专利名称:小型采棉机的制作方法
技术领域:
本实用新型涉及一种农业生产中采摘棉花用的采棉机。
技术背景小型采棉机是我国农业生产中非常急需的一种农用机械,对各产棉区的经 济有着非常重大的意义。但是目前绝大多数的小型采棉机还不成熟,停留在实 验阶段,没有真正能在农业生产中广泛应用的产品。目前这类机械难以大规模 推广的主要的技术难点集中在以下几个方面(1) 采摘效率。手工采棉根据熟练程度及工作强度不同,其效率一般在60Kg 120Kg/12小时,使用小型采棉机其采摘效率应该达到120Kg 300Kg/12 小时,才能体现出其经济效益。(2) 采摘棉花的杂质率。小型采棉机采摘的棉花其杂质率必需达到手工采棉 相等的水平,否则同样不能体现出其经济效益。(3) 采棉机的连续工作时间和可靠性。小型采棉机必须在采棉季节一般为三 个月,每天工作时间是12小时,那么一台小型采棉机的最低无故障时间1080 小时(如果设计寿命为两年,则最低无故障时间2160小时)。而其动力源必须能 保证能提供每天持续工作12小时的的动力。(4) 操作的方便性。每天12小时的工作时间,对于操作者来说,是一件非常 艰苦的工作。小型采棉机在提高采摘效率的同时,必须能降低操作者的劳动强 度。如果机器太重,或者操作复杂,则会失去其使用价值。本领域中有些采棉机采用风机直接吸取棉花的工作原理,比较典型的例子 是中国国家知识产权局公告的专利号为200520008820.1、 200520017070.5、94208150.1等。这一类采棉机必须要采用二冲程或四冲程汽油发动机,以保证 足够大的风机功率,在吸棉管产生足够大的风压,才能够顺利的吸取棉花。其 存在的问题有以下几个方面1、汽油发动机的使用寿命。二冲程或四冲程汽油发动机的无故障使用寿命 一般在200 300小时,不能满足一个采棉季节最低无故障时间1080小时的要求。2、 过于强大的吸棉管风力会将棉壳,棉叶和其它碎屑等杂质吸入,虽然有 些设计中加入了脱除杂质机构,但效果还是不太明显。3、 汽油发动机一般重量大,难以长时间背负,操作和维修复杂,要求使用 者必须具备汽油发动机方面的专业知识。4、 目前国内小型汽油发动机难以达到废气排放标准,不利于环保。 本领域中也有些采棉机采用了机械脱棉跟风机送棉结合的设计,比较典型的例子是中国国家知识产权局公告的专利号为02283899.6、 00254844.5、 200620075560.4、 200520128533.4、 200620160278.6等。这些结构是比较经济合 理并可用于实际的,但是目前已知的还没有真正能解决采摘效率,采摘棉花的 杂质率,采棉机的连续工作时间和可靠性,以及操作的方便性问题的设计,因 而并没有出现真正能实用并广泛推广的产品。实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种小型采棉机,可以有效解决现有采棉机采 摘效率低,杂质率高,以及采用汽油发动机带来的采棉机连续工作时间和可靠 性低,操作不便的问题。为了解决上述技术问题,本实用新型采用如下技术方案小型采棉机,其 特征在于包括离心式风机以及驱动离心式风机的电机I ,离心式风机的进气口通过吸棉管连接采摘头,采摘头内设有进行驱动的电机n,电机i和电机n 连接电源,离心式风机的出气口通过出棉管连接集棉部件。优选的,采摘头包括机壳以及机壳内的主动辊、从动辊和电机II,机壳由 左机壳和右机壳连接形成的,电机II连接一齿轮箱带动主动辊转动,齿轮箱固 定连接在机壳一侧,机壳前端设有进棉口,机壳后端设有出棉口,进棉口与主 动辊对应,主动辊外壁上设有螺旋状凸起,螺旋状凸起抵住从动辊进行磨擦传 动,左机壳和右机壳上均设有一导向槽,从动辊的从动轴两端均连接一弹性调 节部件,从动轴嵌入导向槽内通过弹性调节部件进行滑动。进一步,齿轮箱包括电机齿轮和主动齿轮,电机齿轮连接电机II,主动齿 轮通过主动轴连接主动辊,电机齿轮和主动齿轮之间设有至少一个双联齿轮进行传动。进一步,弹性调节部件包括一滑块以及滑块上方的弹簧,滑块抵住从动轴 端部,弹簧一端穿接在滑块上,弹簧另一端抵住机壳。优选的,采摘头包括机壳以及机壳内的主动轴、从动轴和电机n,机壳由 左机壳、右机壳和吸棉管接口连接形成,右机壳上设有进棉口,电机n连接一 齿轮箱带动主动轴和从动轴相向转动,主动轴和从动轴均连接一凸轮滚子,凸 轮滚子上方与进棉口对应,凸轮滚子下方与吸棉管接口对应。进一步,齿轮箱包括电机齿轮、主动齿轮和从动齿轮,电机齿轮连接电机 n,主动齿轮连接主动轴,从动齿轮连接从动轴,电机齿轮与主动齿轮啮合、 主动齿轮与从动齿轮啮合,从而使主动轴和从动轴相向转动。进一步,离心式风机包括蜗壳以及蜗壳内的离心部件,蜗壳由左蜗壳和右 蜗壳连接形成,离心部件包括底板、以及对称分布在底板上的至少三片离心风 叶。优选的,采棉机还包括背负装置,背负装置包括成"l"型的背负支架,背 负支架上固定连接电源和离心式风机,采摘头、以及集棉部件分别通过吸棉管、 以及出棉管延伸至背负支架的前方。优选的,采棉机还包括车载装置,车载装置包括上车架、下车架、以及下 车架底部的车轮,上车架和下车架之间设有支撑杆,下车架固定连接电源,上 车架固定连接离心式风机和集棉部件。进一步,集棉部件采用一集棉袋,集棉袋袋口处设有支架,支架上与上车 架对应的挂钩,集棉袋通过挂钩悬挂于上车架上,集棉袋前后为网布,两侧为 塑料片。本实用新型采用合理的采摘头设计,配合优化设计的风机和风机功率,高 效率长寿命的电机,高能量比率的电池,以及符合人体工学的背负和车载结构, 组成一套性能优良的小型采棉机系统。该小型采棉机采摘损耗功率低,采摘过 程棉花容易脱离棉托,棉花在被采摘的过程中,离心式风机产生的负压通过吸 棉管直接作用于棉花,使成熟的棉絮顺着风压方向被拉伸,避免了负压传递过程中由于部件密封不良产生的压力损失,增加了工作的稳定性;两种机械采摘 头可以有效避免集棉时棉絮卡轴现象,采摘头将棉絮咬合并旋转,棉花随之从 棉托上脱离下来,顺着软管被吸入集棉部件中,提高采摘效率;该小型采棉机 可以采用背负式,符合人体工学的背负支架,以及将集棉部件设在操作者前面, 可以方便地拆换集棉部件;该小型采棉机也可以采用车载式,集棉部件上设置四个开放型挂钩挂在车架上,同样可以快速简便地拆换集棉部件,另外集棉部 件两侧设有塑料片,可以有效防止小车在移动过程中与棉花枝条发生刮擦,同 时小车设计为可拆式,运输和收藏十分方便,在运输中可以减小包装体积;该 小型采棉机中的电机优选地采用高效率长寿命的无刷电机,可以保证采棉机的 连续工作时间和可靠性。该小型采棉机结构简单可靠,每一个零部件和结构都 考虑到了工作时间长和寿命长的要求,非常适合于产棉区棉田野外作业,可推 广使用。
以下结合附图对本实用新型作进一步说明图1为本实用新型小型采棉机采用背负装置时的结构示意图;图2为图1中K向示意图;图3为本实用新型中离心式风机的结构示意图;图4为本实用新型中采摘头方式一的爆炸图;图5为本实用新型中采摘头方式二的结构示意图;图6为图5中机壳配合后的结构示意图;图7为本实用新型中采摘头方式二的爆炸图;图8为采摘头方式二中凸轮滚子朝向向上时结构示意图;图9为采摘头方式二中凸轮滚子朝向相向时结构示意图;图IO为采摘头方式二中凸轮滚子朝向向下时结构示意图;图11为釆摘头方式二中凸轮滚子朝向相反时结构示意图;图12为本实用新型中车载装置的结构示意图;图13为本实用新型采用车载装置时集棉部件的结构示意图;图14为本实用新型小型采棉机采用车载装置时的结构示意图。
具体实施方式
如图1至图14所示,本实用新型小型采棉机,包括离心式风机1、以及直 接驱动离心式风机1的电机I 11,离心式风机1包括蜗壳、以及蜗壳内的离心 部件,蜗壳由左蜗壳12和右蜗壳13连接形成,离心部件包括底板14、以及对 称分布在底板14上的至少三片离心风叶15,离心风叶15成弧形并垂直底板14,离心式风机1的进气口通过吸棉管16连接采摘头2,采摘头2内设有进行驱动 的电机I121,电机I 11和电机II21连接电源6,电机I 11和电机II21均可以采 用直流有刷或无刷电机,优选的采用效率高寿命长的无刷电机,可以保证采棉 机的连续工作时间和可靠性,离心式风机1的出气口通过出棉管17连接集棉部 件5,吸棉管16和出棉管17优选采用软管。离心吸风的优点在于棉花在被采摘 的过程中,离心式风机1产生的风压通过吸棉管16直接作用于棉花,避免了负 压传递过程中由于部件密封不良产生的压力损失,增加了工作的稳定性;同时 由于离心式风机1需要棉花经过离心风叶15,出于工作可靠性考虑,对蜗壳和 离心风叶15都根据棉花的特点进行优化设计,以保证离心式风机1的高效率和 合理的功率消耗;在满足离心式风机1效率的前提下,离心风叶15被设计成既 可以让棉花顺利通过,又可以保证其使用强度和寿命,因此离心风叶15优选釆 用3 6片。采摘头2方式一的结构如下包括机壳、以及机壳内的主动辊24、从动辊 25和电机I121,机壳由左机壳22和右机壳23连接形成,电机1121连接一齿轮 箱3带动主动辊24转动,齿轮箱3固定连接在机壳一侧,齿轮箱3包括电机齿 轮31和主动齿轮32,电机齿轮31连接电机I121,主动齿轮32通过主动轴34 连接主动辊24,电机齿轮31和主动齿轮32之间设有至少一个双联齿轮进行减 速传动,机壳前端设有进棉口 26,机壳后端设有出棉口 27,进棉口 26与主动 辊24对应,主动辊24外壁上设有螺旋状凸起241,螺旋状凸起241抵住从动辊 25进行磨擦传动,螺旋状凸起241优选采用如图4所示的人字形螺旋状凸起241, 人字形螺旋状凸起241至少设有两条,主动辊24外壁上还设有垂直于其轴线的 均匀分布的若干个圆柱状小凸起。左机壳22和右机壳23上均设有一导向槽28, 从动辊25的从动轴35两端均连接一弹性调节部件4,从动轴35嵌入导向槽28 内通过弹性调节部件4进行滑动,弹性调节部件4包括一滑块41、以及滑块41 上方的弹簧42,滑块41抵住从动轴35端部,弹簧42—端穿接在滑块41上, 弹簧42另一端抵住机壳,弹簧42始终处于压縮状态,从动轴35可以在导向槽 28中滑动,进一步压縮弹簧42,弹簧42回复力向下推动滑块41,使从动辊25 始终抵在主动辊24的人字形螺旋状凸起241上。由于棉花在脱棉过程中不是连续牵引,在采棉状态下,电机Ill和电机II 21接通电源6,电机1121带动电机齿轮31转动,电机齿轮31通过双联齿轮带 动主动齿轮32转动,实现减速传动,主动齿轮32带动主动辊24转动,主动辊24上人字形螺旋状凸起241随着主动辊24 —起转动,由于从动辊25抵在主动 辊24的人字形螺旋状凸起241上,主动辊24通过磨擦带动从动辊25 —起转动; 电机I 11带动离心式风机1在机壳的进棉口 26产生负压,当采摘头2靠近棉花 成熟的棉絮时,棉絮被吸入到机壳内,接着棉絮被主动辊24上人字形螺旋状凸 起241和从动辊25夹住,主动辊24的转动将棉絮慢慢从两边向中间位置挤压, 有效避免了棉絮卡到轴上;同时在挤压过程中,由于棉絮中夹杂着棉籽,当从 动辊25抵住棉籽时,从动轴35在导向槽28内向上移动,压縮弹簧42,在弹簧 42回复力作用下,其推动滑块41使从动辊25始终抵住棉絮。当从动辊25转动 离开其中一条人字形螺旋状凸起241时,棉絮即通过吸棉管16被吸入离心式风 机1内,棉絮在转动的离心风叶15产生的离心力作用下被甩出离心式风机1, 并通过出棉管17到达集棉部件5;同时新的棉絮被吸入到人字形螺旋状凸起241 和从动辊25之间形成的通道中,重复上述吸棉步骤。采用如上结构采摘头2的 特点在于其主动辊24和从动辊25之间的中心距可以根据棉花的大小自动调节, 可以很好地解决卡棉问题,同时杂质率低。采摘头2方式二的结构如下包括机壳、以及机壳内的主动轴34、从动轴 35和电机I121,机壳由左机壳22、右机壳23和吸棉管16接口连接形成,右机 壳23上设有进棉口 26,电机1121连接一齿轮箱3带动主动轴34和从动轴35 相向转动,齿轮箱3包括电机齿轮31、主动齿轮32和从动齿轮33,电机齿轮 31连接电机I121,主动齿轮32连接主动轴34,从动齿轮33连接从动轴35,电 机齿轮31与主动齿轮32啮合、主动齿轮32与从动齿轮33啮合,电机齿轮31转动,主动轴34和从动轴35均连接一凸轮滚子29,凸轮滚子29的工作部件采 用软质地的材料制成,可承受一定程度的弹性形变,凸轮滚子29对称地进行转 动,凸轮滚子29上方与进棉口 26对应,凸轮滚子29下方与吸棉管接口 18对 应,凸轮滚子29的工作部件优选采用橡胶制成,当接触棉籽时凸轮滚子29产 生弹性形变,使棉籽顺利通过,避免卡轴。由于棉花在脱棉过程中不是连续牵引,在采棉状态下,电机Ill和电机II 21接通电源6,电机II21带动电机齿轮31转动,电机齿轮31与主动齿轮32啮 合,主动齿轮32连接主动轴34,主动齿轮32与从动齿轮33啮合,从动齿轮 33连接从动轴35,从而在电机齿轮31带动下主动齿轮32和从动齿轮33相向 转动,通过主动轴34和从动轴35的传动,即实现两个凸轮滚子29相向对称的转动,如图8所示凸轮滚子29所处位置,两个凸轮滚子29之间为最大的间隙。 电机I 11带动离心式风机1在机壳的进棉口 26产生负压,当采摘头2靠近棉花 成熟的棉絮时,棉絮被吸入到机壳内,此时凸轮滚子29转过一定角度至如图9 所示位置,此时凸轮滚子29已经把棉絮咬合住,由于凸轮滚子29为软质地材 料制成,所以在这个咬合过程中棉絮是被咬合一定长的距离的,同时由于机壳 的存在,张开的棉壳被机壳挡住,这样棉絮就被凸轮从棉壳中撕扯下来,此时 的棉絮还被咬合在凸轮滚子29上;当凸轮滚子29转动至如图10所示位置时, 凸轮滚子29松脱对棉花的咬合,棉絮即通过吸棉管16被吸入离心式风机1内, 棉絮在转动的离心风叶15产生的离心力作用下被甩出离心式风机1,并通过出 棉管17到达集棉部件5;从图10至图11所示过程中,新的棉絮被再次吸入到 凸轮滚子29之间的通道中,重复上述吸棉步骤。采用如上结构采摘头2的特点 在于凸轮滚子29之间间歇性运动方式,同样可以很好地解决卡棉问题,同时杂 质率低。上述两种方式的采摘头2可以采用如图1和图2所示的背负装置7来进行 采棉操作,背负装置7包括成"L"型的背负支架71,背负支架71上固定连接 电源6和离心式风机1,采摘头2、以及集棉部件5分别通过吸棉管16、以及出 棉管17延伸至背负支架71的前方。采用背负装置7时集棉部件5为一集棉袋, 电源6采用重量比较轻的锂离子电池,和离心式风机1整合在一个符合人体工 学的背负支架71上。要实现棉花装满集棉袋时,能够轻松更换集棉袋,就必须 把出棉口27开在操作者身体的前面,取用才能十分方便,该背负装置7可以通 过一根挂绳将集棉袋挂靠在操作者前面,方便的装取集棉袋,而集棉袋的大小 可以根据实际生产自由选取。另外上述两种方式的采摘头2也可以采用如图12至图14所示的车载装置8 来进行采棉操作。从经济性的方面考虑,电源6可以采用铅酸电池,但由于铅 酸电池体积和质量都较大,如果让人来背负作业显然不可行,所以利用一辆可 以推行或拖行的车载装置8就可以有效地降低操作者的劳动强度,棉花一般种 植的行距在40 50cm左右,车载装置8可以设计成30cm 40cm宽。该车载装 置8包括上车架81、下车架82、以及下车架82底部的车轮83,上车架81和下 车架82之间设有两根支撑杆84,上车架81和下车架82两侧均设有一套管85, 支撑杆84两端分别嵌入上下车架82的套管85中,最后用插销86将上下车架 82以及支撑杆84固定在一起,下车架82前端固定连接电源6,上车架81固定连接离心式风机1和集棉部件5,集棉部件5采用一集棉袋,集棉袋袋口处设有 支架52,支架52上设有与上车架81对应的挂钩51,集棉袋通过挂钩51悬挂 于上车架81上。由于棉花枝条会伸展到两行棉花之间的过道中,集棉袋左右两 侧采用塑料片53,前后采用网布54,可以有效防止集棉袋在小车移动过程中的 刮擦,该车载装置可以轻松拆装集棉袋和快速地倒出棉花,十分简便。
权利要求1、小型采棉机,其特征在于包括离心式风机(1)以及驱动所述离心式风机(1)的电机I(11),所述离心式风机(1)的进气口通过吸棉管(16)连接采摘头(2),采摘头(2)内设有进行驱动的电机II(21),所述电机I(11)和电机II(21)连接电源(6),所述离心式风机(1)的出气口通过出棉管(17)连接集棉部件(5)。
2、 根据权利要求1所述的小型采棉机,其特征在于所述采摘头(2)包括机壳以 及机壳内的主动辊(24)、从动辊(25)和所述电机I1(21),所述机壳由左机壳(22) 和右机壳(23)连接形成,所述电机II (21)连接一齿轮箱(3)带动所述主动辊(24) 转动,所述齿轮箱(3)固定连接在机壳一侧,机壳前端设有进棉口(26),机壳 后端设有出棉口(27),所述进棉口(26)与主动辊(24)对应,所述主动辊(24)外 壁上设有螺旋状凸起(241),螺旋状凸起(241)抵住所述从动辊(25)进行磨擦传 动,所述左机壳(22)和右机壳(23)上均设有一导向槽(28),所述从动辊(25)的 从动轴(35)两端均连接一弹性调节部件(4),所述从动轴(35)嵌入导向槽(28)内 通过所述弹性调节部件(4)进行滑动。
3、 根据权利要求2所述的小型采棉机,其特征在于所述齿轮箱(3)包括电机齿 轮(31)和主动齿轮(32),所述电机齿轮(31)连接电机I1(21),所述主动齿轮(32) 通过主动轴(34)连接主动辊(24),所述电机齿轮(31)和主动齿轮(32)之间设有至少一个双联齿轮进行传动。
4、 根据权利要求2所述的小型采棉机,其特征在于所述弹性调节部件(4)包括 一滑块(41)以及所述滑块(41)上方的弹簧(42),所述滑块(41)抵住从动轴(35) 端部,所述弹簧(42)—端穿接在滑块(41)上,所述弹簧(42)另一端抵住机壳。
5、 根据权利要求1所述的小型采棉机,其特征在于所述采摘头(2)包括机壳以 及所述机壳内的主动轴(34)、从动轴(35)和所述电机I1(21),所述机壳由左机 壳(22)、右机壳(23)和吸棉管(16)接口(18)连接形成,所述右机壳(23)上设有进 棉口(26),所述电机II(21)连接一齿轮箱(3)带动所述主动轴(34)和从动轴(35) 相向转动,所述主动轴(34)和从动轴(35)均连接一凸轮滚子(29),凸轮滚子(29) 上方与所述进棉口(26)对应,凸轮滚子(29)下方与所述吸棉管(16)接口(18)对 应。
6、 根据权利要求5所述的小型采棉机,其特征在于所述齿轮箱(3)包括电机齿轮(31)、主动齿轮(32)和从动齿轮(33),所述电机齿轮(31)连接电机I1(21),所 述主动齿轮(32)连接主动轴(34),所述从动齿轮(33)连接从动轴(35),所述电 机齿轮(31)与主动齿轮(32)啮合、所述主动齿轮(32)与从动齿轮(33)啮合,从 而使主动轴(34)和从动轴(35)相向转动。
7、 根据权利要求1所述的小型采棉机,其特征在于所述离心式风机(l)包括蜗 壳以及所述蜗壳内的离心部件,所述蜗壳由左蜗壳(12)和右蜗壳(13)连接形 成,所述离心部件包括底板(14)、以及对称分布在所述底板(14)上的至少三片 离心风叶(15)。
8、 根据权利要求1至7任意一项所述的小型采棉机,其特征在于所述采棉机 还包括背负装置(7),所述背负装置(7)包括成"L"型的背负支架(71),背负 支架(71)上固定连接所述电源(6)和离心式风机(1),所述采摘头(2)、以及集棉 部件(5)分别通过吸棉管(16)、以及出棉管(17)延伸至背负支架(71)的前方。
9、 根据权利要求1至7任意一项所述的小型采棉机,其特征在于所述采棉机 还包括车载装置(8),所述车载装置(8)包括上车架(81)、下车架(82)、以及下 车架(82)底部的车轮(83),所述上车架(81)和下车架(82)之间设有支撑杆(84), 下车架(82)固定连接所述电源(6),上车架(81)固定连接所述离心式风机(1)和 集棉部件(5)。
10、 根据权利要求9所述的小型采棉机,其特征在于所述集棉部件(5)采用一集 棉袋,集棉袋袋口处设有支架(52),支架(52)上与所述上车架(81)对应的挂钩 (51),集棉袋通过所述挂钩(51)悬挂于所述上车架(81 )上。
专利摘要本实用新型公开了一种小型采棉机,包括离心式风机以及驱动离心式风机的电机I,离心式风机的进气口通过吸棉管连接采摘头,采摘头内设有进行驱动的电机II,离心式风机的出气口通过出棉管连接集棉部件,采摘头包括机壳以及机壳内的主动辊、从动辊和电机II,电机II连接一齿轮箱带动主动辊转动,齿轮箱固定连接在机壳一侧,机壳前端设有进棉口,机壳后端设有出棉口,进棉口与主动辊对应,主动辊外壁上设有螺旋状凸起,螺旋状凸起抵住从动辊进行摩擦传动,机壳上均设有一导向槽,从动辊的从动轴两端均连接一弹性调节部件,从动轴嵌入导向槽内通过弹性调节部件进行滑动。本实用新型采用合理的采摘头设计,组成一套性能优良的小型采棉机系统。
文档编号A01D46/10GK201345830SQ200920112388
公开日2009年11月18日 申请日期2009年1月9日 优先权日2009年1月9日
发明者勇 陈 申请人:浙江亚特电器有限公司