專利名稱：具有仿生幾何結(jié)構(gòu)表面的玉米摘穗輥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于玉米收獲機(jī)的臥式摘穗輥，屬于農(nóng)業(yè)機(jī)械中的玉米收獲機(jī)械。
技術(shù)背景-目前玉米收獲機(jī)上的摘穗裝置最常使用的臥式摘穗輥，其表面具有龍爪式摘穗鉤且摘 穗輥表面光滑的結(jié)構(gòu)，此外還有立式摘穗輥和板式摘穗等方式的摘穗結(jié)構(gòu)。立式摘穗輥結(jié) 構(gòu)由于機(jī)構(gòu)復(fù)雜，重量大，多年來已經(jīng)很少有產(chǎn)品應(yīng)用。板式摘穗結(jié)構(gòu)多用于自走式玉米 收獲機(jī)上，其優(yōu)點是對玉米穗的啃傷小，缺點是斷莖率高，使得后續(xù)處理的故障率增高。 臥式摘穗輥多用于背負(fù)式玉米收獲機(jī)上，優(yōu)點是斷莖率低，缺點是對玉米穗有一定程度的 啃傷。有資料表明一些研究者在摘穗輥表面采用矩陣列狀凸凹齒狀結(jié)構(gòu)，利用其對玉米莖稈的嚙咬而解決玉米莖桿在輥間容易打滑的問題。本發(fā)明申請者曾在2005年構(gòu)思出類似結(jié) 構(gòu)，但實際試驗時由于啃穗率和啃穗程度均顯著增加，缺乏應(yīng)用價值而摒棄。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的玉米收獲機(jī)上的摘穗裝置中臥式摘穗輥、立式摘穗輥和 板式摘穗等方式的摘穗結(jié)構(gòu)的不足，提供一種具有仿生幾何結(jié)構(gòu)表面的玉米摘穗輥，以實 現(xiàn)臥輥式裝置的無損傷摘穗，并減小輥式摘穗裝置重量。本發(fā)明的上述目的是這樣實現(xiàn)的，結(jié)合


如下一種具有仿生幾何結(jié)構(gòu)表面的玉米摘穗輥，它由對稱布置的一對摘穗輥組成，每個摘穗輥包括具有螺旋凸棱的導(dǎo)引錐體(1)、導(dǎo)引螺旋棱(7)的摘穗段(2)、強(qiáng)拉莖段(3)、 動力接頭(4)，所說的摘穗輥直徑采用50 60mm小直徑，摘穗段(2)的導(dǎo)引螺旋棱(7) 采用兩條寬凸棱，摘穗段(2)的光滑圓柱表面上設(shè)有沿輥軸軸線呈螺旋形排布的小單元 體。所說的小單元體為圓頭釘型凸包或凹坑或安裝在較高一側(cè)的摘穗輥表面上的單元體 為圓頭釘型凸包，安裝在較低一側(cè)的摘穗輥表面上的單元體為圓頭釘型凹坑。所說的圓頭釘型凸包在摘穗段(2)的圓柱面的展開表面上呈近似正三角形分布，凸 包間距為12~15 mm，凸包高度為1~3 mm。所說的摘穗輥的前端裝有用于調(diào)整兩個摘穗輥之間間隙的可調(diào)前軸承(5)，可調(diào)前軸 承(5)固定安裝在機(jī)架上。
所說的摘穗輥中一個摘穗輥的螺旋寬凸棱應(yīng)對準(zhǔn)另一個摘穗輥的螺旋寬凸棱空隙間 凸包或凹坑。本發(fā)明的技術(shù)思路是在保持摘穗輥對玉米莖稈攫取能力的條件下，減小摘穗輥對玉米 果穗的攫取能力，這是設(shè)計摘穗輥的準(zhǔn)則。根據(jù)玉米摘穗輥基本工作原理，減小摘穗輥對 玉米果穗的攫取能力的途徑主要是減小摘穗輥直徑。而摘穗輥直徑的減小伴隨的是摘穗輥 對玉米莖稈攫取能力的減小，這不符合上述摘穗輥設(shè)計的準(zhǔn)則。要想在減小摘穗輥直徑后 仍然能保持對玉米莖稈的攫取能力，解決這一問題的思路是采取特殊結(jié)構(gòu)增加摘穗輥與玉 米莖稈的當(dāng)量摩擦系數(shù)。本發(fā)明在光滑圓柱表面設(shè)計了圓頭釘型凸包，也可以是凹坑結(jié)構(gòu)，依靠仿生幾何結(jié)構(gòu) 表面的結(jié)構(gòu)起到增大摘穗輥對玉米植株莖稈當(dāng)量摩擦系數(shù)，從而有效地增加摘穗輥對玉米 莖稈的攫取能力。同時采取減小摘穗輥直徑的措施，有效減小摘穗輥對玉米穗的攫取能力， 從而減輕或避免對果穗的啃傷。實際試驗表明，在保證不損傷玉米穗的前提下，可以減小 目前使用的龍爪式摘穗輥直徑(80-90 mm)到摘穗輥直徑50~60 mm，摘穗輥直徑減小 35 %左右。本發(fā)明從實際出發(fā)，考慮到了玉米收獲機(jī)工作連續(xù)性等工程問題。設(shè)計的新型仿生幾 何結(jié)構(gòu)表面結(jié)構(gòu)沿摘穗輥軸線呈螺旋分布，在攫取莖稈后拉莖的同時起到向后輸送莖稈的 作用?？紤]到這些表面結(jié)構(gòu)對玉米莖稈的輸送能力有限，保留設(shè)計了螺旋凸棱結(jié)構(gòu)，但較 普通結(jié)構(gòu)背寬而棱低，既保持了對攫取莖稈的后向輸送能力，又減少了啃穗和咬斷莖稈的 可能性。實踐表明了這一設(shè)計的必要性，特別是對于采用凹坑結(jié)構(gòu)表面時更為重要。本發(fā)明為一種具有仿生幾何結(jié)構(gòu)表面的玉米摘穗輥結(jié)構(gòu)，可以大大減小上述臥式摘穗 輥對玉米果穗的啃傷率高的缺點。它是在普通摘穗輥的外接結(jié)構(gòu)基本不變的條件下，進(jìn)行 了關(guān)鍵性的技術(shù)革新創(chuàng)造，既有效地增加摘穗輥對玉米莖稈的攫取能力，又減小摘穗輥對 玉米果穗的啃傷問題。本發(fā)明從仿生工程學(xué)角度探索了表面結(jié)構(gòu)對摘穗輥表面與玉米莖稈 之間摩擦力的影響，并從實際出發(fā)，考慮了玉米摘穗輥工作連續(xù)性方面的工程問題，構(gòu)建 了新穎獨特的新型玉米摘穗輥結(jié)構(gòu)，可應(yīng)用于玉米收獲機(jī)割臺的臥輥式摘穗裝置以及板式 拉莖裝置中。

圖1是摘穗機(jī)構(gòu)工作原理圖； 圖2是摘穗輥表面結(jié)構(gòu)；圖中l(wèi).導(dǎo)引錐體2.摘穗段3.強(qiáng)拉莖段4.動力接頭5.可調(diào)前軸承6.仿生幾何 結(jié)構(gòu)表面結(jié)構(gòu)7.導(dǎo)引螺旋寬凸棱8.玉米莖稈。圖3是摘穗輥表面具體結(jié)構(gòu)及分布參數(shù)，其中圖3 (a)凸包的圓周分布圖； 圖3 (b)凸包單體結(jié)構(gòu)圖；圖； 圖3 (C)凸包的軸面分布圖；圖3 (d)凸包分布展開圖。其中《——摘穗輥中徑，《=(2) + ￡/)/2; Z)------摘穗輥大徑；d……摘穗輥小徑； 丄------摘穗段長度；/ ——凸包高度； --—--凸包錐角； r——凸包頂球半徑。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖所示實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體內(nèi)容。 實施例一本例的具有仿生幾何結(jié)構(gòu)表面結(jié)構(gòu)新型玉米摘穗輥的具體結(jié)構(gòu)由圖1、圖2與圖3示 出。該例的這種新型玉米摘穗輥，其結(jié)構(gòu)特點是該摘穗輥小徑輥面分布有沿輥軸軸線呈螺旋形排布的凸包型結(jié)構(gòu)，和兩條螺旋寬凸棱(凸棱寬度15~20 mm)。具體結(jié)構(gòu)為單個摘穗輥的小徑輥圓柱面分布的凸包型結(jié)構(gòu)在該圓柱面的展開表面上呈近似正三角形分布，凸包間距12-15 mm，凸包高度為1~3 mm。應(yīng)用在玉米收獲機(jī)上時，成對安裝在玉 米割臺機(jī)架的相應(yīng)位置;在每個摘穗輥的拉莖段尾端具有通用的與機(jī)架上傳動裝置連接的 動力接頭結(jié)構(gòu)(本例未圖示)，連接后可由傳動齒輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動該對摘穗輥繞軸相對向下轉(zhuǎn) 動；摘穗輥的前端具有可固定安裝在機(jī)架上的可調(diào)前軸承5，兩個摘穗輥之間的間隙可由 調(diào)節(jié)前軸承之間距離實現(xiàn)。在成對安裝摘穗輥時， 一個摘穗輥的螺旋寬凸棱應(yīng)該對準(zhǔn)另一 個摘穗輥的螺旋寬凸棱空隙間凸包。 實施例二本例的具有仿生幾何結(jié)構(gòu)表面結(jié)構(gòu)新型玉米摘穗輥的具體結(jié)構(gòu)由圖1、圖2與圖3示
出。本例所述的具有仿生幾何結(jié)構(gòu)表面結(jié)構(gòu)新型玉米摘穗輥與例一不同的是該例的仿生 幾何結(jié)構(gòu)表面結(jié)構(gòu)為沿輥軸軸線呈螺旋形排布的凹坑型結(jié)構(gòu)。其余部分與實施例一中所述 的相同。實施例三本例的具有仿生幾何結(jié)構(gòu)表面結(jié)構(gòu)新型玉米摘穗輥的具體結(jié)構(gòu)由圖1、圖2與圖3示 出。本例所述的具有仿生幾何結(jié)構(gòu)表面結(jié)構(gòu)新型玉米摘穗輥與例一和例二不同的是該例 的仿生幾何結(jié)構(gòu)表面結(jié)構(gòu)為沿輥軸軸線呈螺旋形排布的凸包/凹坑型結(jié)構(gòu)，即安裝在較高 一側(cè)的摘穗輥表面沿輥軸軸線呈螺旋形排布的凸包型結(jié)構(gòu)，安裝在較低一側(cè)的摘穗輥表面 沿輥軸軸線呈螺旋形排布的凹坑型結(jié)構(gòu)。其余部分與實施例一中所述的相同。
權(quán)利要求
1、一種具有仿生幾何結(jié)構(gòu)表面的玉米摘穗輥，它由對稱布置的一對摘穗輥組成，每個摘穗輥包括具有螺旋凸棱的導(dǎo)引錐體(1)、設(shè)有導(dǎo)引螺旋棱(7)的摘穗段(2)、強(qiáng)拉莖段(3)、動力接頭(4)，其特征在于所說的摘穗輥直徑采用50～60mm小直徑，所說的摘穗段(2)的導(dǎo)引螺旋棱(7)采用兩條寬為15～20mm的凸棱，所說的摘穗段(2)的光滑圓柱表面上設(shè)有沿輥軸軸線呈螺旋形排布的小單元體。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有仿生幾何結(jié)構(gòu)表面的玉米摘穗輥，其特征在于所說的 小單元體為圓頭釘型凸包或凹坑，或安裝在較高一側(cè)的摘穗輥表面上的單元體為圓頭釘型凸包，安裝在較低一側(cè)的摘穗輥表面上的單元體為圓頭釘型凹坑。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有仿生幾何結(jié)構(gòu)表面的玉米摘穗輥，其特征在于所說的 圓頭釘型凸包或凹坑在摘穗段(2)的圓柱面的展開表面上呈近似正三角形分布，凸包間 距為12~15 mm，凸包高度為1~3 mm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有仿生幾何結(jié)構(gòu)表面的玉米摘穗輥，其特征在于所說的 摘穗輥的前端裝有用于調(diào)整兩個摘穗輥之間間隙的可調(diào)前軸承(5)，可調(diào)前軸承(5)固 定安裝在機(jī)架上。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有仿生幾何結(jié)構(gòu)表面的玉米摘穗輥，其特征在于所說的 摘穗輥中一個摘穗輥的螺旋凸棱應(yīng)對準(zhǔn)另一個摘穗輥的螺旋凸棱空隙間凸包或凹坑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于玉米收獲機(jī)的具有仿生幾何結(jié)構(gòu)表面的玉米摘穗輥，屬于農(nóng)業(yè)機(jī)械中的玉米收獲機(jī)械。它由對稱布置的一對摘穗輥組成，每個摘穗輥包括具有螺旋凸棱的導(dǎo)引錐體(1)、導(dǎo)引螺旋棱(7)的摘穗段(2)、強(qiáng)拉莖段(3)、動力接頭(4)，所述說的摘穗輥直徑采用50～60mm小直徑，摘穗段(2)的導(dǎo)引螺旋棱(7)采用兩條寬為15～20mm的凸棱，摘穗段(2)的光滑圓柱表面上設(shè)有沿輥軸軸線呈螺旋形排布的小單元體。本發(fā)明為一種具有仿生幾何結(jié)構(gòu)表面的玉米摘穗輥結(jié)構(gòu)，本發(fā)明可以實現(xiàn)臥輥式裝置的無損傷摘穗，并減小輥式摘穗裝置重量。
文檔編號A01D45/00GK101116392SQ20071005608
公開日2008年2月6日 申請日期2007年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月18日
發(fā)明者金 佟, 江 周, 孫霽宇, 張惠明, 賀俊林, 閆久林, 陳東輝, 馬云海 申請人:吉林大學(xué)