[发明专利]一种木薯仿生收获机

说明书

本发明公开了一种木薯仿生收获机，属农业机械技术领域。包括机架、仿生铲机构、角度调节机构和抖动土薯分离机构；仿生铲齿上下面曲线分为仿生铲齿段和平缓升土铲齿段，其中，以任一水平面去切割铲齿段，其俩侧面所得曲线均按照土壤相对运动轨迹设计成仿生曲线结构。整个铲齿均设计成曲面，其中铲齿上沿和下沿的设计分别按照土壤动物的足趾上沿和下沿轮廓设计。角度调节机构通过调整铲柄上端螺栓长度完成角度调节。机架前后端皆设计有多孔位以适应土面凸凹状况。抖动土薯分离装置采用清洁能源电力驱动，通过传输链向后运动的同时以凸轮振动传输链向后实现抛土。经过仿生铲挖掘和抖动分离装置输送分离后便可完成木薯块根挖掘和土薯分离。

技术领域

本发明属于农业机械技术领域，涉及一种收获机，具体涉及一种木薯仿生收获机。

背景技术

木薯收获机械化将是我国木薯方面的主要趋势之一，木薯收获机械化不但有利于提高木薯产业的生产效率，更可以推动我国木薯产业发展进程。挖掘铲作为木薯收获机的关键部件，如何改善挖掘铲工作时土壤粘附和阻力大的问题，使挖掘铲同时具有良好的入土性、脱土性和减阻性是优化挖掘铲设计的一大难点。

目前存在的挖掘铲排土功能不理想、土壤的附着越多所需牵引力越大的问题，不仅对木薯的收获有影响，而且会降低木薯挖掘机寿命，甚至损坏木薯挖掘装置。抖动装置作为木薯收获机的关键部件，其结构形态与几何参数将直接影响着木薯收获机的收获效率。同时，电能作为清洁能源，对农田作业有极其重要的意义，无污染植物是现代农业发展的目标之一。

基于工程仿生学理论，从土壤动物挖削土壤中获得启发，对木薯挖掘机挖掘铲触土部件进行仿生改形设计，进而提高其减阻性能，是一种新的研究途径。模仿田鼠爪趾弯曲轮廓形状设计的仿生弯曲型深松部件减阻效果明显。另外，犬是一种挖掘能力强的动物，作为主要触土部件，其爪趾在构形与形态方面处于最优化状态，可将切削土壤时的阻力减至最小。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有木薯收获机挖掘铲形式单一，结构复杂，在挖掘木薯块根时出现碎土、漏土能力有限，入土阻力较大，伤薯断薯漏薯率较高；污染严重等问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：提供一种木薯仿生收获机，其中：包括机架、仿生铲机构、角度调节机构和抖动土薯分离机构；所述仿生铲机构由数段等距排列的仿生铲齿、铲梁和铲耳组成，铲梁的前端设置所述仿生铲齿，铲梁的末端设置所述铲耳，所述仿生铲齿的入土角度为30～50°，所述仿生铲机构与机架铰链连接；所述角度调节机构包括外表面均设置螺纹的铲耳轴和机架轴，铲耳轴上设置铲耳套筒和机架套筒，角度调节机构通过铲耳套筒与铲耳连接，通过机架轴与机架连接(该部分结构根据使用需求，可拆卸，不需要调角时可不采用)；所述抖动土薯分离机构包括驱动轮组、凸轮振动组和链式传输带，凸轮振动组设置在链式传输带的内侧；所述抖动土薯分离机构设置在仿生铲机构的末端。

进一步地，所述仿生铲齿设计为曲面结构，由仿生铲齿段和平缓升土铲齿段组成；其中，以任一水平面去切割铲齿段，其俩侧面所得曲线均按照土壤相对运动轨迹设计成仿生曲线结构；铲齿上沿和下沿的设计分别按照土壤动物的足趾上沿和下沿轮廓设计。挖掘入土时，入土角定义为平缓升土铲齿段下刃面与水平面的夹角，范围在30～50°内均可，工作时前进最优角度为铲尖下端面水平，铲上端面的棱设有圆角以防木薯铲出时被刮伤。

进一步地，所述仿生铲齿前端最小直径不小于5mm，铲齿后端最大直径不大于40mm，铲齿后端底部相对铲齿前端的垂直高度调整范围为250～320mm，铲齿互相平行且轴心所在面与铲梁轴心垂直。铲梁上方两棱均采取倒圆形式，以便木薯的运输，其中心线比下方链式传输带靠后，使木薯滑落后确保稳稳向后运输。铲耳垂直高度应长于100mm，以减少角度调节装置的受力。两侧铲耳对称相同，高30mm。销孔周围最小壁厚应大于20mm。

进一步地，所述铲耳的数量为两个，分布于铲梁的两侧，铲耳上设有与角度调节机构连接的凹槽。