專利名稱：采棉機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種采摘棉花的機械，具體地，涉及一種具有圓柱形 采錠的采棉機，屬于農(nóng)業(yè)收獲機械。
(二)
背景技術(shù)：
隨著農(nóng)業(yè)自動化的發(fā)展，在較大面積的農(nóng)田里，棉花收獲基本上都是 機械采摘。就目前來看，用于機械采摘棉花的采棉機基本上被以美國為首 的西方國家所壟斷，其中美國凱斯和帝爾采棉機占據(jù)了目前采棉機市場的
較大份額，其價格多在20 30萬美元。美國的采棉機采頭多數(shù)包括具有紡 錘形采錠的采頭、脫棉裝置和負壓吸棉裝置的采棉機，其中所述采錠的工 作形式是繞所述采頭軸線公轉(zhuǎn)和以設置在其中部的軸自轉(zhuǎn)的行星運動模 式，其工作方式是將棉株整體輸送到該采頭內(nèi)，依靠采錠將籽棉巻扯下來， 接著將籽棉脫下來，由負壓吸棉裝置將籽棉輸送到盛棉箱內(nèi)，在此過程中， 所說的采錠始終處于工作狀態(tài)，升溫較快，因此，為了避免棉花這種易燃 物質(zhì)自燃，通常需要設置專門的噴水裝置以對其降溫，結(jié)構(gòu)復雜，且如果 不對收獲的籽棉進行及時晾曬，可能導致籽棉變質(zhì)；即便如此，在實際收 獲過程中仍然出現(xiàn)過將采棉機械燒毀的現(xiàn)象。另一方面，由于其采棉結(jié)構(gòu) 決定了其采棉方式，使得在采棉之前要對待采棉田噴灑落葉素，以減小含 雜率，即便是如此，其含雜率仍然高于18 30%，對籽棉的后期處理帶來較 多的困難。
由于我國是產(chǎn)棉大國，國內(nèi)本領(lǐng)域技術(shù)人員也對采棉機械進行了很多 有益的探索，其中國家局第2003101009058號實用新型專利公開了一種全 自動采棉機的采棉頭，其包括棉株攏集器、傳動機構(gòu)，其采用布滿彈性撥 打棍的采棉巻軸將籽棉采集下來，不過由于撥打輥與棉花的結(jié)合力較小， 其采棉與采雜質(zhì)不加區(qū)分，難以獲得含雜率較低的籽棉。此外國家局第 2007100888925實用新型專利申請公開了一種全自動采棉機的采棉摘錠以 及由該摘錠構(gòu)成的采棉機采摘頭，其采棉摘錠用彈性橡膠材料制做，表面 有橫向凸起的條紋，其原理是借助于采棉摘錠的摩擦力將棉花撥打下來。 由于棉纖維容易纏繞在摩擦力較大的物體之上，如果沒有將棉花清理下所 述采棉摘錠的裝置，必然會造成棉纖維將采棉摘錠包覆住，而失去采棉能力。另一方面，由于其原理仍然是撥打，目前自動化采棉都是在棉株上的 棉花基本開放完畢后開始的，上面的鈴、殼與棉株的結(jié)合力已經(jīng)很小了， 也就是說上述采棉過程很容易將上述雜質(zhì)和葉子一塊采摘下來，加之棉纖 維容易混雜的缺陷，很不容易將棉花與雜質(zhì)分離，其含雜率仍然偏高。此 外上述兩種采棉設備由于采棉構(gòu)件持續(xù)運轉(zhuǎn)，仍然需要考慮防火問題，結(jié) 構(gòu)相對比較復雜。
國家局第200610141979X號實用新型專利申請則公開了一種高度自動 化的棉田收獲機械，其在電腦的控制下通過攝像頭在棉田中拍照獲取圖像 數(shù)據(jù)，圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后得到棉花在棉田中的空間坐標，電腦根據(jù)此坐 標參數(shù)輸出控制信號驅(qū)動機械手臂動作到位，從而實現(xiàn)多個機械手臂在棉 田中同時采棉。顯然，其收獲方式類同于人工采摘，含雜率非常低，不過 由于機械手臂目前主要靠步進電機或者伺服電機來驅(qū)動，那么上述每個機 械手臂為了實現(xiàn)在三維空間的運動至少需要三臺電機，正如上面所提到的 采棉機一樣其使用是在棉株上的棉花基本上全部開放后進行收獲，每棵棉 株上面的棉鈴少則數(shù)十，多則上百，顯然要想達到較快速的收獲，必然所 需機械手臂會很多，其控制點數(shù)則至少三倍于該手臂數(shù)量，其結(jié)構(gòu)的復雜 程度就目前來看達到了不可想象的地步。如果從目前的主流單片機或者 PLC來看，其輸入輸出點數(shù)都有限，根本不能適應效率要求較高的棉花收 獲場合。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本實用新型為了克服現(xiàn)在采棉設備效率較低或者所采摘棉花含 雜率太高的缺陷，提供了一種采棉效率高、所采摘棉花含雜率低，且防火 性能好的采棉機。
為了實現(xiàn)本實用新型的發(fā)明目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案
該實用新型采棉機，其采棉頭的采棉通道前面設有棉株攏集器，兩側(cè) 設有采棉輥，且采棉頭還設有該采棉輥的傳動機構(gòu)和用于輸送籽棉的輸棉
機構(gòu)，其特征在于所述采棉輥為周邊均勻設有多個采錠的、軸線豎直的 采棉輥；所說采錠的軸線平行于采棉輥軸線，并繞其公轉(zhuǎn)，且位于采棉通
道側(cè)處于采棉狀態(tài)的采錠自轉(zhuǎn)，其它采錠與使其自轉(zhuǎn)的構(gòu)件處于脫開狀態(tài)，
該運動形式由所述傳動機構(gòu)實現(xiàn)；所述的輸棉機構(gòu)位于采棉輥外側(cè)。
上述采棉機，所述采錠的上下軸頸安裝于所述采棉輥上下面板上，且 采錠端部設置有摩擦輪，所述采棉輥傳動機構(gòu)包括用于驅(qū)動采棉輥轉(zhuǎn)動的大齒輪和固定的、位于采棉通道側(cè)的、與采棉輥軸線同軸的弧形摩擦片， 該弧形摩擦片通過壓緊裝置與位于采棉通道側(cè)的采錠摩擦輪配合。
對于采棉輥的驅(qū)動機構(gòu)也可以采用以下方案所述采錠的上下軸頸安 裝于所述采棉輥上下面板上，且采錠端部設置有小齒輪，所述采棉輥傳動 機構(gòu)包括用于驅(qū)動采棉輥轉(zhuǎn)動的大齒輪和固定的、位于采棉通道側(cè)的、與 采棉輥軸線同軸的扇形齒輪，該扇形齒輪與位于通道側(cè)的采錠小齒輪嚙合。
對于所述采錠，沿其軸線均勻設置有鋸片，相應地，每個采棉輥相對 于采棉通道和棉株進入方向后外側(cè)設置有一個用于刷掉采錠上面籽棉的毛
上述采棉機，所述采棉通道每側(cè)有兩個采棉輥，兩采棉輥的大齒輪通 過一惰輪傳動；所述鋸片通過長度一致的套筒間隔。
上述采棉機，采棉頭的采棉輥系統(tǒng)的原動構(gòu)件為液壓馬達，其輸出軸 的齒輪與采棉通道一側(cè)的一個大齒輪嚙合，并通過一惰輪與另一側(cè)的一個 大齒輪嚙合，且大齒輪在通道側(cè)切向速度與棉株進入采棉通道的速度方向 一致。
上述采棉機，所述輸棉機構(gòu)包括位于采棉輥外側(cè)空間后面的壓縮空氣 管道和前面的輸棉管道。
上述采棉機，其進一步包括位于所述輸棉管道尾端的盛棉箱和位于盛 棉箱前面的操作控制室，以及承載兩者的底盤，所述采棉頭通過固定連桿 球鉸在該底盤上，并在底盤上設有用于采棉頭升降的升降機構(gòu)。
上述采棉機，所述底盤還設有前驅(qū)動輪和后輪，并設有所述盛棉箱的 自卸裝置。
所述盛棉箱為網(wǎng)籠式結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案可知，其特征之采錠不像現(xiàn)在的采錠始終 處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)，而是在采棉狀態(tài)處于自轉(zhuǎn)狀態(tài)，其它狀態(tài)與驅(qū)動其自轉(zhuǎn)的 裝置處于脫離狀態(tài)，首先是從實現(xiàn)該運動形式的機械結(jié)構(gòu)上來說，在采棉
狀態(tài)為行星輪結(jié)構(gòu)形式，很容易就能夠?qū)崿F(xiàn)；而上述的脫離狀態(tài)則我們可
以很容易可以考慮的一點是行星輪機構(gòu)去掉部分驅(qū)動行星輪轉(zhuǎn)動的驅(qū)動機 構(gòu)即可實現(xiàn)，其機械結(jié)構(gòu)的設計制造實現(xiàn)難度不大，和現(xiàn)有的采棉機械相 比成本在此處相差無幾。另一方面，在實際使用中，由于采錠有部分的空 閑時間，耗能少，同時也減少了機械能轉(zhuǎn)化為熱能的量，經(jīng)實驗驗證，在 正常的棉花收獲季節(jié)(深秋)條件下，這種結(jié)構(gòu)在沒有噴水降溫的情況下，仍然能夠保證采棉構(gòu)件表面溫度低于棉花燃點，不會出現(xiàn)棉花自燃的情況， 解決了現(xiàn)在棉花機械收獲的一大難題。進一步地，可以因此而省去噴水降 溫系統(tǒng)，簡化了結(jié)構(gòu)，降低了成本。
此外，根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案可知，由于本實用新型采用了垂直 設置的采棉輥，也就是和棉株正常生長的方向一致，采錠豎直運轉(zhuǎn)，不需 要將棉桃、棉殼不加區(qū)分的巻入，相對于現(xiàn)在多數(shù)采錠水平轉(zhuǎn)動的結(jié)構(gòu)形 式，其所采摘棉花含雜率比較低。


下面結(jié)合說明書附圖來具體闡明一下本實用新型，使本領(lǐng)域的技術(shù)人 員更好的理解本實用新型，其中
圖1為本實用新型實施例中采棉頭總成結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1中采棉頭采棉輥傳動機構(gòu)結(jié)構(gòu)原理圖。
圖3為本實用新型實施例中采棉機結(jié)構(gòu)示意圖。圖中
1、升降機構(gòu)，2、壓縮空氣管道，3、固定連桿，4、毛刷輥，5、棉
株攏集器，6、采錠，7、采棉頭，8、輸棉管道，9、毛刷輥齒輪，10、采 棉通道，11、摩擦輪，12、壓緊裝置，13、摩擦片，14、惰輪，15、液壓 馬達，16、惰輪，17、大齒輪，18、盛棉箱，19、操作控制室，20、驅(qū)動 輪，21、后輪，22、自卸裝置。
具體實施方式
參照說明書附圖1至3，本依據(jù)本實用新型技術(shù)方案的采棉機，其采 棉頭7的采棉通道10前面設有棉株攏集器5，兩側(cè)設有采棉輥，且采棉頭 還設有該采棉輥的傳動機構(gòu)和用于輸送籽棉的輸棉機構(gòu)，其特征在于所 述采棉輥為周邊均勻設有多個采錠6的、軸線豎直的采棉輥；所說采錠的 軸線平行于采棉輥軸線，并繞其公轉(zhuǎn)，且位于采棉通道側(cè)處于采棉狀態(tài)的 采錠自轉(zhuǎn)，其它采錠與使其自轉(zhuǎn)的構(gòu)件處于脫開狀態(tài)，該運動形式由所述 傳動機構(gòu)實現(xiàn)；所述的輸棉機構(gòu)位于采棉輥外側(cè)。
所述采錠的上下軸頸安裝于所述采棉輥上下面板上，且采錠端部設置 有摩擦輪11，所述采棉輥傳動機構(gòu)包括用于驅(qū)動采棉輥轉(zhuǎn)動的大齒輪17 和固定的、位于采棉通道側(cè)的、與采棉輥軸線同軸的弧形摩擦片13，該弧 形摩擦片通過壓緊裝置與位于采棉通道側(cè)的采錠摩擦輪配合。采用摩擦配 合的兩構(gòu)件實現(xiàn)采錠的自轉(zhuǎn)，噪音小，且對加工精度要求不高，即便是構(gòu) 成摩擦副摩擦構(gòu)件磨損，也可以通過上述壓緊裝置調(diào)整。上述壓緊裝置可以采用常規(guī)的帶有導向軸的彈簧來實現(xiàn)，實現(xiàn)方式很簡單。加之處于采棉 狀態(tài)的采錠行星輪機構(gòu)也很容易實現(xiàn)，制造設計成本低。
當然，實現(xiàn)采錠在繞采棉輥軸線公轉(zhuǎn)過程中部分時間段自轉(zhuǎn)的機械結(jié) 構(gòu)形式還有很多，其中行星齒輪結(jié)構(gòu)更容易為機械設計領(lǐng)域技術(shù)人員所接 受，其結(jié)構(gòu)形式可以采用所述采錠的上下軸頸安裝于所述采棉輥上下面板 上，且采錠端部設置有小齒輪，所述采棉輥傳動機構(gòu)包括用于驅(qū)動采棉輥 轉(zhuǎn)動的大齒輪和固定的、位于采棉通道側(cè)的、與采棉輥軸線同軸的扇形齒 輪，該扇形齒輪與位于通道側(cè)的采錠小齒輪嚙合。齒輪傳動精度高，且傳 動剛性好。本實用新型的保護范圍并不僅限于該實施例中所涉及到的傳動 機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)的明顯變形方式，或者根據(jù)本是實力所公開的上述機械原理 在機械行業(yè)里面容易得到的方式，均屬于本實用新型的保護范圍。其實， 上面所說的扇形齒輪，不過是說的具有部分連續(xù)齒廓的部分齒輪，并不一 定限于包括輻板等附屬結(jié)構(gòu)，不對保護范圍作具體限定。
所述采錠沿其軸線均勻設置有鋸片，相應地，每個采棉輥相對于采棉 通道和棉株進入方向后外側(cè)設置有一個用于刷掉采錠上面籽棉的毛刷輥 4。用鋸片作為采摘棉花的采錠采棉部目前還沒有，不過鋸片在旋轉(zhuǎn)過程中 對棉纖維的親和能力非常強，可以和其它織物纖維相區(qū)分開，從而可以進 一步的減小所采摘棉花的含雜率，據(jù)試驗，采用這種結(jié)構(gòu)形式的采錠，可 以使所采摘棉花的含雜率控制在7%~11%之間，突破了現(xiàn)在機械采棉含雜率 過高的技術(shù)瓶頸。另一方面，考慮到棉纖維與鋸片鋸齒間的結(jié)合力非常強， 本實施例采用毛刷輥將采棉輥上所采摘下來的籽棉刷下來，從而完成將棉 花從棉株上采摘下來。
為了盡可能的將棉株上的棉花采摘干凈，所述采棉通道每側(cè)有兩個采 棉輥，兩采棉輥的大齒輪通過一惰輪16傳動，采用惰輪傳動可以保證同側(cè) 采棉輥轉(zhuǎn)向一致。所述鋸片通過長度一致的套筒間隔，限位準確，結(jié)構(gòu)牢 固。
為了防止熱極可能會引燃棉花這種易燃物質(zhì)，采棉頭的采棉輥系統(tǒng)的 原動構(gòu)件為液壓馬達，其輸出軸的齒輪與采棉通道一側(cè)的一個大齒輪嚙合， 并通過一惰輪14與另一側(cè)的一個大齒輪嚙合，且大齒輪在通道側(cè)切向速度 與棉株進入采棉通道的速度方向一致，從而實現(xiàn)對整個采棉機構(gòu)的驅(qū)動。 當然，雖然這里強調(diào)用液壓馬達，但并不排除將本實施例中的采棉頭應用 在現(xiàn)在的拖拉機等靠熱機驅(qū)動的機械上，液壓馬達仍然需要液壓源，而液壓源通常也是靠熱機或者電機來驅(qū)動的，兩者并不矛盾，關(guān)鍵要做好熱機 上幾個溫度較高部位的防護，防止其與棉花接觸就能實現(xiàn)防火。
所述輸棉機構(gòu)包括位于采棉輥外側(cè)空間后面的壓縮空氣管道2和前面 的輸棉管道8，相對于現(xiàn)在常規(guī)的采用負壓吸棉的方案，本方案不需要密 閉的盛棉箱(負壓系統(tǒng)必須的結(jié)構(gòu)形式)，對盛棉箱要求低，反而可以做成 網(wǎng)格型，對壓縮空氣進行卸壓，而恰恰在此過程中，可以將一些較輕的雜 質(zhì)，還沒有混入籽棉中的雜質(zhì)吹離出來，而進一步的減少含雜率。
該系統(tǒng)還進一步包括位于所述輸棉管道尾端的盛棉箱18和位于盛棉 箱前面的操作控制室19，以及承載兩者的底盤這些附屬裝置，當然，也可 以含有其它常規(guī)的附屬裝置，所述采棉頭通過固定連桿3球鉸在該底盤上， 并在底盤上設有用于采棉頭升降的升降機構(gòu)，以利于其工作狀態(tài)和轉(zhuǎn)運狀 態(tài)的轉(zhuǎn)換。此外，正如上面所說，本方案不限于具有上述附屬裝置的情形， 也可以采用熱機驅(qū)動的現(xiàn)代運輸設備，比如柴油機驅(qū)動的拖拉機，上述盛 棉箱完全可以放在其拖斗里面，至于升降裝置，在現(xiàn)有的拖拉機上有很多 種形式，將上面所提到的采棉頭應用在拖拉機上不會有任何困難。
當然，考慮到使用的方便性和整機的成本，還是盡可能的采用本方案
的結(jié)構(gòu)形式，進而，所述底盤還設有前驅(qū)動輪20和后輪21，并設有所述 盛棉箱的自卸裝置22。前驅(qū)可以減短傳動機構(gòu)的傳動鏈尺寸，便于系統(tǒng)設 計和降低系統(tǒng)成本。
所述盛棉箱為網(wǎng)籠式結(jié)構(gòu)，便于卸壓和排出部分雜質(zhì)。
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權(quán)利要求1.一種采棉機，其采棉頭(7)的采棉通道(10)前面設有棉株攏集器(5)，兩側(cè)設有采棉輥，且采棉頭還設有該采棉輥的傳動機構(gòu)和用于輸送籽棉的輸棉機構(gòu)，其特征在于所述采棉輥為周邊均勻設有多個采錠(6)的、軸線豎直的采棉輥；所說采錠的軸線平行于采棉輥軸線，并繞其公轉(zhuǎn)，且位于采棉通道側(cè)處于采棉狀態(tài)的采錠自轉(zhuǎn)，其它采錠與使其自轉(zhuǎn)的構(gòu)件處于脫開狀態(tài)，該運動形式由所述傳動機構(gòu)實現(xiàn)；所述的輸棉機構(gòu)位于采棉輥外側(cè)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采棉機，其特征在于所述采錠的上下軸 頸安裝于所述采棉輥上下面板上，且采錠端部設置有摩擦輪(11)， 所述采棉輥傳動機構(gòu)包括用于驅(qū)動采棉輥轉(zhuǎn)動的大齒輪(17)和 固定的、位于采棉通道側(cè)的、與采棉輥軸線同軸的弧形摩擦片(13)，該弧形摩擦片通過壓緊裝置與位于采棉通道側(cè)的采錠摩擦 輪配合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采棉機，其特征在于所述采錠的上下軸 頸安裝于所述采棉輥上下面板上，且采錠端部設置有小齒輪，所 述采棉輥傳動機構(gòu)包括用于驅(qū)動采棉輥轉(zhuǎn)動的大齒輪和固定的、 位于采棉通道側(cè)的、與采棉輥軸線同軸的扇形齒輪，該扇形齒輪 與位于通道側(cè)的采錠小齒輪嚙合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采棉機，其特征在于所述采錠沿其軸線 均勻地設置有鋸片，相應地，每個采棉輥相對于采棉通道和棉株 進入方向后外側(cè)設置有一個用于刷掉采錠上面籽棉的毛刷輥(4)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的采棉機，其特征在于所述采棉通道每側(cè) 有兩個采棉輥，兩采棉輥的大齒輪通過一惰輪(16)傳動；所述 鋸片通過長度一致的套筒間隔。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的采棉機，其特征在于采棉頭的采棉輥系 統(tǒng)的原動構(gòu)件為液壓馬達，其輸出軸的齒輪與采棉通道一側(cè)的一 個大齒輪嚙合，并通過一惰輪(14)與另一側(cè)的一個大齒輪嚙合， 且大齒輪在通道側(cè)切向速度與棉株進入采棉通道的速度方向一 致。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的采棉機，其特征在于所述輸棉機構(gòu)包括 位于采棉輥外側(cè)空間后面的壓縮空氣管道(2)和前面的輸棉管道(8)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的采棉機，其特征在于其進一步包括位于所述輸棉管道尾端的盛棉箱(18)和位于盛棉箱前面的操作控制 室(19)，以及承載兩者的底盤，所述采棉頭通過固定連桿(3) 球鉸在該底盤上，并在底盤上設有用于采棉頭升降的升降機構(gòu)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的采棉機，其特征在于所述底盤還設有前驅(qū)動輪(20)和后輪(21)，并設有所述盛棉箱的自卸裝置(22)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的采棉機，其特征在于所述盛棉箱為網(wǎng)籠 式結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實用新型公開了一種采摘棉花的機械。該實用新型采棉機，其采棉頭的采棉通道前面設有棉株攏集器，兩側(cè)設有采棉輥，且采棉頭還設有該采棉輥的傳動機構(gòu)和用于輸送籽棉的輸棉機構(gòu)，其特征在于所述采棉輥為周邊均勻設有多個采錠的、軸線豎直的采棉輥；所說采錠的軸線平行于采棉輥軸線，并繞其公轉(zhuǎn)，且位于采棉通道側(cè)處于采棉狀態(tài)的采錠自轉(zhuǎn)，其它采錠與使其自轉(zhuǎn)的構(gòu)件處于脫開狀態(tài)，該運動形式由所述傳動機構(gòu)實現(xiàn)；所述的輸棉機構(gòu)位于采棉輥外側(cè)。基于本實用新型技術(shù)方案的采棉機采棉效率高、所采摘棉花含雜率低，且防火性能好，結(jié)構(gòu)緊湊。
文檔編號A01D46/00GK201355934SQ2009200179
公開日2009年12月9日 申請日期2009年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月12日
發(fā)明者王樹全, 華 魏 申請人:山東天鵝棉業(yè)機械股份有限公司