具有开挖及回填功能的深土层作物收获机.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201610746292.2 (22)申请日 2016.08.29 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 106134613 A (43)申请公布日 2016.11.23 (73)专利权人 王茂成 地址 075000 河北省张家口市桥西区祭风 台街西禺小区5号楼2单元401室 (72)发明人 王茂成 司子麟 王峰 (74)专利代理机构 石家庄科诚专利事务所(普 通合伙) 13113 代理人 张红卫 (51)Int.Cl. A01D 31/00(2006.01) A01D。

2、 33/00(2006.01) (56)对比文件 EP 0259963 A2,1988.03.16,全文. CN 205961816 U,2017.02.22,权利要求1- 10. CN 204560228 U,2015.08.19,全文. CN 205142872 U,2016.04.13,全文. JP 2003325015 A,2003.11.18,全文. 审查员 申江涛 (54)发明名称 具有开挖及回填功能的深土层作物收获机 (57)摘要 本发明涉及农作物收获机械技术领域， 具体 地说是一种具有开挖及回填功能的深土层作物 收获机。 现有的深土层根茎类作物收获机对土壤 基质的硬度要求较严。。

3、 本发明的技术方案是： 主 机架设有两根垂直旋耕刀， 后部设置横向排土搅 龙， 主机架两侧设置排土通道， 排土通道内装有 第一纵向排土搅龙； 采收机主体固定在主机架后 部， 采收机主体上部装有前置输送器、 传送带机 构， 下部装有第二纵向排土搅龙； 采收机主体前 部装有水平旋耕刀。 本发明收获机利用垂直及水 平旋耕刀， 将种植区域的土壤与周边土地分割， 并将切分后整块土壤经两级提升送至地面以上； 大幅减小了设备行进阻力， 同时将挖掘出的全部 土壤一次性回填。 权利要求书2页 说明书5页 附图5页 CN 106134613 B 2018.04.17 CN 106134613 B 1.一种具有开挖。

4、及回填功能的深土层作物收获机， 包括采收机主体、 动力装置及传动 机构， 采收机主体包括采收架、 前置输送器 （14） 、 传送带机构 （18） 、 振动机构 （17） ； 采收架两侧设有楔形的端板 （15） ， 前置输送器 （14） 由多条并排横向设置的输送辊组 成， 各输送辊从前向后依次升高、 装配在采收架前段， 并通过传动轴与动力机构连接； 传送 带机构 （18） 前低后高装配在采收架后段， 前置输送器 （14） 与传送带机构 （18） 首尾衔接； 所 述的传送带机构 （18） 设有振动机构 （17） ； 振动机构 （17） 装配在机架上， 其振动件与传送带 机构 （18 ） 的输送面配。

5、合； 其特征在于： 还包括主机架 （1） 、 升降箱 （3） 、 垂直旋耕刀 （5） 、 水平旋耕刀 （9） 、 刮土板 （6） 、 刮土铲 （12） 、 排土通道 （10） 、 横向排土搅龙 （7） 、 第一纵向排土搅龙 （8） 、 第二纵向排土 搅龙 （16） ； 主机架 （1） 设有垂直的导向柱 （2） ， 升降箱 （3） 套装在导向柱 （2） 上， 主机架 （1） 通过提升 机构与升降箱 （3） 连接， 并控制升降箱 （3） 沿导向柱上下运动； 升降箱 （3） 下部左右两侧各装配有一条用于开槽的垂直旋耕刀 （5） ； 刮土板 （6） 位于垂 直旋耕刀 （5） 后侧， 刮土板 （6） 上。

6、端固定在升降箱 （3） 底部； 升降箱 （3） 后部横向水平安装有一条横向排土搅龙 （7） ， 横向排土搅龙 （7） 的螺旋叶片 由旋向相反的两段组成； 刮土铲 （12） 连接固定在升降箱 （3） 上， 位于横向排土搅龙 （7） 的后 方； 升降箱 （3） 后部两侧各装有一条排土通道 （10） ， 排土通道 （10） 内部装有第一纵向排土 搅龙 （8） ； 采收机主体通过起重臂 （11） 吊装在升降箱 （3） 后部， 位于二条所述的排土通道 （10） 之 间； 水平旋耕刀 （9） 横向装配在采收架前部， 位于前置输送器 （14） 前部下方； 水平旋耕刀 （9） 的螺旋刀片由旋向相反的两段组成；。

7、 前置输送器 （14） 及传送带机构 （18） 下方的采收架上， 并列装配有一排第二纵向排土搅 龙 （16） ； 垂直旋耕刀 （5） 、 水平旋耕刀 （9） 、 提升机构、 横向排土搅龙 （7） 、 第一纵向排土搅龙 （8） 及第二纵向排土搅龙 （16） 通过传动机构与动力装置连接。 2.根据权利要求1所述的一种具有开挖及回填功能的深土层作物收获机， 其特征在于： 所述的刮土板 （6） 高度不大于垂直旋耕刀 （5） 的长度。 3.根据权利要求1所述的一种具有开挖及回填功能的深土层作物收获机， 其特征在于： 所述的二垂直旋耕刀 （5） 位置分别与采收机主体的端板 （15） 位置相对应。 4.根据。

8、权利要求1所述的一种具有开挖及回填功能的深土层作物收获机， 其特征在于： 所述的二垂直旋耕刀 （5） 的旋向相反。 5.根据权利要求1所述的一种具有开挖及回填功能的深土层作物收获机， 其特征在于： 所述的排土通道前段 （10a） 与主机架中心线平行， 排土通道后段 （10b） 向内侧回收； 二条排 土通道 （10） 进口位于刮土铲 （12） 两侧， 出口位于采收机主体的后方。 6.根据权利要求5所述的一种具有开挖及回填功能的深土层作物收获机， 其特征在于： 所述排土通道 （10） 的前后段连结处高于两端， 排土通道前段 （10a） 与水平面成520度夹 角。 7.根据权利要求1至6中任一项权利。

9、要求所述的一种具有开挖及回填功能的深土层作 权 利 要 求 书 1/2 页 2 CN 106134613 B 2 物收获机， 其特征在于： 所述的提升机构包括丝杠 （4） 、 齿盘 （20） ； 丝杠 （4） 垂直穿过升降箱 （3） ， 两端固定在主机架 （1） 上； 安装在升降箱内的齿盘通过内螺纹与丝杠 （4） 配合； 齿盘通 过齿轮传动连结动力装置。 8.根据权利要求1至6中任一项权利要求所述的一种具有开挖及回填功能的深土层作 物收获机， 其特征在于： 所述的提升机构包括丝杠副及固定在主机架 （1） 顶部的丝杠提升电 机； 丝杠 （4） 垂直穿过升降箱 （3） ， 两端装配在主机架 （1）。

10、 上， 丝杠 （4） 通过丝杠提升电机带 动； 丝杠母固定在升降箱 （3） 上。 9.根据权利要求1至6中任一项权利要求所述的一种具有开挖及回填功能的深土层作 物收获机， 其特征在于： 所述的第二纵向排土搅龙 （16） 为多节结构设计， 各节之间通过联轴 器连接。 10.根据权利要求1至6中任一项权利要求所述的一种具有开挖及回填功能的深土层作 物收获机， 其特征在于： 所述的采收架前部设有连接板 （13） ， 连接板 （13） 衔接水平旋耕刀 （9） 与前置输送器 （14） 。 权 利 要 求 书 2/2 页 3 CN 106134613 B 3 具有开挖及回填功能的深土层作物收获机 技术领域。

11、 0001 本发明涉及农作物收获机械技术领域， 具体地说是一种具有开挖及回填功能的深 土层作物收获机。 背景技术 0002 我国根茎类农作物种植区域广阔， 地理环境复杂多样， 根茎类作物收获机大多用 于生长在较浅土层块状农作物的采收， 而山药、 牛蒡等农作物， 其根茎为长柱状， 直立生长 于土壤深处， 且质地较脆弱， 长势无法掌握， 现有的块状农作物采收机不能用于柱状根茎作 物的收获； 为避免挖掘过程中作物损坏， 山药类农产品目前仍以人工采收为主， 采收成本 高、 效率低， 直接影响了山药等长根茎类农作物的售价， 制约了这类农产品的种植和推广。 0003 专利号为ZL 201510101851。

12、.X的发明专利公布的一种深土层根茎类作物收获机， 在一定程度上解决了山药等农作物的挖掘工作， 该设计方案虽然仅对掘松农作物下方的土 壤并提升， 以完成农作物与土壤分离， 但在机械前行过程中， 两侧挡板需要克服极大的迎面 阻力， 阻碍设备行进， 使设备驱动困难， 特别是山药等种植较深， 深度下挖受力矩的影响较 大， 使上述设备仍对土壤基质的硬度要求较严。 由于各地的地理环境、 气候、 土质硬度不同， 导致上述的收获机适应能力下降， 使用范围较小。 此外， 受地表土壤高低不平、 农作物 （包覆 作物的坯土） 提升时因振动等因素影响， 来不及向后输送的一部分土滚落逐渐堆积在设备 前部， 增加了行走阻。

13、力及设备磨损， 同时间接的造成了回填不到位。 0004 该设计的另一个缺陷是， 由于收获机的螺旋钻杆端部对土层正面旋耕， 钻杆轴向 受力导致连接轴承及钻杆端部的磨损较为严重。 发明内容 0005 本发明的目的是提供一种具有开挖及回填功能的深土层作物收获机， 特别适用于 收获生长深度较深的柱状直生长根茎类农作物， 大幅减小了设备行进阻力， 降低了作业难 度及采收成本， 增强了收获机的适应能力。 0006 本发明的技术方案是： 包括采收机主体、 动力装置及传动机构， 采收机主体包括采 收架、 前置输送器、 传送带机构、 振动机构； 0007 采收架两侧设有楔形的端板， 前置输送器由多条并排横向设置。

14、的输送辊组成， 各 输送辊从前向后依次升高、 装配在采收架前段， 并通过传动轴与动力机构连接； 传送带机构 前低后高装配在采收架后段， 前置输送器与传送带机构首尾衔接； 所述的传送带机构设有 振动机构； 振动机构装配在机架上， 其振动件与传送带机构的输送面配合； 0008 还包括主机架、 升降箱、 垂直旋耕刀、 水平旋耕刀、 刮土板、 刮土铲、 排土通道、 横向 排土搅龙、 第一纵向排土搅龙、 第二纵向排土搅龙； 0009 主机架设有垂直的导向柱， 升降箱套装在导向柱上， 主机架通过提升机构与升降 箱连接配合， 并控制升降箱沿导向柱上下运动； 0010 升降箱下部左右两侧各装配有一条用于开槽的。

15、垂直旋耕刀； 刮土板位于垂直旋耕 说 明 书 1/5 页 4 CN 106134613 B 4 刀后侧， 刮土板上端固定在升降箱底部； 0011 升降箱后部横向水平安装有一条横向排土搅龙， 横向排土搅龙的螺旋叶片由旋向 相反的两段组成； 刮土铲连接固定在升降箱上， 位于横向排土搅龙的后方； 0012 升降箱后部两侧各装有一条排土通道， 排土通道内部装有第一纵向排土搅龙； 0013 采收机主体通过起重臂吊装在升降箱后部， 位于二条排土通道之间； 水平旋耕刀 横向装配在采收架前部， 位于前置输送器前部下方； 水平旋耕刀的螺旋刀片由旋向相反的 两段组成； 0014 前置输送器及传送带机构下方的采收架。

16、上， 并列装配有一排第二纵向排土搅龙； 0015 垂直旋耕刀、 水平旋耕刀、 提升机构、 横向排土搅龙、 第一纵向排土搅龙及第二纵 向排土搅龙通过传动机构与动力装置连接。 0016 进一步， 所述的刮土板高度不大于垂直旋耕刀的长度。 0017 进一步， 所述的二垂直旋耕刀位置分别与采收机主体的端板位置相对应。 0018 进一步， 所述的二垂直旋耕刀的旋向相反。 0019 进一步， 所述的排土通道前段与主机架中心线平行， 排土通道后段向内侧回收； 二 条排土通道进口位于刮土铲两侧， 出口位于采收机主体的后方。 0020 进一步， 所述排土通道的前后段连结处高于两端， 排土通道前段与水平面成520。

17、 度夹角。 0021 进一步， 所述的提升机构包括丝杠、 齿盘； 丝杠垂直穿过升降箱， 两端固定在主机 架上； 装配在升降箱内的齿盘通过内螺纹与丝杠配合， 齿盘通过齿轮传动连接动力装置。 0022 进一步， 所述的提升机构包括丝杠副及固定在主机架顶部的丝杠提升电机； 丝杠 垂直穿过升降箱， 两端装配在主机架上， 丝杠通过丝杠提升电机带动； 丝杠母固定在升降 箱。 0023 进一步， 所述的第二纵向排土搅龙为多节结构设计， 各节之间通过联轴器连接。 0024 进一步， 所述的采收架前部设有连接板， 连接板衔接水平旋耕刀与前置输送器。 0025 用于控制并带动垂直旋耕刀、 水平旋耕刀、 提升机构、。

18、 横向排土搅龙、 第一纵向排 土搅龙及第二纵向排土搅龙的传动机构均采用常规的传动方式。 0026 本发明的有益效果是： 直接安装在拖拉机等农用机械上即可进行收获作业， 操作 简便、 使用方便， 克服了现有技术的不足， 采用垂直旋耕刀及水平旋耕刀将农作物种植区的 土壤与周边土地切分， 并将切分后整块土壤通过前置输送器及大倾角传送带机构进行两级 提升送至地面以上； 提升过程中振落农作物外部的附土； 使土与作物分离， 确保了作物在挖 掘过程中保持完好。 由于采挖前进行了土壤切割操作， 并将切割操作中挖掘的土输送至设 备两侧及后方， 清除了采收机主体运转前的障碍， 大幅降低了的迎面阻力， 使采收作业不。

19、再 受环境、 气候、 土质硬度的影响， 增强了收获机的适应能力及使用范围； 同时， 在农作物采收 中挖掘出的全部土壤一次性回填。 此外用于切割土壤的旋耕刀径向受力， 有效的降低了旋 耕刀及其连接件的磨损， 保证了采收设备的高强度连续作业。 0027 下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。 附图说明 0028 图1为本发明的结构示意图； 说 明 书 2/5 页 5 CN 106134613 B 5 0029 图2为本发明实施例1的主机架部分结构示意图； 0030 图3为本发明的俯视图； 0031 图4为本发明的工作状态示意图； 0032 图5为本发明实施例2的主机架部分结构示。

20、意图。 具体实施方式 0033 图中： 1、 主机架， 2、 导向柱， 3、 升降箱， 4、 丝杠， 5、 垂直旋耕刀， 6、 刮土板， 7、 横向排 土搅龙， 8、 第一纵向排土搅龙， 9、 水平旋耕刀， 10、 排土通道， 10a、 排土通道前段， 10b、 排土 通道后段， 11、 起重臂， 12、 刮土铲， 13、 连接板， 14、 前置输送器， 15、 端板， 16、 第二纵向排土 搅龙， 17、 振动机构， 18、 传送带机构， 19、 多头输出变速箱， 20、 齿盘， 21、 介齿轮， 22、 离合器， 23， 动力输入轴， 24、 丝杠提升电机， 25、 丝杠母。 0034 实。

21、施例1 0035 从图1图3可知， 本发明的技术方案是： 采收机主体、 动力装置及传动机构， 采收 机主体包括采收架、 前置输送器14、 传送带机构18、 振动机构17、 主机架1、 升降箱3、 垂直旋 耕刀5、 水平旋耕刀9、 刮土板6、 刮土铲12、 排土通道10、 横向排土搅龙7、 第一纵向排土搅龙 8、 第二纵向排土搅龙16； 0036 本发明收获机装配在拖拉机等农用机械后部， 主动力马达及多头输出变速箱19安 装在采收架末端， 作为采收部分的动力装置； 0037 采收架两侧设有楔形的端板15， 前置输送器14由多条并排横向设置的输送辊组 成， 各输送辊从前向后依次升高、 装配在采收架。

22、前段； 传送带机构18前低后高装配在采收架 后段， 前置输送器14与传送带机构18首尾衔接； 0038 所述的传送带机构18的主动轮与多头输出变速箱输出轴连接， 也可单独设置马达 驱动； 主、 从动轮之间还装配有振动机构17， 该振动机构由振动马达、 杠杆、 振动轮组成； 杠 杆中部通过与采收架铰接， 杠杆两端分别装有一振动马达及一振动轮， 在振动马达自重的 作用下， 作为振动件的振动轮上抬顶靠在传送带输送面下部； 振动马达运动带动杠杆绕支 点 （铰接轴） 摆动， 振动轮滚动并反复撞击传送带产生振动， 将传送带上的土壤颗粒振落。 0039 主机架1四角各设有一垂直的导向柱2， 升降箱3套装在导。

23、向柱2上， 主机架1通过提 升机构与升降箱3连接， 并控制升降箱3沿导向柱上下运动； 所述的提升机构包括丝杠4、 齿 盘20； 丝杠4垂直穿过升降箱3， 两端固定在主机架1上； 齿盘20安装在升降箱上， 齿盘内圈通 过螺纹装配在丝杠4上， 齿盘外圈轮齿通过介齿轮与动力装置连接。 0040 本实施例中提升机构及垂直旋耕刀5均使用拖拉机的动力系统作为动力源， 以简 化其结构 （也可根据实际情况为提升机构、 垂直旋耕刀分别设置动力） 。 二垂直旋耕刀5间通 过相互啮合齿轮组传输动力， 并通过锥齿轮连接动力装置的输出轴23； 其中一垂直旋耕刀5 的杆体通过一离合器22与固定在升降箱上的提升机构介齿轮轴。

24、连接， 介齿轮21与齿盘20啮 合， 利用离合器22分合控制升降箱运动。 0041 升降箱3下部左右两侧各装配有一根用于开槽的垂直旋耕刀5， 二垂直旋耕刀5的 旋向相反； 刮土板6位于垂直旋耕刀5后侧， 其高度不大于垂直旋耕刀5的长度， 刮土板6上端 固定在升降箱3底部。 0042 升降箱3后部横向水平安装有一条横向排土搅龙7， 刮土铲12连接固定在升降箱3 说 明 书 3/5 页 6 CN 106134613 B 6 上， 位于横向排土搅龙7的后方； 所述的横向排土搅龙7的螺旋叶片由两段组成， 两端螺旋叶 片的旋向相反， 旋转时将刮土铲12前部的土壤向两侧推顶。 0043 升降箱3后部两侧各。

25、装有一条排土通道10， 排土通道10内部装有第一纵向排土搅 龙8； 所述的排土通道前段10a与主机架纵向中心线平行， 排土通道后段10b向内侧下方弯折 回收 （即二条排土通道前段相互平行， 后段呈八字内收） ； 二条排土通道10进口位于刮土铲 12两侧， 出口位于采收机主体的后方； 横向排土搅龙7及第一纵向排土搅龙8均通过齿轮或 链条传动连接拖拉机的动力装置。 0044 所述排土通道10的前段与后段连结处高于两端， 排土通道前段10a与水平面成5 20度夹角； 该设计可确保通道内的土由第一纵向排土搅龙8推送至排土通道后段10b后， 自 然下滑回填。 0045 排土通道10及第一纵向排土搅龙8的。

26、远端通过绞盘及吊索悬吊在主机架后部。 0046 采收机主体通过起重臂11吊装在升降箱3后部， 位于二条所述的排土通道10之间； 采收机主体两侧的端板15分别与二垂直旋耕刀5的位置相对应； 水平旋耕刀9横向装配在采 收架前部， 位于前置输送器14前部下方； 水平旋耕刀9的螺旋刀片由旋向相反的两段组成， 可将分切土壤时掘松的土推向采收架两侧。 0047 采收架前部还设有连接板13， 水平旋耕刀9与前置输送器14通过该连接板13衔接。 0048 前置输送器14及传送带机构18下部的采收架上， 并列装配有一排第二纵向排土搅 龙16； 第二纵向排土搅龙16为多节结构设计， 各节之间通过联轴器连接， 本实。

27、施例采用两节 设计， 以配合前置输送器14及传送带机构18的不同倾角。 第二纵向排土搅龙16的末端与多 头输出变速箱19的输出端连接。 0049 前置输送器14由各条输送辊及水平旋耕刀9通过蜗轮蜗杆或锥齿轮组及传动轴与 多头输出变速箱19的输出端连接。 0050 本发明工作时， 首先下放升降箱3， 垂直旋耕刀5旋入土壤至种植深度， 拖拉机行进 并在种植作物的田垄两侧旋松， 刮土板经过后将旋松的土由槽带至地面上， 横向排土搅龙 将刮土铲12前部的土推送至设备两侧， 再由第一纵向排土搅龙8卷入排土通道10推送至采 收机后部回填； 0051 操作采收机主体下放， 采收架前端的水平旋耕刀9将种植土层下。

28、方的土壤旋松， 并 将旋松的土向左右推送进入由垂直旋耕刀5开出的两道立槽内。 水平、 垂直旋耕刀配合使种 植作物的土壤两侧及下方与周边呈 “凵” 形分离， 见图4。 0052 采收机主体经过， 切割后的土壤 （包覆有农作物） 沿前置输送器14、 传送带机构18 上行送至地面； 提升过程中， 在振动机构以及设备的振动下， 使包覆作物的土壤松动、 跌落， 并由第二纵向排土搅龙16送至设备后方； 农作物与土壤分离逐渐露出， 实现收获目的。 0053 本发明利用水平、 垂直旋耕刀配合， 将种植农作物的土壤部分与周边土壤分离， 并 通过二级传输提升至地面， 有效的降低了行进阻力， 使采收作业不受环境、 。

29、气候、 土质硬度 的影响； 采收过程中掘出的土分别经不同搅龙推送至设备后部， 采收与回填一次完成， 同时 降低了旋耕刀及其连接件的磨损， 保证了采收设备的高强度连续作业。 0054 实施例2 0055 本实施例与实施例1的不同之处在于， 所述的提升机构包括丝杠副及固定在主机 架1顶部的丝杠提升电机24； 丝杠4垂直穿过升降箱3， 两端通过轴承座装配在主机架1上， 丝 说 明 书 4/5 页 7 CN 106134613 B 7 杠4通过丝杠提升电机24带动旋转； 丝杠母25固定连结在升降箱3上。 0056 本实施例的其他技术特征与实施例1相同。 0057 以上借助较佳的实施例对本发明技术方案进。

30、行的详细说明是示意性的而非形式 上的限制。 本领域的技术人员在阅读本发明说明书的基础上， 可以对实施例所记载的技术 方案进行修改， 或者对其中部分技术特征进行等同替换， 而这些修改或者替换， 并不使相应 技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。 说 明 书 5/5 页 8 CN 106134613 B 8 图1 说 明 书 附 图 1/5 页 9 CN 106134613 B 9 图2 说 明 书 附 图 2/5 页 10 CN 106134613 B 10 图3 说 明 书 附 图 3/5 页 11 CN 106134613 B 11 图4 说 明 书 附 图 4/5 页 12 CN 106134613 B 12 图5 说 明 书 附 图 5/5 页 13 CN 106134613 B 13 。