一种柔性捡拾切割分离机构的制作方法

本发明涉及农业机械领域，特别涉及一种柔性捡拾切割分离机构。

背景技术：

为了实现增温、保墒、抑制杂草生长、增加作物产量的目的，地膜覆盖栽培技术自20世纪70年代末引入我国并广泛应用，给农业生产带来巨大的经济效益。我国农民为了节约成本大多采用超薄地膜，这种地膜力学特性差，农作物成熟收获后极易破损，缠绕大量秸秆、泥土等杂质，难以回收。残膜极大地影响作物的生长发育，导致土壤和周围环境的污染，降低作物产量，制约农业可持续发展。

目前，农田残膜机械化回收后的残膜与秸秆、土壤等杂质缠绕严重、分离较难，导致资源化利用困难。残膜作为一种可再生资源，因为目前没有成熟的残膜分离技术与设备，多采用人工进行分离。人工分离法效率低、劳动强度大、投入高产出低，因此回收后的残膜随意堆放、掩埋或焚烧，对环境造成了严重的二次污染。因此，农田残膜与杂质的分离技术显得尤为重要，对从源头上解决环境和土壤污染、实现残膜再利用具有重要意义。

现阶段许多残膜回收机适应性不强，不能适应各式各样的土壤环境。为解决该问题，设计了柔性捡拾机构，能够有效地捡拾残膜。同时，回收的残膜上秸秆、土壤等杂质缠绕严重，膜杂分离困难，为解决该问题，设计了切割分离机构，能够有效地实现膜杂分离，从而实现残膜回收再利用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种柔性捡拾切割分离机构，其结构简单，能够有效回收残膜并实现膜杂分离，降低白色污染，实现残膜回收再利用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

柔性捡拾切割分离机构，其包括整机框架21、柔性挑膜装置1、切割式除杂装置2和橡胶刮片式除杂装置26；其中，

柔性挑膜装置1包括挑膜齿3、滚珠轴承4、导向钢管5、缩齿挡板6、滚筒7、弹簧固定台8、挑膜齿固定板9、高强度弹簧10、柔性挑膜装置主轴11和轮辐12；

柔性挑膜装置主轴11通过一对带座轴承固定在整机框架21上；柔性挑膜装置主轴11的两端分别设有一组轮辐12；所述轮辐12沿柔性挑膜装置主轴11的圆周方向等间距布置；每根轮辐12的远端设有沿轮辐轴向延伸的导向槽36；

柔性挑膜装置主轴11两端的轮辐12中，位于柔性挑膜装置主轴11的圆周方向的相同角度的对应轮辐之间设有挑膜齿固定板9；挑膜齿固定板9的两端设有轴把，轴把穿过导向槽36通过滚珠轴承4连接在轮辐12上；滚珠轴承4位于轮辐12的外侧；在挑膜齿固定板9的外侧平行等间距地布置有挑膜齿3；

滚筒7上在与挑膜齿3对应位置设有中空的导向钢管5；挑膜齿3穿过导向钢管5沿导向钢管5作往复运动；

在柔性挑膜装置主轴11的中部以及在柔性挑膜装置主轴11的两端且靠近轮辐12的内侧分别设有弹簧固定台8；高强度弹簧10的内端固定在弹簧固定台8上，外端固定在挑膜齿固定板9的内侧；高强度弹簧10处于未压缩状态时，与挑膜齿固定板9固定的挑膜齿3能够穿过导向钢管5伸出滚筒7；高强度弹簧10处于一定压缩状态时，与挑膜齿固定板9固定的挑膜齿3能够完全不伸出滚筒7；高强度弹簧10布置在柔性挑膜装置主轴11的中部和靠近轮辐12的内侧的两端共三组；

缩齿挡板6固定在整机框架21内侧，缩齿挡板6所在平面位于轮辐12所在平面外侧，并与轮辐12所在平面平行；缩齿挡板6为一弯曲板；缩齿挡板6的后部端点位于柔性挑膜装置主轴11的后部下方，缩齿挡板6的前部端点位于柔性挑膜装置主轴11的前部上方；缩齿挡板6内侧的前部端点和后部端点与柔性挑膜装置主轴11的轴心的距离等于导向槽36的远端与柔性挑膜装置主轴11的轴心的距离，且小于滚筒7的半径；前部端点和后部端点之间的缩齿挡板6内侧与柔性挑膜装置主轴11的轴心的距离小于导向槽36的远端与柔性挑膜装置主轴11的轴心的距离；缩齿挡板6的内侧与滚珠轴承4接触；

切割式除杂装置2包括切割式除杂装置传送带13、切割刀14、切割式除杂装置主动轴15、切割刀固定轴16和切割式除杂装置从动轴17；

切割式除杂装置主动轴15通过一对轴承座对称横向布置在整机框架21的中后端，位于柔性挑膜装置1的后方；切割式除杂装置从动轴17通过一对轴承座对称横向布置在整机框架21的后端，位于切割式除杂装置主动轴15的后方；

多个切割式除杂装置传送带13在切割式除杂装置主动轴15和切割式除杂装置从动轴17之间等间距布置；

切割刀固定轴16固接在整机框架21上；切割刀固定轴16位于切割式除杂装置主动轴15和切割式除杂装置从动轴17中间，并与切割式除杂装置主动轴15和切割式除杂装置从动轴17平行；多个切割刀14固定在切割刀固定轴16上；每个切割刀14位于两个切割式除杂装置传送带13的中间，切割刀14在相邻切割式除杂装置传送带13的间隙中等间距布置；切割刀14的旋转切割方向与机器的前进方向相同；

橡胶刮片式除杂装置26包括橡胶刮片28、橡胶刮片式除杂装置从动轴29和输杂铁板30；

橡胶刮片式除杂装置从动轴29通过一对轴承对称横向布置在整机框架21的前部顶端，位于柔性挑膜装置1的上方；橡胶刮片式除杂装置从动轴29的旋转方向与柔性挑膜装置主轴11的旋转方向相同；沿橡胶刮片式除杂装置从动轴29周向间隔设置橡胶刮片28；橡胶刮片式除杂装置26位于最下部的橡胶刮片28与滚筒7有一定的间隙；输杂铁板30固定在整机框架21上，位于滚筒7的后端上方，输杂铁板30前高后低地向后方延伸。

所述柔性捡拾切割分离机构还包括传动机构，所述传动机构包括切割式除杂装置主动链轮18、第五链条19、切割式除杂装置从动链轮20、柔性挑膜装置主轴主动链轮22、减速器主轴链轮23、第一链条24、第四链条25、橡胶刮片式除杂装置从动链轮27、柔性挑膜装置从动链轮32、压轮从动链轮33、第二链条34和第三链条35；

减速器的动力输出轴上设有减速器主轴链轮23；

柔性挑膜装置主轴11的两端设有柔性挑膜装置主轴主动链轮22。柔性挑膜装置主轴主动链轮22和减速器主轴链轮23通过第一链条24连接；

压轮31的主轴的传动端设有压轮从动链轮33；减速器主轴链轮23和压轮从动链轮33之间套设有第二链条34；

橡胶刮片式除杂装置从动轴29上设置有橡胶刮片式除杂装置从动链轮27，橡胶刮片式除杂装置从动链轮27与减速器主轴链轮23通过第三链条35连接；

柔性挑膜装置从动链轮32位于柔性挑膜装置主轴11的外端；

切割式除杂装置主动轴15的两端设置有切割式除杂装置主动链轮18，切割式除杂装置主动链轮18和柔性挑膜装置从动链轮32通过第四链条25连接；

切割式除杂装置从动轴17上设置有切割式除杂装置从动链轮20，切割式除杂装置主动链轮18和切割式除杂装置从动链轮20通过第五链条19连接。

滚筒7通过柔性挑膜装置主轴11两端上的一对立座轴承固定在整机框架21上。

高强度弹簧10是耐腐蚀的弹簧。

切割式除杂装置传送带13是pvc传送带。

整机框架21的前端底部设有压轮31；压轮31的最低点与滚筒7的最低点等高。

挑膜齿3运转到滚筒7顶端时被缩齿挡板6和滚珠轴承4限制伸出滚筒7的长度为2～3cm。

每组轮辐12包括8个轮辐，相邻轮辐之间的夹角为45°。

每组弹簧为八个，沿柔性挑膜装置主轴11的圆周方向等间距布置。

本发明的有益效果在于：

本发明的柔性捡拾切割分离机构利用柔性挑膜装置将残膜挑起，经过切割式除杂装置将膜杂分离，适用性和膜杂分离能力强，能够有效解决残膜二次污染问题，实现残膜回收再利用，解放劳动力。

附图说明

图1为本发明柔性捡拾切割分离机构的整机主视图；

图2为本发明柔性捡拾切割分离机构的整机轴测图；

图3为本发明柔性捡拾切割分离机构的柔性挑膜装置1的示意图；

图4为本发明柔性捡拾切割分离机构的切割式除杂装置2的示意图；

图5为本发明柔性捡拾切割分离机构的橡胶刮片式除杂装置26的示意图。

附图标记：

1柔性挑膜装置2切割式除杂装置

3挑膜齿4滚珠轴承

5导向钢管6缩齿挡板

7滚筒8弹簧固定台

9挑膜齿固定板10高强度弹簧

11柔性挑膜装置主轴12轮辐

13切割式除杂装置传送带14切割刀

15切割式除杂装置主动轴16切割刀固定轴

17切割式除杂装置从动轴18切割式除杂装置主动链轮

19第五链条20切割式除杂装置从动链轮

21整机框架22柔性挑膜装置主轴主动链轮

23减速器主轴链轮24第一链条

25第四链条26橡胶刮片式除杂装置

27橡胶刮片式除杂装置从动链轮28橡胶刮片

29橡胶刮片式除杂装置从动轴30输杂铁板

31压轮32柔性挑膜装置从动链轮

33压轮从动链轮34第二链条

35第三链条36导向槽

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式做进一步详细描述。

如图1～图2所示，柔性捡拾切割分离机构包括整机框架21、柔性挑膜装置1、切割式除杂装置2、橡胶刮片式除杂装置26、压轮31和传动机构。图2中的方向v为本发明的柔性捡拾切割分离机构的前进方向。

如图3所示，柔性挑膜装置1包括挑膜齿3、滚珠轴承4、导向钢管5、缩齿挡板6、滚筒7、弹簧固定台8、挑膜齿固定板9、高强度弹簧10、柔性挑膜装置主轴11和轮辐12。

柔性挑膜装置主轴11通过一对带座轴承固定在整机框架21上。柔性挑膜装置主轴11的两端分别设有一组轮辐12。所述轮辐12沿柔性挑膜装置主轴11的圆周方向等间距布置。优选地，每组轮辐12包括8个轮辐。相邻轮辐之间的夹角为45°。每根轮辐12的远端设有沿轮辐轴向延伸的导向槽36。

柔性挑膜装置主轴11两端的轮辐12中，位于柔性挑膜装置主轴11的圆周方向的相同角度的对应轮辐之间设有挑膜齿固定板9。挑膜齿固定板9的两端设有轴把，轴把穿过导向槽36通过滚珠轴承4连接在轮辐12上。滚珠轴承4位于轮辐12的外侧。在挑膜齿固定板9的外侧平行等间距地布置有挑膜齿3。

滚筒7通过柔性挑膜装置主轴11两端上的一对立座轴承固定在整机框架21上。滚筒7上在与挑膜齿3对应位置设有中空的导向钢管5。挑膜齿3穿过导向钢管5沿导向钢管5作往复运动。

在柔性挑膜装置主轴11的中部以及在柔性挑膜装置主轴11的两端且靠近轮辐12的内侧分别设有弹簧固定台8。高强度弹簧10的内端固定在弹簧固定台8上，外端固定在挑膜齿固定板9的内侧。高强度弹簧10处于未压缩状态时，与挑膜齿固定板9固定的挑膜齿3能够穿过导向钢管5伸出滚筒7；高强度弹簧10处于一定压缩状态时，与挑膜齿固定板9固定的挑膜齿3能够完全不伸出滚筒7。高强度弹簧10是耐腐蚀的弹簧。高强度弹簧10布置在柔性挑膜装置主轴11的中部和靠近轮辐12的内侧的两端共三组，每组弹簧为八个，沿柔性挑膜装置主轴11的圆周方向等间距布置。

缩齿挡板6固定在整机框架21内侧，缩齿挡板6所在平面位于轮辐12所在平面外侧，并与轮辐12所在平面平行。缩齿挡板6为一弯曲板。缩齿挡板6的后部端点位于柔性挑膜装置主轴11的后部下方，缩齿挡板6的前部端点位于柔性挑膜装置主轴11的前部上方。缩齿挡板6内侧的前部端点和后部端点与柔性挑膜装置主轴11的轴心的距离等于导向槽36的远端与柔性挑膜装置主轴11的轴心的距离，且小于滚筒7的半径；前部端点和后部端点之间的缩齿挡板6内侧与柔性挑膜装置主轴11的轴心的距离小于导向槽36的远端与柔性挑膜装置主轴11的轴心的距离。缩齿挡板6的内侧与滚珠轴承4接触。

缩齿挡板6对与其接触的滚珠轴承4起导向作用，从而使高强度弹簧10在缩齿挡板6的导向下进行压缩。缩齿挡板6有效地保证与其作用的挑膜齿3伸出滚筒7的长度不同。高强度弹簧10在越过缩齿挡板6的位置后自动复位，从而使固定在挑膜齿固定板9上的挑膜齿3伸缩、复位。

如图4所示，切割式除杂装置2包括切割式除杂装置传送带13、切割刀14、切割式除杂装置主动轴15、切割刀固定轴16和切割式除杂装置从动轴17。

切割式除杂装置主动轴15通过一对轴承座对称横向布置在整机框架21的中后端，位于柔性挑膜装置1的后方。切割式除杂装置从动轴17通过一对轴承座对称横向布置在整机框架21的后端，位于切割式除杂装置主动轴15的后方。

多个切割式除杂装置传送带13在切割式除杂装置主动轴15和切割式除杂装置从动轴17之间等间距布置。优选地，切割式除杂装置传送带13是pvc传送带。

切割刀固定轴16固接在整机框架21上。切割刀固定轴16位于切割式除杂装置主动轴15和切割式除杂装置从动轴17中间，并与切割式除杂装置主动轴15和切割式除杂装置从动轴17平行。多个切割刀14固定在切割刀固定轴16上。每个切割刀14位于两个切割式除杂装置传送带13的中间，切割刀14在相邻切割式除杂装置传送带13的间隙中等间距布置。切割刀14的旋转切割方向与机器的前进方向相同。

如图5所示，橡胶刮片式除杂装置26包括橡胶刮片28、橡胶刮片式除杂装置从动轴29和输杂铁板30。

橡胶刮片式除杂装置从动轴29通过一对轴承对称横向布置在整机框架21的前部顶端，位于柔性挑膜装置1的上方。橡胶刮片式除杂装置从动轴29的旋转方向(如图1中v2所示方向)与柔性挑膜装置主轴11的旋转方向相同。沿橡胶刮片式除杂装置从动轴29周向间隔设置橡胶刮片28。橡胶刮片式除杂装置26位于最下部的橡胶刮片28与滚筒7有一定的间隙。输杂铁板30固定在整机框架21上，位于滚筒7的后端上方，输杂铁板30前高后低地向后方延伸。被橡胶刮片28刮掉的大块杂质被刮到输杂铁板30上，输杂铁板30有一定的斜度，使杂质顺着铁板自然地落出机器外。

整机框架21的前端底部设有压轮31。压轮31的最低点与滚筒7的最低点等高。

传动机构包括切割式除杂装置主动链轮18、第五链条19、切割式除杂装置从动链轮20、柔性挑膜装置主轴主动链轮22、减速器主轴链轮23、第一链条24、第四链条25、橡胶刮片式除杂装置从动链轮27、柔性挑膜装置从动链轮32、压轮从动链轮33、第二链条34和第三链条35。

减速器的动力输出轴上设有减速器主轴链轮23。

柔性挑膜装置主轴11的两端设有柔性挑膜装置主轴主动链轮22。柔性挑膜装置主轴主动链轮22和减速器主轴链轮23通过第一链条24连接。

压轮31的主轴的传动端设有压轮从动链轮33；减速器主轴链轮23和压轮从动链轮33之间套设有第二链条34。

橡胶刮片式除杂装置从动轴29上设置有橡胶刮片式除杂装置从动链轮27，橡胶刮片式除杂装置从动链轮27与减速器主轴链轮23通过第三链条35连接。

柔性挑膜装置从动链轮32位于柔性挑膜装置主轴11的外端。

切割式除杂装置主动轴15的两端设置有切割式除杂装置主动链轮18，切割式除杂装置主动链轮18和柔性挑膜装置从动链轮32通过第四链条25连接。

切割式除杂装置从动轴17上设置有切割式除杂装置从动链轮20，切割式除杂装置主动链轮18和切割式除杂装置从动链轮20通过第五链条19连接。

挑膜齿3运转到滚筒7顶端时被缩齿挡板6和滚珠轴承4限制伸出滚筒7的长度为2～3cm。

挑膜齿3运转到滚筒7后端时被缩齿挡板6和滚珠轴承4限制至完全缩进滚筒7内。

本发明的柔性捡拾切割分离机构的工作过程为：

本发明的柔性捡拾切割分离机构通过牵引装置与拖拉机进行挂接，将拖拉机的动力传递给减速器，减速器主轴将减速器的动力传递给压轮31、柔性挑膜装置1和橡胶刮片式除杂装置26。柔性挑膜装置1将动力传递给切割式除杂装置2。

启动拖拉机带动压轮31的主轴转动，随着拖拉机和柔性捡拾切割分离机构向前移动，前端的压轮31不断旋转对膜杂进行平整，同时也带动柔性挑膜装置1的柔性挑膜装置主轴11转动。高强度弹簧10在自然条件下正常展开，把挑膜齿固定板9上的挑膜齿3推出滚筒7以外10cm，导向钢管5限制挑膜齿3的伸缩。滚筒7随着机器的运动沿顺时针旋转(如图1中v1所示方向)，滚筒7运转最下方的挑膜齿3刺入平整后的残膜并将其挑起跟随滚筒7旋转，随着滚筒7旋转至最上端，挑膜齿固定板9两端的轴把上的滚珠轴承4由于缩齿挡板6的限制，带动高强度弹簧10随轴把沿轮辐12中空处向下运动而向下压缩，使挑膜齿3在滚筒7以外伸出部分的长度减小为2～3cm。此时柔性挑膜装置1上方的橡胶刮片式除杂装置26的橡胶刮片28由于减速器主轴通过链条连接橡胶刮片式除杂装置从动轴29带动旋转，残膜托附在挑膜齿3上，由于滚筒7的离心力和橡胶刮片28的刮动脱落，残膜上秸秆、泥土等杂质被扫到输杂铁板30上，输杂铁板30有一定的斜度，将秸秆、泥土等杂质自然送至机器外还田。

随着滚筒7旋转至后端，挑膜齿固定板9两端的轴把上的滚珠轴承4由于缩齿挡板6的限制，带动高强度弹簧10随轴把沿轮辐12中空处向下运动而继续向下压缩，使挑膜齿3全部缩入滚筒7内。由于没有挑膜齿3的限制，残膜在滚筒7的离心力下被抛送到切割式除杂装置2进行进一步除杂。由切割式除杂装置2左端的切割式除杂装置传送带13将初次除杂的残膜随切割式除杂装置主动轴15旋转方向向后方运输，切割式除杂装置2的周向有切割刀14将残膜切成条状使残膜上的细小杂质脱落，同时也方便残膜的进一步加工。

以上过程随柔性捡拾切割分离机构的前进反复进行，实现田间残膜的回收和除杂。