定位板50205起到定位带座轴承50203和加强中间驱动单元支架焊合50207强度的作用。

工作时，摆线液压马达50208按设定转速转动，带动空心轴50204在带座轴承50203内转动，动力经定位片50202传递到拨禾齿50201，带动拨禾齿50201转动。

实施例结果表明，由于果穗生长位置位于拨禾链上部，因此采用传统的拨禾方式，由于作物重心较高，在拨禾过程中作物运动方向难以控制，果穗容易掉落到割台以外区域，特别在不对行收获时，普通割台容易撞倒秸秆，收获失败。本发明将特定结构和作用的拨禾齿系统用于高适应性玉米割台，这种割台则可以实现完全意义上的不对行收获，与普通割台的最大区别在于实现不对行收获。从而，避免普通割台只是在作物靠近下部的位置，采用拨禾链进行拨禾。

Claims (8)

1.一种拨禾齿系统，其特征在于，拨禾齿系统设有侧边驱动单元、中间驱动单元、销轴一、连杆一、销轴二、连杆二、连杆三、销轴三、连杆四、连杆五、主转轴、连杆调节杆、销轴四、定位套，具体结构如下：

侧边驱动单元或中间驱动单元通过销轴一与连杆三连接，侧边驱动单元或中间驱动单元通过连杆一、销轴二与连杆二连接，主转轴穿过连杆三间隙配合并通过定位套进行限位，连杆四通过销轴与连杆二连接，连杆四通过螺栓与主转轴固定，连杆五通过销轴同时与连杆二和连杆四相连接，连杆五另一端通过螺纹与连杆调节杆连接，连杆调节杆两端有相反的螺纹，连杆调节杆通过另一个连杆和销轴四与机架相连，连杆一、连杆二、连杆三、连杆四、连杆五连接到一起组成五连杆平衡机构来支持侧边驱动单元或中间驱动单元；

还包括液压缸连接座、横向连接臂、拨禾齿系统液压缸和销轴三，液压缸连接座通过螺栓与横向连接臂固定，横向连接臂与两个以上的连杆三分别连接，液压缸连接座通过销轴三与拨禾齿系统液压缸的一端连接，拨禾齿系统液压缸的另一端与割台主体铰接。

2.按照权利要求1所述的拨禾齿系统，其特征在于，侧边驱动单元设有拨禾齿、定位片、空心轴、带座轴承、侧边驱动单元支架焊合、保持架、摆线液压马达，具体结构如下：

以侧边驱动单元支架焊合结构为主体，摆线液压马达、保持架、带座轴承分别通过螺栓与侧边驱动单元支架焊合紧固，空心轴的一端穿过带座轴承与摆线液压马达输出轴相连接，空心轴的另一端带有螺纹，该螺纹与定位片中心螺纹孔相连接并通过螺栓锁紧，拨禾齿与定位片通过螺栓连接紧固。

3.按照权利要求1所述的拨禾齿系统，其特征在于，中间驱动单元设有拨禾齿、定位片、带座轴承、空心轴、定位板、保持架、中间驱动单元支架焊合、摆线液压马达，具体结构如下：

以中间驱动单元支架焊合结构为主体，摆线液压马达、保持架、带座轴承、定位板分别通过螺栓与中间驱动单元支架焊合紧固，空心轴的一端穿过带座轴承与摆线液压马达输出轴相连接，空心轴的另一端带有螺纹，该螺纹与定位片中心螺纹孔相连接并通过螺栓锁紧，拨禾齿与定位片通过螺栓连接紧固。

4.按照权利要求2或3所述的拨禾齿系统，其特征在于，割台每行的两侧分别布置一个拨禾齿，拨禾齿与拨禾链同步运动，每个拨禾齿由一个独立的摆线液压马达驱动。

5.一种权利要求1所述的拨禾齿系统的使用方法，其特征在于，该拨禾齿系统设置于割台主体上，拨禾齿系统通过拨禾齿系统液压缸与割台主体铰接，割台主体的后部设置机架，割台主体的后部通过割台主液压缸与机架铰接；割台工作前，调整连杆调节杆，使侧边驱动单元的拨禾齿和中间驱动单元的拨禾齿处于工作角度；工作过程中，当需要调整拨禾齿系统高度时，拨禾齿系统液压缸伸长带动连杆三围绕主转轴转动，此时连杆四通过连杆二限制连杆一的转动角度，使侧边驱动单元和中间驱动单元保持设定角度平稳上升。

6.按照权利要求5所述的拨禾齿系统的使用方法，其特征在于，侧边驱动单元和中间驱动单元下降时原理与上升相同，方向相反。

7.按照权利要求5所述的拨禾齿系统的使用方法，其特征在于，当割台主液压缸伸长，割台主体围绕和机架相连的转轴顺时针转动，此时割台主体、连杆四、连杆五、连杆调节杆和机架形成具有四杆机构功能的结构，此时连杆四与机架保持平行，而另一方面连杆一、连杆四、连杆二、连杆三同时形成另一个四杆机构，连杆一也与连杆四平行运动，使侧边驱动单元和中间驱动单元保持初始设定的角度保持不变，五连杆平衡机构实现侧边驱动单元和中间驱动单元自动随动调整，实时保持工作位置。

8.按照权利要求7所述的拨禾齿系统的使用方法，其特征在于，割台主体围绕和机架相连的转轴逆时针反向转动原理与顺时针转动相同，方向相反。