双行星轮系式枣子振动采收机及采收方法技术

本发明专利技术公开了双行星轮系式枣子振动采收机及采收方法。偏心惯性振动树干的方式由于过大的横向剪切力以及单一方向振动，会造成树干损伤。本发明专利技术包括动力装置、激振装置、末端夹持装置、收集装置、丝杠装置和车架组件；丝杠装置调节激振装置的仰角，动力装置驱动激振装置；激振装置中两个行星轮系实现手爪在二维平面内的内凹三角形轨迹振动方式。本发明专利技术通过可调速汽油机改变转速从而改变啮合副齿轮传动的频率，在满足激振振幅前提下，利用内凹三角形轨迹拐点处加速度急剧变化的特性，使得手爪在内凹三角形轨迹拐点处的激振力满足果实下落的最小激振力，实现振动采摘，内凹三角形轨迹其它点处手爪加速度较小，对树的侧枝枝干和主杆的损伤均较小。

Double planetary gear type vibratory harvester and harvesting method

The invention discloses a double planet gear type jujube vibration harvester and a harvesting method. The way of eccentric inertial vibration of tree trunk will cause damage to the trunk due to excessive transverse shear force and single direction vibration. The invention comprises a power device, an excitation device, an end clamping device, a collection device, a lead screw device and a frame component; a lead screw device adjusts the elevation of the excitation device, and a power device drives the excitation device; and two planetary gear trains in the excitation device realize the concave triangular trajectory vibration mode of the gripper in a two-dimensional plane. By adjusting the speed of the gasoline engine to change the frequency of the gear transmission of the meshing pair, under the premise of satisfying the excitation amplitude, the vibration force of the gripper at the inflection point of the concave triangle trajectory can satisfy the minimum excitation force of the fruit drop and realize the vibration by utilizing the characteristics of the sharp change of the acceleration at the inflection point of the concave triangle trajectory. In dynamic picking, the acceleration of the claw at other points of the concave triangle trajectory is smaller, and the damage to the side branches and trunks of the tree is smaller.

【技术实现步骤摘要】
双行星轮系式枣子振动采收机及采收方法
本专利技术属于农业机械领域，具体涉及一种双行星轮系式枣子振动采收机及采收方法。
技术介绍
目前市面上的振动式采摘机械大多是利用偏心式惯性振动树干的方式进行采摘，但该采摘方式过大的横向剪切力以及单一方向的振动方式，会造成树干的损伤，特别对于小型树种，如枣树、樱桃树等，采用此类大型的振动采摘器难免会对树本身产生较大的生理破坏，也不会达到预期采摘的效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决树种较为矮小，且适于大面积种植的枣树的振动采收问题，提出一种双行星轮系式枣子振动采收机及采收方法，考虑到对树枝本身的保护，对激振源以及输出方式上进行改进，将树木侧枝的振动轨迹设计为二维平面内的内凹三角形轨迹，实现振动采摘的过程。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：本专利技术双行星轮系式枣子振动采收机，包括动力装置、激振装置、末端夹持装置、收集装置、丝杠装置和车架组件。所述的动力装置包括调速汽油机、主动带轮、同步带、从动带轮和输出轴；调速汽油机的底座固定在型材架顶部；动力输入轴与调速汽油机的输出轴固联，并通过滚动轴承支承在型材架上；两个主动带轮均固定在动力输入轴上，每个主动带轮与一个从动带轮通过一根同步带连接；两个从动带轮固定在两根输出轴上；两根输出轴与动力输入轴的中心距相等。所述的激振装置包括激振组件、输出杆和激振传动箱。激振组件包括行星架、偏心立柱、内齿圈、齿轮、转盘和圆柱形立柱；所述的圆柱形立柱固定在行星架一端；齿轮与圆柱形立柱构成转动副，并与内齿圈啮合；转盘固定在齿轮上，且与齿轮同轴设置；偏心立柱偏心固定在转盘上；两个激振组件的内齿圈均固定在激振传动箱上；两个激振组件的偏心立柱与输出杆间距开设的两个圆柱孔分别构成转动副；两个激振组件的行星架另一端与动力装置的两根输出轴分别固定；输出轴与卧式轴承座构成转动副；卧式轴承座固定在激振传动箱上；动力装置的型材架底部固定在激振传动箱上。所述的末端夹持装置设置在输出杆顶端。所述的车架组件包括万向轮、中控台组件和底座；中控台组件固定在底座上；底座底部铰接有四个万向轮。所述的丝杠装置包括联轴器、传动轴、万向节、丝杆、底板、底座光轴、限位销、支撑板、底板光轴、丝杆轴承座、导向光轴、底座轴承、光轴轴承和导轨滑块。所述的底座光轴与激振装置的激振传动箱底部固定，并通过底座轴承支承在底座上；底板光轴通过底板轴承支承在底板上；两个支撑板对称设置在激振传动箱两侧，一端均与底板光轴固定，另一端分别通过一个限位销与激振传动箱铰接；一根水平设置的传动轴与一根竖直设置的传动轴通过万向节连接，水平设置的传动轴通过底座轴承支承在底座上；竖直设置的传动轴与车架组件的中控台组件构成转动副；手轮固定在竖直设置的传动轴上；丝杆与水平设置的传动轴通过联轴器连接；丝杆支承在丝杆轴承座上；丝杆轴承座均固定在底座上；等距固定在底板上的三个导轨滑块中，中间的导轨滑块与丝杆构成螺旋副；两侧的两个导轨滑块与两根导向光轴分别构成滑动副；两根导向光轴均通过光轴轴承支承在底座上。所述的收集装置包括导轨、收纳组件、网兜和支撑架；所述的导轨包括一体成型的弧线段和直线段；两个直线段设置在弧线段两端，且固定在底座两侧；所述的支撑架包括底杆、竖杆、斜杆和开关板；底杆与竖杆一端端部铰接；斜杆一端与底杆中部铰接，另一端与滑杆固定；滑杆与竖杆的滑槽构成滑动副；开关板中部与竖杆铰接；扭簧一端抵住开关板尾端，另一端抵住固定在竖杆侧壁的伸出杆；伸出杆与滑槽之间设有间距；滑杆位于竖杆的滑槽最底部时，开关板头端抵住滑杆，且底杆与竖杆竖直设置；两个支撑架的底杆固定在底座两侧；所述的收纳组件包括两根支撑杆，两根支撑杆底端均与导轨构成滑动副；两个收纳组件设置在底座两侧，每个收纳组件的两根支撑杆之间以及靠近支撑架的那根支撑杆与对应侧支撑架的竖杆之间挂有网兜；两个收纳组件中远离支撑架的那根支撑杆均开设有连接孔。所述的末端夹持装置包括外伸杆、手刹和手爪。外伸杆底端与激振装置的输出杆固定，顶端与手爪的安装块固定；手爪的两个活动爪张开由手刹经穿在外伸杆内的钢丝绳控制，两个活动爪闭合由连接两个活动爪的弹簧控制；手刹设置在中控台组件上。所述的齿轮与内齿圈的传动比为3:1。所述的网兜展开状态下，两个收纳组件中远离支撑架的支撑杆的连接孔通过铁丝或螺栓连接。固定杆和底座支架固定在底座两端；收集箱设置在导轨下方，并与固定杆可拆卸连接。该双行星轮系式枣子振动采收机的采收方法，具体如下：步骤1、收集装置中网兜的展开：将竖杆转至与底杆呈竖直状态，滑杆向下越过压开关板头部，压开关板头部在扭簧作用下抵住滑杆，竖杆与底杆不能再相对转动；然后将网兜展开，两个收纳组件中远离支撑架的那根支撑杆通过铁丝连接。步骤2、转动手轮，带动丝杆转动，从而带动导轨滑块和底板滑动；底板滑动时经支撑板带动激振传动箱摆动，从而调整激振装置的仰角。通过手刹并经钢丝绳控制手爪张开，手轮调整好激振装置的仰角后，松开手刹，手爪的两个活动爪在弹簧作用下闭合抓紧树的侧枝枝干。步骤3、通过调速汽油机输入动力，带动动力输入轴、主动带轮、同步带、两个从动带轮和两根输出轴转动；两根输出轴等速转动，带动两个激振组件的行星架等速转动；行星架上的齿轮与内齿圈啮合传动，带动转盘的自转和绕内齿圈的转动；两个转盘上的偏心立柱带动输出杆和外伸杆实现二维激振运动，外伸杆的运动带动手爪，从而带动树的侧枝振动，掉入网兜的水果滚落到位于导轨下方的收集箱内。其中，二维激振运动的轨迹为二维平面内的内凹三角形轨迹，内凹三角形轨迹包括首尾依次相连且弧长相等的三条内凹圆弧线段，三条内凹圆弧线段的端点位于同一圆周上。步骤4、采收结束后，收集装置中网兜的合拢：拆卸连接在两个收纳组件中远离支撑架的那根支撑杆上的铁丝，将网兜合拢，两个收纳组件的支撑杆分别滑动至导轨两侧的直线段位置；按压开关板尾部，杆向上越过压开关板头部后松开压开关板，将竖杆转至与底杆呈水平状态；支撑杆收拢放置在底座支架上；拆卸收集箱。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术采用新型二维激振方式，即通过两对啮合的齿轮副实现手爪在二维平面内的内凹三角形轨迹振动方式，并通过可调速汽油机改变转速从而改变啮合副齿轮传动的频率，在满足激振振幅的前提下，利用内凹三角形轨迹拐点处加速度急剧变化的特性，使得手爪在内凹三角形轨迹拐点处的激振力满足果实下落的最小激振力，从而实现振动采摘，而在内凹三角形轨迹其它点处手爪加速度较小，对树的侧枝枝干和主杆的损伤均较小；由于是垂直于侧枝方向的二维平面内的激振轨迹，侧枝上所有方位的果实均能因受到垂直于侧枝方向的激振力而下落，从而提高果实的回收率。(2)本专利技术采用中控台组件，将操作集中在机构的后方，便于操作人员的操作，也起到了保护操作人员的作用。(3)本专利技术起到辅助采摘，解放劳动力的作用，适合于生产实践。附图说明图1是本专利技术的整体结构立体图；图2-1是本专利技术中动力装置的装配示意图；图2-2是本专利技术中主动带轮、同步带和从动带轮的装配示意图；图3是本专利技术中激振装置的装配图；图4是本专利技术中车架组件的结构立体图；图5是本专利技术中丝杠装置与激振装置的传动示意图；图6是本专利技术中收集装置的装配立体图；图7是本专利技术中支撑架的结构立体图；图8是本专利技术中末端夹持装置的装配立体图；图9是本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.双行星轮系式枣子振动采收机，包括动力装置、激振装置、末端夹持装置、收集装置、丝杠装置和车架组件，其特征在于：所述的动力装置包括调速汽油机、主动带轮、同步带、从动带轮和输出轴；调速汽油机的底座固定在型材架顶部；动力输入轴与调速汽油机的输出轴固联，并通过滚动轴承支承在型材架上；两个主动带轮均固定在动力输入轴上，每个主动带轮与一个从动带轮通过一根同步带连接；两个从动带轮固定在两根输出轴上；两根输出轴与动力输入轴的中心距相等；所述的激振装置包括激振组件、输出杆和激振传动箱；激振组件包括行星架、偏心立柱、内齿圈、齿轮、转盘和圆柱形立柱；所述的圆柱形立柱固定在行星架一端；齿轮与圆柱形立柱构成转动副，并与内齿圈啮合；转盘固定在齿轮上，且与齿轮同轴设置；偏心立柱偏心固定在转盘上；两个激振组件的内齿圈均固定在激振传动箱上；两个激振组件的偏心立柱与输出杆间距开设的两个圆柱孔分别构成转动副；两个激振组件的行星架另一端与动力装置的两根输出轴分别固定；输出轴与卧式轴承座构成转动副；卧式轴承座固定在激振传动箱上；动力装置的型材架底部固定在激振传动箱上；所述的末端夹持装置设置在输出杆顶端；所述的车架组件包括万向轮、中控台组件和底座；中控台组件固定在底座上；底座底部铰接有四个万向轮；所述的丝杠装置包括联轴器、传动轴、万向节、丝杆、底板、底座光轴、限位销、支撑板、底板光轴、丝杆轴承座、导向光轴、底座轴承、光轴轴承和导轨滑块；所述的底座光轴与激振装置的激振传动箱底部固定，并通过底座轴承支承在底座上；底板光轴通过底板轴承支承在底板上；两个支撑板对称设置在激振传动箱两侧，一端均与底板光轴固定，另一端分别通过一个限位销与激振传动箱铰接；一根水平设置的传动轴与一根竖直设置的传动轴通过万向节连接，水平设置的传动轴通过底座轴承支承在底座上；竖直设置的传动轴与车架组件的中控台组件构成转动副；手轮固定在竖直设置的传动轴上；丝杆与水平设置的传动轴通过联轴器连接；丝杆支承在丝杆轴承座上；丝杆轴承座均固定在底座上；等距固定在底板上的三个导轨滑块中，中间的导轨滑块与丝杆构成螺旋副；两侧的两个导轨滑块与两根导向光轴分别构成滑动副；两根导向光轴均通过光轴轴承支承在底座上；所述的收集装置包括导轨、收纳组件、网兜和支撑架；所述的导轨包括一体成型的弧线段和直线段；两个直线段设置在弧线段两端，且固定在底座两侧；所述的支撑架包括底杆、竖杆、斜杆和开关板；底杆与竖杆一端端部铰接；斜杆一端与底杆中部铰接，另一端与滑杆固定；滑杆与竖杆的滑槽构成滑动副；开关板中部与竖杆铰接；扭簧一端抵住开关板尾端，另一端抵住固定在竖杆侧壁的伸出杆；伸出杆与滑槽之间设有间距；滑杆位于竖杆的滑槽最底部时，开关板头端抵住滑杆，且底杆与竖杆竖直设置；两个支撑架的底杆固定在底座两侧；所述的收纳组件包括两根支撑杆，两根支撑杆底端均与导轨构成滑动副；两个收纳组件设置在底座两侧，每个收纳组件的两根支撑杆之间以及靠近支撑架的那根支撑杆与对应侧支撑架的竖杆之间挂有网兜；两个收纳组件中远离支撑架的那根支撑杆均开设有连接孔；所述的末端夹持装置包括外伸杆、手刹和手爪；外伸杆底端与激振装置的输出杆固定，顶端与手爪的安装块固定；手爪的两个活动爪张开由手刹经穿在外伸杆内的钢丝绳控制，两个活动爪闭合由连接两个活动爪的弹簧控制；手刹设置在中控台组件上。...

【技术特征摘要】
1.双行星轮系式枣子振动采收机，包括动力装置、激振装置、末端夹持装置、收集装置、丝杠装置和车架组件，其特征在于：所述的动力装置包括调速汽油机、主动带轮、同步带、从动带轮和输出轴；调速汽油机的底座固定在型材架顶部；动力输入轴与调速汽油机的输出轴固联，并通过滚动轴承支承在型材架上；两个主动带轮均固定在动力输入轴上，每个主动带轮与一个从动带轮通过一根同步带连接；两个从动带轮固定在两根输出轴上；两根输出轴与动力输入轴的中心距相等；所述的激振装置包括激振组件、输出杆和激振传动箱；激振组件包括行星架、偏心立柱、内齿圈、齿轮、转盘和圆柱形立柱；所述的圆柱形立柱固定在行星架一端；齿轮与圆柱形立柱构成转动副，并与内齿圈啮合；转盘固定在齿轮上，且与齿轮同轴设置；偏心立柱偏心固定在转盘上；两个激振组件的内齿圈均固定在激振传动箱上；两个激振组件的偏心立柱与输出杆间距开设的两个圆柱孔分别构成转动副；两个激振组件的行星架另一端与动力装置的两根输出轴分别固定；输出轴与卧式轴承座构成转动副；卧式轴承座固定在激振传动箱上；动力装置的型材架底部固定在激振传动箱上；所述的末端夹持装置设置在输出杆顶端；所述的车架组件包括万向轮、中控台组件和底座；中控台组件固定在底座上；底座底部铰接有四个万向轮；所述的丝杠装置包括联轴器、传动轴、万向节、丝杆、底板、底座光轴、限位销、支撑板、底板光轴、丝杆轴承座、导向光轴、底座轴承、光轴轴承和导轨滑块；所述的底座光轴与激振装置的激振传动箱底部固定，并通过底座轴承支承在底座上；底板光轴通过底板轴承支承在底板上；两个支撑板对称设置在激振传动箱两侧，一端均与底板光轴固定，另一端分别通过一个限位销与激振传动箱铰接；一根水平设置的传动轴与一根竖直设置的传动轴通过万向节连接，水平设置的传动轴通过底座轴承支承在底座上；竖直设置的传动轴与车架组件的中控台组件构成转动副；手轮固定在竖直设置的传动轴上；丝杆与水平设置的传动轴通过联轴器连接；丝杆支承在丝杆轴承座上；丝杆轴承座均固定在底座上；等距固定在底板上的三个导轨滑块中，中间的导轨滑块与丝杆构成螺旋副；两侧的两个导轨滑块与两根导向光轴分别构成滑动副；两根导向光轴均通过光轴轴承支承在底座上；所述的收集装置包括导轨、收纳组件、网兜和支撑架；所述的导轨包括一体成型的弧线段和直线段；两个直线段设置在弧线段两端，且固定在底座两侧；所述的支撑架包括底杆、竖杆、斜杆和开关板；底杆与竖杆一端端部铰接；斜杆一端与底杆中部铰接，另一端与滑杆固定；滑杆与竖杆的滑槽构成滑动副；开关板中部与竖杆铰接；扭簧一端抵住开关板尾端，另一端抵住固定在竖杆侧壁的伸出杆；伸出杆与滑槽之间设有间距；滑杆位于竖杆的滑槽最底部时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙良，蒋奕晨，陈培杰，连山，马培峰，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33