一种适用于高杆作物的分段式收获装置及控制方法

本发明属于农机设备，特别涉及一种适用于高杆作物的分段式收获装置及控制方法。

背景技术：

1、高杆作物包含有芦苇、甘蔗、高粱等，目前虽然有专门的甘蔗联合收获机，但是其结构较为复杂，且成本很高，而对于芦苇，大多通过改造传统收获机进行收获，高粱则是通过传统的稻麦收获机进行收获，但这样会存在传统收获机整体收获高度不足，导致损失偏大等问题，并且像高粱这类作物，不仅其籽粒可以作为粮食，茎秆也可作为制造物件的原材料，但传统高杆作物收获机收获作物时，大多为整杆收获，收获后的顶部与尾部要么直接粉碎造成浪费，要么需要另外加工处理，大大提高了收获成本，降低收获质量。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明的一个目的是提供一种适用于高杆作物的分段式收获装置，可以实现高杆作物的分段收获，提高收获效率与收获质量。本发明的另一个目的是提供一种适用于高杆作物的分段式收获装置的控制方法。

2、注意，这些目的的记载并不妨碍其他目的的存在。本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的。可以从说明书、附图、权利要求书的记载中抽取上述目的以外的目的。

3、本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

4、一种适用于高杆作物的分段式收获装置，包括切割装置、输送夹持装置、顶部切割导流装置和底部切割粉碎装置；

5、两组所述切割装置对称布置在输送夹持装置前部，两组切割装置反向运动用于对作物进行切割收获并从两个切割装置之间进入输送夹持装置；

6、所述顶部切割导流装置位于输送夹持装置后上方，用于对作物茎秆顶部进行切割并导流；

7、所述底部切割粉碎装置位于输送夹持装置后下方，用于对作物茎秆底部进行切割并粉碎。

8、上述方案中，所述切割装置包括第一圆盘割刀、第一驱动装置、链条、链轮、传动轴和横向拨送装置；

9、多个所述第一圆盘割刀安装在链条上，每个第一圆盘割刀分别设有第一驱动装置，第一驱动装置用于驱动第一圆盘割刀自转；所述链条位于横向拨送装置的下方，链条与链轮啮合，链轮与传动轴的一端连接，传动轴的另一端与拨送装置连接。

10、进一步的，所述横向拨送装置包括第二驱动装置、拨送装置传动带轮、下拨齿、上拨齿、拨送装置固定支架、拨送装置皮带；

11、所述拨送装置皮带的上部设有多个上拨齿，下部设有多个下拨齿，上拨齿和下拨齿的位置对应；拨送装置皮带内侧与拨送装置传动带轮接触，所述拨送装置传动带轮与传动轴的另一端连接，第二驱动装置与拨送装置传动带轮连接，第二驱动装置用于驱动拨送装置传动带轮带动拨送装置皮带转动，从而带动下拨齿、上拨齿横向运动；第二驱动装置还用于将动力通过传动轴传送到链轮带动链条转动，从而带动第一圆盘割刀横向转动。

12、上述方案中，所述顶部切割导流装置包括第二圆盘割刀、第三驱动装置、拨杆轮、支撑架、物料输送板、引流板；

13、所述第二圆盘割刀、第三驱动装置、拨杆轮、物料输送板、引流板均分别安装在支撑架上；所述第二圆盘割刀位于输送夹持装置后上方，第二圆盘割刀与第三驱动装置连接，第三驱动装置驱动第二圆盘割刀旋转对作物顶部进行切割，拨杆轮位于第二圆盘割刀的上方，拨杆轮与拨杆轮驱动机构连接；物料输送板位于第二圆盘割刀的后方，引流板位于物料输送板的侧边，物料输送板用于将第二圆盘割刀切割下的物料输送到引流板上。

14、进一步的，所述支撑架为可升降支撑架。

15、上述方案中，所述引流板下方接粉碎机构或者料箱。

16、上述方案中，所述底部切割粉碎装置包括底部物料输送带、底部物料输送带带轮、粉碎刀组、粉碎刀组驱动装置、带轮驱动装置和第三圆盘割刀；

17、所述第三圆盘割刀位于输送夹持装置后下方，用于对作物底部进行切割，底部物料输送带位于第三圆盘割刀的前下方，粉碎刀组位于底部物料输送带的前方，粉碎刀组驱动装置与粉碎刀组连接，所述底部物料输送带的内侧与底部物料输送带带轮接触，底部物料输送带带轮与粉碎刀组驱动装置连接；底部物料输送带用于将第三圆盘割刀切割下的物料输送到粉碎刀组，粉碎刀组将物料粉碎。

18、上述方案中，还包括控制系统和检测机构；

19、所述检测机构包括第一转速传感器、第二转速传感器和第三转速传感器，所述第一转速传感器用于测量第一圆盘割刀的转速，第二转速传感器用于测量传动轴的转速，第三转速传感器用于测量收获机的前进速度；第一转速传感器、第二转速传感器和第三转速传感器分别与控制系统连接，并将检测值传递给控制系统，控制系统将第一圆盘割刀的转速、传动轴的转速的检测值与预设值进行对比，当检测值与预设值不相等时，控制第一驱动装置调整第一圆盘割刀的转速，控制第二驱动装置调整链轮的转速。

20、进一步的，所述控制系统的预设值通过以下速度匹配数学模型计算：

21、

22、

23、其中，n1为第一圆盘割刀的自转速度预设值，n2为链轮的转速预设值，vm为收获机的前进速度，α为茎秆比例因子，r为作物茎秆半径，r为第一圆盘割刀的半径，r0为稻麦作物的茎秆半径，r1为链轮的半径。

24、一种根据所述适用于高杆作物的分段式收获装置的控制方法，包括以下步骤：

25、所述切割装置的第一圆盘割刀反向运动对作物进行切割，上拨齿和下拨齿将切割后的作物进行横向拨送至输送夹持装置；

26、所述顶部切割导流装置的第二圆盘割刀对作物茎秆顶部进行切割，拨杆轮将切割后的物料拨送到物料输送板，物料输送板将物料输送到引流板，引流板完成将物料的导流；

27、所述底部切割粉碎装置对作物茎秆底部进行切割并粉碎；

28、所述检测机构的第一转速传感器测量第一圆盘割刀的转速，第二转速传感器测量传动轴的转速，第三转速传感器测量收获机的前进速度，并将检测值传递给控制系统，控制系统将第一圆盘割刀的转速、传动轴的转速的检测值与预设值进行对比，当检测值与预设值不相等时，控制第一驱动装置调整第一圆盘割刀的转速，控制第二驱动装置调整链轮的转速。

29、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

30、1.本发明可以实现分段式收获，可以去除作物的底部和顶部，对中间段进行打结，利于后续的捆扎堆放，极大程度缩短了后续工作时间，利于解决传统高杆作物收获机收获作物时，大多为整杆收获，收获后的顶部与尾部需要另外加工处理，大大提高了收获成本，降低收获质量的问题。

31、2.本发明切割装置均采用圆盘割刀，且第一圆盘割刀可实现自转调节转速，且第一圆盘割刀随着横向拨送装置“公转”运动，自转和“公转”可实现单独调速以适应不同作物的收获要求，利于保证切割的效果。

32、3.本发明底部切割粉碎装置设计安装有底部物料输送带和粉碎刀组，底部茎秆被输送至粉碎刀组直接粉碎后抛洒还田，特别是甘蔗这类含糖量较高的茎秆，直接粉碎还田作为有机质养料，还有利于环保。

33、4.本发明顶部切割导流装置将高杆作物的顶部切割后，可通过引流板引流至指定位置，例如接粉碎机构或者料箱，可进行粉碎抛洒，也可作为原料收集，例如芦苇顶部苇花可用于收集制作枕芯，甘蔗头可进行粉碎抛洒，也可以进行收集制作饲料等。

34、5.本发明可根据速度匹配数学模型进行第一圆盘割刀的自转和“公转”的转速调节，实现对作物的高效率收获，避免因收获机前进速度较快与较慢，导致漏割，其次避免因割刀转速过低，不足以切断作物茎秆，导致收获损失率增加。

35、注意，这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。本发明的一个方式并不一定必须具有所有上述效果。可以从说明书、附图、权利要求书等的记载显而易见地看出并抽出上述以外的效果。