一种自走式三七联合收获机

本发明涉及一种自走式三七联合收获机，属于农业机械设备领域。

背景技术：

1、三七，又名田七、人参三七、田三七等，为人参属五加科植物，是中国云南省的道地药材。三七的药用价值极高，长期服用能有效提高身体免疫力，其内特有的皂苷成分对癌症有很强的抑制作用。

2、云南特殊的地理气候条件使其成为三七的主产地，其种植面积、产量均占全国的90％以上，而且近年来，云南省出台了若干加快中医药产业发展的政策和文件，进一步加快了产业的发展。

3、随着三七市场的不断完善，三七的经济效益和社会效益也越发凸显，但由于三七特殊的农艺要求和生长习性，目前三七采用垄作种植，现有的三七收获机械大多为牵引式，且需要人工跟随在机械后方收获，这样重复碾压土壤，不仅会加快土壤板结程度，还会增加作业成本，长期以往，严重制约了三七产业化发展，因此设计出一种能一次性完成三七采挖、根土分离、输送、收获等作业的自走式三七联合收获机，对推进三七产业化发展具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：本发明提供了一种自走式三七联合收获机，用于解决现有三七收获机人工劳动量大、工时成本高、工作效率低，以及在特殊的三七农艺下的机械化收获问题。

2、本发明技术方案是：一种自走式三七联合收获机，其特征在于：包括机架1、驾驶室2、动力装置3、行走装置5、茎秆切割与传送装置7、挖掘装置8、升运装置6、输送装置4；所述动力装置3根据实际需要安装在联合收获机不同位置处；所述茎秆切割与传送装置7安装在联合收获机的前端，与机架1前端的转动杆18连接；所述行走装置5位于联合收获机的底部，并与机架1焊接；所述挖掘装置8、升运装置6、输送装置4按前后顺序依次安装在履带底盘上；

3、所述机架1焊接在履带底盘的上方，通过螺栓59和螺母61将挡土板51固定在机架1两侧；

4、所述驾驶室2安装在机架1的上方；

5、所述动力装置3包括液压电动泵15、三相异步电机9、赫兹电机11、步进电机ⅰ10、步进电机ⅱ13、液压马达14；液压电动泵15安装在机架1上方，用于为茎秆切割与传送装置7提供动力；三相异步电机9安装在履带58底盘的后部，用于带动履带58的驱动轮52，从而使整个联合收获机运动；赫兹电机11安装在机架1上方右侧，通过螺栓59将其固定在机架1上方的一块铁板上，赫兹电机11的动力输出轴朝向外侧，同步轮ⅰ32安装在赫兹电机11的动力输出轴上，通过同步带ⅰ33与同步轮ⅱ34连接，赫兹电机11输出的动力通过同步带轮传到升运链，驱动升运链进行工作；步进电机ⅰ10安装在输送装置4输送末端的右侧，用于驱动输送装置4进行输送，使完成根土分离后的三七到达指定的收集位置；步进电机ⅱ13安装在茎秆传送带25一端的侧面，用于驱动茎秆传送带25将三七茎秆传送到两侧垄沟中；

6、所述动力装置3中，将各装置的液压控制油路进行集成，形成并联连接方式；各支路间是相互独立且单独提供动力和控制的，控制油路中主要利用液压伸缩缸实现距离和角度的改变；

7、所述行走装置5包括履带58、驱动轮52、支重轮56、拖带轮55、导向轮57、缓冲弹簧54、张紧装置53；通过采用履带式行走方式带动联合收获机整体运动；自走式联合收获机的履带底盘采用仿坦克结构设计，即在底盘的两侧布置一对带有驱动装置的双履带结构，每个履带机构包含一个驱动轮52，一个导向轮57和多个支重轮56、拖带轮55以及缓冲弹簧54，通过安装时对轮系限位，将包在外侧的履带58张紧；驱动轮52布置在后方，与三相异步电机9连接，并依靠三相异步电机9的动力输出进行转动；履带装置需要较小的平均接地比压，支重轮56压力需分配均匀以适应丘陵山地地区的路面情况；拖带轮55位于支重轮56的上方，防止履带58下垂过大，以减少履带58在运动中的振跳现象，并防止履带58侧向滑落；导向轮57位置根据驱动轮52位置而定，布置在前方，在履带58运动过程中起限制作用；

8、所述茎秆切割与传送装置7包括拨禾轮19、往复式割台24、茎秆传送带25；调整液压油路通过液压电动泵15后经溢流阀流入各控制支路，再通过电磁按钮换向阀控制伸出杆长度，从而控制茎秆切割与传送装置7；其中拨禾轮19通过拨禾轮轴21与液压缸ⅱ20相连接，位于装置最前端；液压油通过输油管注入液压马达14，液压马达14驱动拨禾轮19旋转；往复式割台24固定在侧板ⅰ16下端，位于拨禾轮19的后下方，工作时动刀片22作往复运动，动刀片22在运动中将三七茎杆推向定刀片23进行剪切；茎秆传送带25则位于往复式割台24的后方，侧面的步进电机ⅱ13驱动茎秆传送带25循环转动，从而将三七茎秆传送至两侧垄沟中，实现三七茎秆的铺放，使其不会影响到后续的挖掘升运工作；

9、所述挖掘装置8包括仿生挖掘铲26的铲体27、铲片31、角度调节螺栓孔30、第一安装孔28、第二安装孔29；其中仿生挖掘铲26安装在底盘前端；铲片31为可拆卸式，插入铲体27前端的凹槽中，通过螺栓59穿过第一安装孔28将其固定在铲体27上，并用螺母61进行锁紧；连接侧板上设有挖掘铲角度调节螺栓孔30和第二安装孔29，可通过机械式调节实现挖掘铲作业时的不同入土角度；

10、所述升运装置6包括清土栅条35、主动轴40、从动轴45、梅花轮37、橡胶带39、方形轴承座41、振动轮36、同步带ⅱ43、同步轮ⅲ42、同步轮ⅳ44；其中橡胶带39上固定有按一定间距均匀排列的清土栅条35；橡胶带39与梅花轮37相配合，梅花轮37安装在振动轮36斜上方；振动轮36固定在升运链的中部位置；同步轮ⅲ42通过同步带ⅱ43与同步轮ⅳ44连接；方形轴承座41安装在侧板ⅱ38上，确保让各个轴正常运转；作业时清土栅条35随着振动轮36的转动产生更大幅度的抖动，从而实现三七和土壤的进一步分离；

11、所述输送装置4包括横向输送带60、输送板46、支架50、放置箱49；其中横向输送带60置于升运链末端的斜下方；输送装置4通过底部的支架50固定在底盘上方；在输送末端的侧面安装有放置箱49，用于放置步进电机ⅰ10；在横向输送带60的上升部分，将输送板46每隔一定距离均匀地垂直安装在横向输送带60上；作业时将根土分离后的三七横向输送至并排协同行驶车辆的收集箱内，实现三七的输送收集。

12、所述仿生挖掘铲26的入土角度范围设定在25-35°；铲体27采用了穿山甲鳞片非光滑表面形态仿生设计，其上均匀间隔设置有纵向凸起棱，前端较尖，表面呈流线形上升，纵向凸起棱之间均匀间隔设置有两排横向分隔棱，横向分隔棱之间设有矩形通孔，掘起的土壤和块根沿铲面一起上升，土壤受到铲体27的纵向凸起棱、横向分隔棱和矩形通孔的摩擦、剪切、挤压等共同作用而变形和松碎，并且尺寸小于矩形通孔的土壤颗粒会从矩形通孔中漏掉。

13、所述升运装置6中的升运链整体呈波浪形；所述清土栅条35的直径为15mm，每两根清土栅条35之间的中心距范围设定在30-35mm，确保三七不会从清土栅条35之间漏下的同时，保证升运链的振动幅度。

14、所述往复式割台24采用曲柄滑块机构进行传动，通过驱动动刀片22做往复式运动，并利用定刀片23作横向支撑，从而形成剪切力来切断三七茎秆。

15、所述赫兹电机11旁安装有变频器12，变频器12与赫兹电机11相连，变频器12固定在机架1上方的铁板上，其上设有档位调节旋钮，变频器12通过内部开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，以此达到调节升运链的工作转速的目的，升运链的工作转速范围设定在0.6m/s-1.2m/s。

16、所述茎秆传送带25设计得较宽，经往复式割台24切断的三七茎秆倾斜倒向茎秆传送带25，并随茎秆25传送带横向水平运动，传送到两侧垄沟处，实现三七茎秆的侧向铺放。

17、所述履带58在与地面接触的一面设有加强防滑筋62，以提高履带58的坚固性和履带58与地面的附着力；同时，履带58内置缓冲弹簧54与张紧装置53配合，通过缓冲弹簧54对导向轮57的推动从而实现对履带58的弹性张紧功能。

18、本发明的工作原理是：工作时，先启动底盘两侧布置的一对三相异步电机9，操作整机，当驱动力足以克服行走阻力时,支重轮56就在履带58上表面向前滚动，使履带58沿着垄沟行进，启动液压电动泵15并调整液压油路通过液压电动泵15后经溢流阀流入各控制支路，再通过电磁按钮换向阀控制伸出杆长度，从而控制茎秆切割与传送装置7，液压油通过输油管注入液压马达14，液压马达14驱动拨禾轮19旋转，传到拨禾轮轴21的动力使拨禾轮19做旋转运动，把三七茎秆向往复式割台24拨送，传动装置提供的动力带动动刀片22做往复式运动，与作横向支撑定刀片23形成剪切作用，从而实现三七茎秆的切割，启动步进电机ⅰ10驱动茎秆传送带25开始工作，被往复式割台24切断的三七茎秆倒向茎秆传送带25，随后被横向传送至垄沟两侧，实现三七茎秆的侧向铺放，整机在行进过程中，调整好入土角度的仿生挖掘铲26将三七与土壤的混合物铲起并送向升运装置6，启动赫兹电机11驱动升运装置6进行工作，赫兹电机11输出的动力通过同步带轮传递至升运链的主动轴40，带动升运链的从动轴45，从而带动振动轮36和梅花轮37以及所有清土栅条35开始运动，在抖动升运的过程中，实现三七与土壤混合物的根土分离，并将根土分离后的三七运送到输送装置4，启动步进电机ⅱ13驱动输送装置4进行工作，步进电机ⅱ13的动力会带动转轴48的运行，而转轴48将带动滚轮47的运行，滚轮47又通过摩擦力带动横向输送带60的循环转动，横向输送带60上垂直安装的输送板46会防止输送上升过程中三七的掉落，分离干净的三七最后会掉入与联合收获机协同并排行进车辆的收集箱中，由此实现三七的收获。

19、本发明的有益效果是：

20、1.本发明结构紧凑，经济实用，能一次性完成三七茎秆的切割与传送、三七采挖、升运、根土分离、输送、收集等作业，自动化程度高，具有较低的机械损伤率和漏挖率，充分保证了三七的完整性，同时解决了三七在特殊农艺要求下的采挖困难问题，节约了作业成本，提高了三七的经济效益和生产收益；

21、2.本发明能一机多用，既适用于工厂化三七种植环境，也适用于大田三七种植环境，同时能拓展其用途，对其他根茎类中药材收获作业也适用；

22、3.本发明采用履带式行走方式代替轮式驱动，履带式行走方式具有抓地力大、转弯半径小、越障能力强、地形适应能力强的优点，适用于丘陵山地地区作业；

23、4.本发明采用的仿生挖掘铲具有良好的土壤流动性和结构引流作用，能减少壅土，在减小挖掘阻力的同时，大幅度提高挖掘效率；

24、5.本发明采用的茎秆切割与传送装置能一次性完成对三七茎秆的切割、传送与铺放，避免了三七收获时，提前安排人工进行灭茬，解决了劳动强度大，耗费工时，人工成本高的状况；

25、6.本发明采用的横向输送装置能将根土分离后的三七输送至与联合收获机并排协同行进车辆的收集箱中，避免了三七收获时，安排人工在收获机后方跟随拾取三七，进一步降低了人工成本，具有广阔的市场前景，适宜推广应用。