一种玉米根茬提取采样机的制作方法

1.本实用新型属于采用机械技术领域，特别是涉及一种玉米根茬提取采样机。


背景技术：

2.随着保护性耕作技术的推广，作物秸秆根茬还田作业模式被越来越多的应用于实际种植作业生产中，而秸秆还田量的多少将直接影响种子出苗率、腐熟剂的使用量及农技的应用模式，是秸秆还田技术研究的主要内容之一。目前，国内外已经使用视觉识别的方式对地表秸秆覆盖率进行测算，但对于作物根茬在田间占比一般只能进行估算，测算精度较低。对根茬采样也以人工采样带回实验室分析为主，工作量大且耗时较长。


技术实现要素：

3.针对上述存在的技术问题，本实用新型提供一种玉米根茬提取采样机，通过机械方式将玉米根茬从田间提取出来并将根茬上附着的土壤尽量清理干净后输送至采样识别箱内，对玉米根茬进行数字化实时采样，并记录相关参数，作为研究的基础数据。
4.本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
5.本实用新型一种玉米根茬提取采样机，包括机架、主变速箱、抖土机构、皮带传动机构、链传动机构、传输链机构、运送带机构、地轮支撑机构、视觉识别采集系统，所述主变速箱固定在机架上方，输入轴端连接牵引机，输出轴端连接抖土机构，抖土机构安装在机架下方工作前端，抖土机构的工作前端设置提取铲，工作后端设置传输链机构，地轮支撑机构安装在机架两侧靠近传输链机构末端位置，运送带机构安装在机架后端，视觉识别采集系统安装在运送带机构的活动支架上，皮带传动机构安装在设置活动支架的机架一侧，其上两皮带轮分别连接变速箱的输出轴和传输链机构主动链轮组转轴；链传动机构设置在机架另一侧，一端的传动链轮ⅰ连接主变速箱输入轴，末端传动链轮ⅳ与传送带机构的驱动辊轮连接。
6.进一步地，所述抖土机构包括两个偏心轮轴、两个偏心轮、两个抖土筛连接杆及两个抖土筛，两个偏心轮轴分别安装在变速箱4两侧的输出轴上，偏心轮固定在偏心轮轴上，抖土筛连接杆一端设置大圆环，另一端设置小圆环，所述大圆环通过轴承套接在偏心轮上，小圆环与抖土筛工作后端连杆套接，抖土筛工作前端两侧与机架上安装的根茬提取铲上的抖土筛连接座相连；初始状态下，一侧偏心轮的轴心在输出轴上侧，另一侧偏心轮的轴心在输出轴下侧，保证两个抖土筛分别位于高低不同的位置上。
7.进一步地，所述抖土筛是在两连杆上并列设置多个栅条构成。
8.进一步地，所述传输链机构包括主动链轮组、椭圆支撑链轮组、传输链及从动链轮组，主动链轮组位于机架下侧后端，与皮带传动机构相连接，从动链轮组安装于机架下侧抖土筛后端，两组椭圆支撑链轮组位于主动链轮组与从动链轮组之间，每组椭圆形支撑轮的安装方向一致，两组椭圆形支撑链轮组的安装方向相互垂直，传输链包裹在主动链轮组、从动链轮组以及两组椭圆支撑链轮组外侧，随着两组椭圆支撑链轮组转动时所产生的高度变
化而做上下起伏的波浪形运动。
9.进一步地，所述椭圆支撑链轮组由多个椭圆形支撑轮安装在其轮轴上构成，其轮轴通过带座轴承与机架连接。
10.进一步地，所述运送带机构包括运送带机构固定架、驱动辊轮、运送带、液压缸、活动支架、下拖轮组、上拖轮组和两个从动支撑辊轮，所述固定架和活动支架均为开口框架，其开口端通过轴承与中间的从动支撑辊轮ⅰ连接，所述驱动辊轮安装在固定架闭口端，从动支撑辊轮ⅱ安装在活动支架的闭口端，所述驱动辊轮轴上还设置有链传动机构的末端链轮，运送带包覆在驱动辊轮与两个运送带从动支撑辊轮上，且在固定架与活动支架围成的框架范围之内，活动支架闭口端通过液压缸与机架后侧上部连接，液压缸通过输油管与拖拉机尾部液压系统相连接。
11.进一步地，所述上拖轮组的上拖轮按照相同间隔焊接在固定架与活动支架上侧，各个上拖轮支撑在上侧运送带底部，下拖轮组的下拖轮按照相同间隔焊接在固定架与活动支架下侧，各个下拖轮支撑在下侧运送带上部。
12.进一步地，所述运送带材料为橡胶，其上两侧设置有侧围栏，两侧围栏间相同间隔设置有分隔栏，形成以运送带底板为底，以两条侧围栏及多个运送带分隔栏形成近似矩形的放置玉米根茬的围栏；所述侧围栏为波浪线式结构。
13.进一步地，所述皮带传动机构的一端皮带轮通过偏向轮轴与变速箱的输出轴连接，另一端皮带轮与传输链机构主动链轮组连接。
14.进一步地，所述链传动机构包括长传动链组、短传动链组和传动链轮连接轴，所述传动链轮连接轴设置于机架设置驱动辊轮的一侧，所述长传动链组安装在机架前端，其上传动链轮ⅰ连接在主变速箱输入轴上，传动链轮ⅱ连接在传动链轮连接轴一端，短传动链组的传动链轮ⅲ连接在传动链轮连接轴另一端，末端传动链轮ⅳ与传送带机构的驱动辊轮轴连接。
15.本实用新型的有益效果为：
16.1.本实用新型的玉米根茬提取采样机，安装在拖拉机后侧，采用抖土机构、传动链机构及运送到机构配合连接，直接将玉米根茬运送至视觉识别采样系统，可直接在田间对玉米根茬进行提取、清理、采样、分析过程，便于用户对根茬在田间的占比情况进行测算，大大简化了人工采样作业过程中收集、运输、整理、储藏及拍照等过多的环节，节省了成本，提高了测算效率，为科研人员对玉米根茬在田间的含量及根系生长大数据分析工作提供有效的助力。
17.2.本实用新型采用的抖土机构，在初始状态下，两个偏心轮的轴心分别在上下极限位置，保证两个抖土筛分别位于高低不同的位置上；使变速箱输出轴转动带动其上偏心轮转动，进而带动下抖土筛连接杆沿一定轨迹上下移动，带动抖土筛中心上下摆动，实现抖土动作。
18.3.本实用新型的传输链机构通过设置与皮带传动机构6相连接的主动链轮组，带动安装于抖土筛后端的从动链轮组转动，使传动链上侧向后运行，通过位于主动链轮组与从动链轮组之间的两组椭圆支撑链轮组，椭圆支撑链轮组绕轴心旋转时，其轮廓最高点高度不断变化，使传输链随两组椭圆支撑链轮组的转动进行上下起伏的波浪形运动，以在运送根茬的同时抖动清理掉附着在根茬上的土壤。
19.4.本实用新型的运送带机构包括两相互连接的固定架和活动支架，活动支架通过液压缸驱动可绕固定架转动,其连接处设置从动支撑辊轮ⅰ，驱动辊轮安装在固定架端，从动支撑辊轮ⅱ安装在活动支架端，所述驱动辊轮轴连接链传动机构，运送带包覆在驱动辊轮与两个从动支撑辊轮上，在运送带上下侧分别设置上拖轮组和下拖轮组，使运送带不会出现严重的下沉等弹性变形。在运送带上两侧设置有波浪线式侧围栏及侧围栏间设置分隔栏37，形成放置玉米根茬的围栏；使侧围栏顶端能够在折弯处自由伸展收缩，使整个运送带能够运行顺畅。
附图说明
20.附图1是本实用新型的整体结构示意图；
21.附图2是本实用新型的机架结构示意图；
22.附图3是本实用新型的抖土机构示意图；
23.附图4是本实用新型的传输链机构示意图。
24.附图5是本实用新型的传送带机构示意图。
25.附图6是本实用新型的传送带侧面结构示意图。
26.附图7是本实用新型的皮带传动机构及链传动机构的结构示意图。
27.图中：1-机架；2-抖土机构；3-链传动机构；4-变速箱；5-运送链机构；6-皮带传动机构；7-地轮机构；8-运送带机构；9-视觉识别采集系统；10-根茬提取铲；11-下悬挂架；12-变速箱固定座；13-上悬挂架；14-上悬挂架拉杆；15-链轮轴支架；16抖土筛连接座；17挡土板；18-机架主框架；19-地轮机构连接架；20-固定架；211-偏心轮轴；212-偏心轮；22-连接杆；23-抖土筛；24-主动链轮组；251-椭圆支撑链轮组ⅰ；252-椭圆支撑链轮组ⅱ；26-传输链；27-从动链轮组；28-驱动辊轮；29-运送带；30-液压缸；31-活动支架；32-下拖轮组；33-上拖轮组；341-从动支撑辊轮ⅰ；342-从动支撑辊轮ⅱ；35-运送带底板；36-侧围栏；37-分隔栏；38-传动链轮连接轴，391-传动链轮ⅰ；392-传动链轮ⅱ；393-传动链轮ⅲ；394传动链轮ⅳ；40-长传动链条；41-短传动链条；421主动皮带轮；422从动皮带轮；43皮带。
具体实施方式
28.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
29.实施例：本实用新型一种玉米根茬提取采样机，包括机架1、主变速箱4、抖土机构2、皮带传动机构6、链传动机构3、传输链机构5、运送带机构8、地轮支撑机构7、视觉识别采集系统9，所述主变速箱4固定在机架1上方，输入轴端连接牵引机(本例牵引机为拖拉机)，输出轴端连接抖土机构2，抖土机构2安装在机架1下方工作前端，抖土机构2的工作前端设置提取铲10，工作后端设置传输链机构5，地轮支撑机构7安装在机架1两侧靠近传输链机构5末端位置，运送带机构8安装在机架1后端，视觉识别采集系统9安装在运送带机构8的活动支架31上，皮带传动机构6安装在设置活动支架28的机架1一侧，其上两皮带轮分别连接变速箱4的输出轴和传输链机构5主动链轮组24转轴；链传动机构3设置在机架1另一侧，一端的传动链轮ⅰ391连接主变速箱4输入轴，末端传动链轮ⅳ394与传送带机构8的驱动辊轮连
接。
30.进一步地，如图3所示，本例所述抖土机构2包括两个偏心轮轴211、两个偏心轮212、两个抖土筛连接杆22及两个抖土筛23，两个偏心轮轴211分别安装在变速箱4两侧的输出轴上，偏心轮212焊接固定在偏心轮轴211上，抖土筛连接杆22一端设置大圆环，另一端设置小圆环，所述大圆环通过轴承套接在偏心轮212外侧，小圆环与抖土筛23工作后端连杆套接，抖土筛23工作前端两侧与机架1上安装的根茬提取铲10上的抖土筛连接座16相连；初始状态下，一侧偏心轮212偏向输出轴上侧，另一侧偏心轮212偏向输出轴下侧，保证两个抖土筛23分别位于高低不同的位置上；所述抖土筛23是在两连杆上并列设置多个栅条构成，两个抖土筛23对称设置。其中，偏心轮轴211与偏心轮212焊接成一个零部件，使采样机作业时偏心轮212以偏心轮轴211为轴心转动，偏心轮212的中心线绕偏心轮轴211形成一个圆形轨迹，带动与之连接的抖土筛连接杆22大圆环做同样轨迹的移动，使抖土筛连接杆22产生上下的位移，从而带动动抖土筛23以抖土筛连接座16轴心为中心上下摆动。
31.进一步地，如图1、图4所示，所述传输链机构5包括主动链轮组24、椭圆支撑链轮组25、传输链26及从动链轮组27，主动链轮组24位于机架1下侧后端，与皮带传动机构6相连接，从动链轮组27的轮轴通过带座轴承安装于机架1下侧抖土筛23后端，两组椭圆支撑链轮组25位于主动链轮组24与从动链轮组27之间，每组椭圆形支撑轮的安装方向一致，两组椭圆形支撑链轮组的安装方向相互垂直，传输链26包裹在主动链轮组24、从动链轮组27以及两组椭圆支撑链轮组25外侧，随着两组椭圆支撑链轮组转动时所产生的高度变化而做上下起伏的波浪形运动。
32.所述椭圆支撑链轮组25由多个椭圆形支撑轮安装在其轮轴上构成，其轮轴通过带座轴承与机架1连接。
33.整个根茬运送链机构5通过皮带传动机构6在变速箱4的带动下逆时针运动，传输链26上侧向后运行，同时在椭圆支撑链轮组25转动的影响下做上下起伏的波浪形运动，以在运送根茬的同时抖动清理掉附着在根茬上的土壤。
34.进一步地，如图5、图6所示，所述运送带机构8包括固定架20、驱动辊轮28、运送带29、液压缸30、活动支架31、下拖轮组32、上拖轮组33和两个从动支撑辊轮，所述固定架20和活动支架31均为开口框架，其开口端通过轴承与中间的从动支撑辊轮ⅰ341连接，所述驱动辊轮28安装在固定架20闭口端，从动支撑辊轮ⅱ341安装在活动支架31的闭口端，所述驱动辊轮28轴上还设置有链传动机构3的末端链轮，运送带29包覆在驱动辊轮28与两个从动支撑辊轮上，且在固定架20与活动支架31围成的框架范围之内，活动支架31闭口端通过液压缸30与机架1后侧上部连接，液压缸30通过输油管与拖拉机尾部液压系统相连接，拖拉机液压系统控制液压缸30伸展与收缩来实现运送带机构8的展开与收起。
35.所述上拖轮组33的上拖轮按照相同间隔焊接在固定架20与活动支架31上侧，各个上拖轮支撑在上侧运送带29底部，下拖轮组32的下拖轮按照相同间隔焊接在固定架20与活动支架31下侧，各个下拖轮支撑在下侧运送带29上部，使运送带29不会出现严重的下沉等弹性变形。
36.所述运送带29材料为橡胶，其上两侧设置有侧围栏36，两侧围栏36间相同间隔设置有分隔栏37，形成以运送带底板35为底，以两条侧围栏36及多个运送带分隔栏37形成近似矩形的放置玉米根茬的围栏；所述侧围栏36为波浪线式结构，使侧围栏36里面顶端能够
在折弯处自由伸展收缩，使整个运送带29能够运行顺畅。
37.本例所述机架1结构，如图2所示，为框架结构，在机架1工作前端设置玉米根茬提取铲10，机架1工作前端两侧设置挡土板17，上端设置变速箱固定座12，工作前端上边设置上、下悬挂架13、11，上悬挂架13和机架后端连接拉杆14，机架前端对应链传动机构一侧还设置有链轮轴支架15，两侧为机架主框架16，主框架16后端设置运送带固定架20，靠近固定架20的主框架两侧设置地轮机构连接架19。
38.如图7所示，本例皮带传动机构包括主动皮带轮421、从动皮带轮422和套置在两皮带轮上的皮带43，主动皮带轮421通过偏心轮轴211与变速箱4的输出轴连接，从动皮带轮422与运送链机构5主动链轮组24轴端连接。
39.如图7所示，所述链传动机构3包括长传动链组、短传动链组和传动链轮连接轴38，长传动链组由传动链轮ⅰ391、传动链轮ⅱ392和长传动链条40构成，短传动链组由传动链轮ⅲ393、传动链轮ⅳ394和短传动链条41构成；所述传动链轮ⅰ391通过平键及顶丝与变速箱4输入轴连接，传动链轮ⅱ392与传动链轮连接轴38一端连接，长传动链条40形成环状将传动链轮ⅰ391与传动链轮ⅱ392包覆连接，传动链轮连接轴38通过轴承与链轮轴支架15连接，且能够沿轴心旋转，传动链轮ⅲ393与传动链轮连接轴38另一端连接，传动链轮ⅳ394与驱动辊轮28长轴连接，短传动链条41同样形成环状将传动链轮ⅲ393与传动链轮ⅳ394包覆连接。
40.所述视觉识别采集系统9和地轮机架7均采用现有结构，在此不再赘述。
41.本实用新型的作业过程如下：
42.拖拉机悬挂系统连接本实用新型的上、下悬挂架13、11，拖拉机悬挂系统向下作用使玉米根茬提取采样机落到地面，拖拉机液压系统控制液压缸30伸展，带动运送带活动支架31向外展开时，玉米根茬提取采样机进入作业状态，拖拉机后输出轴转动，带动玉米根茬提取采样机各工作部件运行，拖拉机前进，带动玉米根茬提取采样机开始作业，根茬提取铲10深入地下约25cm左右将玉米根茬与土壤同时切削提起，同时抖土机构2中的抖土筛23在偏心轮轴的带动下快速上下摆动，将根茬周围的土壤抖掉，根茬继续向后运动到链传动机构3的网状链上方，变速箱4通过带传动机构6带动驱动链轮组24转动，同时中部的两组椭圆支撑链轮组25及从动链轮组27随着转动，带动传输链26的向上部分做上下起伏的波浪形运动，使根茬向后运行同时清理掉多余的土壤，之后根茬被抛落入运送带29上的围栏框中，被运送带29送至视觉识别采集系统9作业范围内，通过视觉识别采集系统9拍照分析玉米根茬性状特征，并保存及上传数据，根茬继续随运送带29运行至顶部，继而被抛落地表。在玉米根茬提取采样完成后，拖拉机停止前进，后输出轴停止转动，使玉米根茬提取采样机各工作部件停止运行，拖拉机液压系统控制液压缸30收缩，使运送带活动支架31带动运送带29收起，拖拉机悬挂系统将玉米根茬提取采样机向上提起，玉米根茬提取采样作业过程完成。
43.可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。