一种可根土分离的黄连振动挖掘装置

本发明涉及农业机械，特别是涉及一种可根土分离的黄连振动挖掘装置。

背景技术：

1、黄连是一种常见的根茎类中药材，其药效显著，用途广泛，每年市需求量可以达到1900吨左右，随着中药材的不断发展和国际植物药市场的持续增长，黄连的需求量还会不断增加。黄连喜高寒冷凉环境，喜阴湿，忌强光直射和高温干燥，因此为保证良好的生长效果，黄连一般种植在阴山坡地上，这种特殊的种植环境对机械的利用产生了极大的困难。目前，黄连收获普遍以人工采挖为主、人工根土分离为主，人工人力作业带来的成本和效率问题严重制约了黄连产业的发展，并且作业生产率低、劳动强度大，生产成本高。

2、因此，本领域技术人员致力于开发一种可自动进行根土分离的黄连振动挖掘装置。

技术实现思路

1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明公开了一种可根土分离的黄连振动挖掘装置，所要解决的技术问题是提供一种可自动进行根土分离的黄连振动挖掘装置。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种可根土分离的黄连振动挖掘装置，包括机架，所述机架的底部设有根土分离机构，机架底部的一端转动设有偏心轴，所述偏心轴上安装有旋转挖掘机构；所述旋转挖掘机构包括套设于所述偏心轴外的圆管，所述根土分离机构的一端与所述圆管连接，圆管上均布有沿轴向的若干列挖掘铲栅条，以偏心轴回转中心a为原点建立笛卡尔坐标系，挖掘铲栅条尖端上的c点的运动轨迹方程为：

3、

4、其中，

5、xc为挖掘铲栅条尖端上的c点的横坐标值，

6、yc为挖掘铲栅条尖端上的c点的纵坐标值，

7、ab为偏心轴的偏心距，简化为曲柄ab，记ab的长度为l1，

8、bc为旋转挖掘铲栅条的任意一条，记bc的长度为l2，

9、设ac之间的距离为l3；

10、θ1为ab与x轴的正向夹角，

11、θ2为挖掘铲栅条bc与x轴的正向夹角，

12、v为挖掘装置的前进速度，

13、t为挖掘装置的前进时间，

14、偏心轴的角速度为ω1，θ1＝ω1t，

15、挖掘铲栅条的角速度为ω2，θ2＝ω2t；

16、据封闭图形abc建立位置矢量方程：

17、ab+bc＝ac

18、将矢量方程转化为解析式，可得：

19、

20、由此可以得出以上挖掘铲栅条尖端上的c点的运动轨迹方程。

21、优选的，所述根土分离机构包括栅条状的根土分离筛，所述根土分离筛与所述挖掘铲栅条相互交错。

22、优选的，所述根土分离筛的外侧设有一边开口的矩形边框，所述边框开口的一端与所述圆管转动连接，边框的另一端通过旋转支撑件与所述机架转动连接。根土分离筛在靠近边框的开口的一侧为具有开口的栅条状，这样根土分离筛可以与所述挖掘铲栅条相互交错。

23、优选的，所述旋转支撑件包括连接杆，所述连接杆的两端分别固接有第一连接柱和第二连接柱，第一连接柱和第二连接柱的轴向中心线均与连接杆的轴向中心线相垂直，所述第一连接柱的两端与所述机架转动配合，所述第二连接柱的两端安装有轴承，且所述轴承均与所述边框固定连接。这样，可以使根土分离筛转动并与作业地面倾斜呈一定角度，根土分离筛的筛面与作业地面夹角为0～45°，在偏心轴振动的带动下，可以有效的分筛土壤，同时能将筛面上的根土混合体沿倾斜的筛面进行输送。

24、优选的，所述挖掘铲栅条包括沿所述圆管径向的第一杆部，所述第一杆部的末端一体设置有与第一杆部呈夹角α的第二杆部，且所述第二杆部与第一杆部位于同一径向平面内，所述夹角α的大小为100～130°。所有的挖掘铲栅条的第二杆部的弯折方向一致，均向挖掘装置行进的方向弯折，便于进行入土挖掘。

25、优选的，所述偏心轴包括转轴，所述转轴的两端分别连接有偏心杆轴，所述偏心杆轴通过轴承与轴承座连接，一端的偏心杆轴通过从动带轮与转动驱动电机连接。采用皮带传动能够起到一定的缓冲作用，防止在动力传递过程中因为振动交变载荷造成零件的过早损坏。

26、优选的，所述机架的下方设有四个行走轮。

27、优选的，所述机架上设有主驱动电机，所述主驱动电机的输出轴通过带轮组件与所述圆管和所述行走轮的后轮轮轴动力连接。具体的，电机的输出轴通过带轮和皮带与设于圆管外的带轮连接，且电机的输出轴还通过带轮和皮带与设于后轮轮轴上的带轮连接，从而使挖掘装置在行进中进行挖掘。

28、优选的，所述机架的前端设有栅条围挡。在栅条围挡的阻挡作用下，旋转挖掘铲条连续的将黄连根系挖出并向后抛掷到根土分离筛上，抛掷和振动瞬间的冲击作用能在不损伤根系的情况下，最大限度地破碎土块，提高根土分离效率。

29、本发明的有益效果是：

30、通过偏心轴的设置，偏心轴可进行高速偏心转动，产生振动，即在轴上产生圆周方向的振动，其振动频率为20～40hz。振动通过固定在偏心轴上的轴承传递给旋转挖掘机构的圆管，带动挖掘铲栅条产生旋转运动，同时，还带动根土分离机构产生振动，可初步分离黄连与土壤，即旋转挖掘铲栅条和根土分离机构均会产生振动，可同时实现黄连高效采挖和自动进行根土分离。另外，还可以通过建立运动轨迹方程，得知挖掘铲栅条尖端上的点的运动轨迹方程，因此可以提前预估挖掘铲栅条的入土深度、挖掘深度等数值，可以根据不同大小的黄连的挖掘需求、不同土壤松紧程度、挖掘装置的行进速度等综合调节挖掘铲栅条的运动轨迹，实现精准挖掘。

技术特征：

1.一种可根土分离的黄连振动挖掘装置，其特征在于：包括机架(1)，所述机架(1)的底部设有根土分离机构(2)，机架(1)底部的一端转动设有偏心轴(3)，所述偏心轴(3)上安装有旋转挖掘机构(4)；所述旋转挖掘机构(4)包括套设于所述偏心轴(3)外的圆管(41)，所述根土分离机构(2)的一端与所述圆管(41)连接，圆管(41)上均布有沿轴向的若干列挖掘铲栅条(42)，以偏心轴(3)回转中心a为原点建立笛卡尔坐标系，挖掘铲栅条(42)尖端上的c点的运动轨迹方程为：

2.如权利要求1所述的可根土分离的黄连振动挖掘装置，其特征在于：所述根土分离机构(2)包括栅条状的根土分离筛(21)，所述根土分离筛(21)与所述挖掘铲栅条(42)相互交错。

3.如权利要求2所述的可根土分离的黄连振动挖掘装置，其特征在于：所述根土分离筛(21)的外侧设有边框(22)，所述边框(22)的一端与所述圆管(41)转动连接，边框(22)的另一端通过旋转支撑件(23)与所述机架(1)转动连接。

4.如权利要求3所述的可根土分离的黄连振动挖掘装置，其特征在于：所述旋转支撑件(23)包括连接杆(231)，所述连接杆(231)的两端分别固接有第一连接柱(232)和第二连接柱(233)，所述第一连接柱(232)的两端与所述机架(1)转动配合，所述第二连接柱(233)的两端安装有轴承，且所述轴承均与所述边框(22)固定连接。

5.如权利要求1所述的可根土分离的黄连振动挖掘装置，其特征在于：所述挖掘铲栅条(42)包括沿所述圆管(41)径向的第一杆部(421)，所述第一杆部(421)的末端一体设置有与第一杆部(421)呈夹角α的第二杆部(422)，且所述第二杆部(422)与第一杆部(421)位于同一径向平面内，所述夹角α的大小为100～130°。

6.如权利要求3所述的可根土分离的黄连振动挖掘装置，其特征在于：所述偏心轴(3)包括转轴(31)，所述转轴(31)的两端分别连接有偏心杆轴(32)，所述偏心杆轴(32)通过轴承与轴承座(33)连接，一端的偏心杆轴(32)通过从动带轮与转动驱动电机(51)连接。

7.如权利要求1所述的可根土分离的黄连振动挖掘装置，其特征在于：所述机架(1)的下方设有行走轮(11)。

8.如权利要求7所述的可根土分离的黄连振动挖掘装置，其特征在于：所述机架(1)上设有主驱动电机(52)，所述主驱动电机(52)的输出轴通过带轮组件与所述圆管(41)和所述行走轮(11)的后轮轮轴动力连接。

9.如权利要求1所述的可根土分离的黄连振动挖掘装置，其特征在于：所述机架(1)的前端设有栅条围挡(12)。

技术总结本发明公开了一种可根土分离的黄连振动挖掘装置，包括机架，机架的底部设有根土分离机构及转动设有偏心轴，偏心轴上安装有旋转挖掘机构；旋转挖掘机构包括套设于偏心轴外的圆管，圆管上均布有沿轴向的若干列挖掘铲栅条，以偏心轴回转中心A为原点建立笛卡尔坐标系，挖掘铲栅条尖端上的C点的运动轨迹方程为：其中，AB为偏心轴的偏心距，长度为l<subgt;1</subgt;；BC为旋转挖掘铲栅条的任意一条，长度为l<subgt;2</subgt;；θ<subgt;1</subgt;为曲柄AB与x轴的正向夹角，θ<subgt;2</subgt;为挖掘铲栅条BC与x轴的正向夹角，v为挖掘装置的前进速度，t为挖掘装置的前进时间，偏心轴的角速度为ω<subgt;1</subgt;，θ<subgt;1</subgt;＝ω<subgt;1</subgt;t，挖掘铲栅条的角速度为ω<subgt;2</subgt;，θ<subgt;2</subgt;＝ω<subgt;2</subgt;t。本发明解决的技术问题是开发一种可自动进行根土分离的黄连振动挖掘装置。技术研发人员：曾百功,邓斌,李敏,赵世龙,姚亮华,王跃,康杰,关正军,谢守勇受保护的技术使用者：西南大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11