一种油菜联合收割机的田间落粒收集方法及装置

摘要

本发明公开了一种油菜联合收割机的田间落粒收集方法及装置，解决现有油菜联合收割机收获损失过大的问题。所述收集方法包括利用负压风机提供的负压气流将收割机的割台前方秸秆间处于下落过程中的油菜籽粒经收集单体入口送入收集单体内负压腔收集起来，并通过气力式输送方式利用负压通道将收集单体负压腔内的油菜籽粒运送汇总至收割机尾部清选装置内。所述收集装置包括依次连接的可与收割机割台挂接的挂架、横向负压集流通道、收集单体和分禾扶禾板。本发明方法构思巧妙、收集效率高、排堵效果好。本发明装置结构简单、操作简便，可配装在普通收割机的割台上，有效降低油菜联合收获时的总损失率，同时使收获时间更为充裕自由。

说明书

技术领域

本发明涉及一种农业机械，具体的说是一种油菜联合收割机的田 间落粒收集装置。

背景技术

油菜是一种重要的大田经济作物。然而我国油菜种植长期处在人 工作业阶段，目前种植机械化总体水平仍然不足10%。在油菜机械种 植众多环节中，机械收获是最难实现的环节之一。油菜具有植株高大、 分枝众多且相互交织，籽粒细小，角果分布范围大、具异熟性和裂角 性等与稻麦不同的农艺和生物特性使其机械化收获损失严重，成为目 前机械收获最困难的大田作物之一。机械化收获分为分段收获和联合 收获两种方式。为提高作业效率、节省人力同时抢农时，大田种植方 式下往往更倾向于联合收获。我国油菜收获机械的研发和推广工作起 步较晚，目前获得国家准生证而商品化的各种大小型号不一的油菜联 合收割机大多是由稻麦联合收割机改型设计而来，作业性能难以满足 生产需要。对比机器作业性能参数会发现，与其他类型作物收获作业 相比，过高的收获损失率是目前国产油菜联合收割机械一直难以被广 大农户乐于接受的根本原因。最新的农业机械相关国家行业标准中， 要求合格等级产品的损失率满足水稻≤3.0％、小麦≤2.0％、大豆 ≤3.0％、玉米≤3.0％，而油菜为≤8%。清洁率/含杂率和损失率是 衡量收获作业质量的两个重要指标。油菜具有极强的异熟性和裂角 性。在采用全喂入式联合收获方式收获时，过熟角果在机械分禾、拨 禾和切割时受到牵扯撞击开裂而造成籽粒过早脱落；未熟角果在脱粒 时难以脱净而随颖壳和碎秸秆排出，或者为脱净而过度击打搓揉造成 青秸秆及角果完整性遭到破坏严重，后续分离清选难以进行。籽粒过 早脱落造成飞溅损失和割台损失，未熟角果难以脱粒造成未脱净损 失，草谷比太高且秸秆破裂造成夹带/分离损失升高，而青秸秆及角 果的破粹则导致脱出混合物含杂率、含水率升高，粘附堵塞清选筛孔 造成清选损失迅速增加甚至无法工作。过高的总损失率已成为现有传 统结构油菜联合收割机发展的顽疾。现有联合收割机的工作原理和机 构对于油菜几大生物力学特点（异熟性、裂角性、草谷比高、植株高 大且交织）的适应性较差是导致联合机收损失率高的根本原因。

上述总损失按照机器中发生位置可分为前损失和后损失两部分， 前损失即亦田间落粒损失，包括飞溅损失和割台损失两部分，而后损 失包括未脱净、分离和清选损失。后损失在总损失中所占比例最大， 主要原因在于油菜作物过高的草谷比和含水率。前损失来自于拨禾轮 的横向分禾损失、立式割刀的侧向分禾损失和水平割刀的切割损失。 前损失所占比例虽然不高，但是以牺牲后损失为代价。因为现行收获 策略在时间上是选择油菜籽荚八成熟，且多为早晚，因此含水率较高。 前损失和后损失二者之间存在一定程度上的负相关关系，即前损失较 高时，后损失往往较低，反之亦然。成熟度高的油菜田间落粒损失高， 而脱粒分离清选损失小；成熟度低的油菜田间落粒损失低，而脱粒分 离清选损失大。因此这两大环节中只要能够有效解决其中一项，即可 显著降低联合机收的损失。

现在的研究多关注后损失而轻视了前损失，与人工收获经验不无 关系。农谚中“八成黄十成收、十成黄两成丢”、“角果枇杷黄，收 割正相当”、“要不丢、早晚收”、“上白中黄下绿，收割不能过午” 等都是这种理念。事实上如果能够有效解决田间落粒损失，油菜的收 割时间可往后推移两到三天而且可在晴天正午或午后进行，这样更有 利于油菜进一步成熟并有效降低物料含水率，以有利于后续高效脱粒 和分离清选过程。

中国实用新型专利（专利号200820096462），公布了一种带有用 于侧向分禾的立式割刀及加长底板的油菜专用割台，一定程度上降低 了油菜收获田间落粒损失，但是程度有限。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构简单、操 作简便，可配装在普通的收割机上配合使用，有效降低油菜收获的损 失率，使收获时间更为充裕自由的油菜联合收割机的田间落粒收集方 法与装置。

本发明油菜联合收获时田间落粒的收集方法，利用负压风机提供 的负压气流将收割机的割台前方秸秆间处于下落过程中的油菜籽粒 经收集单体入口送入收集单体内负压腔收集起来，并通过气力式输送 方式利用负压通道将收集单体负压腔内的油菜籽粒运送汇总至收割 机尾部清选装置内。

利用正压风机提供的间歇式正压气流经正压通道、收集单体内的 正压腔吹扫收集单体入口处，排除其他物料可能造成的收集单体入口 潜在堵塞。

本发明用于上述方法的油菜联合收割机的田间落粒收集装置，包 括依次连接的可与收割机割台挂接的挂架、横向负压集流通道、收集 单体和分禾扶禾板，所述横向负压集流通道的入口与收集单体内的负 压腔连接，出口通过管道与负压风机与收割机尾部清选装置连接。

所述收集单体的外部下缘设有水平挡板，所述收集单体两侧沿水 平档板内沿上方开有与收集单体的负压腔连通的收集单体入口。

所述收集单体两侧沿水平挡板内沿上方均布有多个收集单体入 口，每个收集单体入口高2-4mm,宽8-20mm。

所述负压腔的底面中部还设有弧面朝上的纵向弧形隔板。

所述收集单体内负压腔的两侧还设有两个正压腔，所述两个正压 腔的出口分别位于收集单体两侧收集单体入口的上方附近，所述两个 正压腔的入口经正压岐管与正压风机连接。

所述正压腔的出口距离水平挡板的垂直高度为5—10mm。

调查分析发现油菜联收割中田间脱出物中95%为油菜籽粒，而体 积和重量细小的油菜籽粒非常适合气力式收集和运移。此外，油菜角 果层离地较高（500mm左右），割茬较高，因而在进行扶禾分禾后， 油菜籽溅落位置在分禾扶禾板的后方，此时采用负压集中收集转运最 为合适。本发明装置通过挂架与收割机配合安装后不会影响收割机原 有各部件的位置和功能。

实现负压收集功能是利用负压气流收集下落的油菜籽粒，再用气 力式输送的方式进行传输。具体的，利用收集单体内负压腔两侧壁下 端与水平挡板间形成的收集单体入口将落在水平挡板上的油菜籽由 收集单体入口吸入负压腔内，再通过负压管道（如横向负压集流通道） 经负压风机汇入收集装置（如收割机后部的清选室内）。所述收集单 体入口每个收集单体入口高2-4mm（距离水平档板的垂直距离）,宽 8-20mm，以保证油菜籽能尽可能顺畅的进入负压腔内而将果荚及秸秆 等潜在堵塞物阻挡在外部。进一步的，所述收集单体可并联设置有多 个，以减少能耗，提高收集效率。

所述纵向弧形隔板可以减少负压腔的截面积，在使用相同功率负 压风机的前提下，减少负压腔的截面积可以提高负压腔内的负压，另 外，由于纵向弧形隔板的两侧和顶部均为弧面，可以起到为进入收集 孔后的油菜籽导向的作用，同时弧面朝上的结构还能避免死角，防止 油菜籽在负压腔底部停留。纵向弧形隔板下缘与负压腔两侧壁下缘的 距离不大于10mm,以进一步增加结构的自身抗堵能力。

考虑到油菜籽收集过程中，可能会有尺寸相对较大的下落物在收 集单体入口处造成堵塞，因此考虑采用正压气流间歇工作的形式，清 理堵塞物，通过正压风机将正压气流经正压通道（如正压岐管）、设 于负压腔两侧的正压腔，最终由位于收集单体入口上方的正压腔出口 吹出，起到吹扫收集单体入口处堵塞物的目的。所述正压腔出口的垂 直高度应较收集孔的高，以保证正常收获时不影响收集孔收集油菜籽 的操作，在排堵时能正好将正压气流吹扫至收集单体入口处，优选所 述正压腔出口的高度优选5—10mm。，过高会降低正压作用位置的准 确性及作用强度，过低会影响负压工作时的作用区域，正压排堵可以 为间歇操作，间断供给正压气流，负压风机停止工作，正压风机工作 进行排堵；并且还可在负压腔中设置压力传感器，当发现负压异常升 高时，确认有堵塞时，负压风机停止工作，正压风机工作进行排堵， 确认排堵完成后，正压风机停止，负压风机开始工作，上述控制可人 工或通过控制器自动控制完成。

本发明中，所述收集单体的数量可根据实际需要进行并联设计， 可采用一台负压或正压风机连通相应的正压或负压的通道，也可综合 考虑能耗和压力控制的需要设计一台以上的正压或负压风机对相应 的若干个正压或负压通道提供压力，在此不作缀述。

有益效果：

1，本发明可利用负压气力式输送的方式将联合收割时落下或飞溅的 油菜籽（即单体）由收集单体入口收集，最后经负压通道输送至 收集装置，可有效减少油菜在收获过程中包括割台损失和飞溅损 失的前损失，前损失可减少50%以上，由于本装置特别适用于对 成熟度高的油菜籽的收集，因此油菜收获时间可比正常情况下推 迟1到2天或更长，或者选择晴天正午及午后进行。

2，由于收集的油菜中籽荚成熟度及籽粒出油率提高而含水量显著下 降，从而进一步使后续脱粒分离及清选工序将得以更加顺利而高 效的进行，降低脱粒分离及清选的损失率、能耗及时间，即进一 步降低了后损失，从而使油菜收获的总损失率由≤8%降至5%以下， 具有显著的技术效果。

3，本发明结构简单、操作方便、收集效果好，可与现有的各种普通 收割机的割台通过挂接或其它可实现的连接方式配合安装，提高 整机收获的综合效率，进而提高油菜机械化收获的普及度。

4，本发明方法及装置不仅适用于油菜收获，也适用于如芝麻等小粒 径农作物，具有广阔的市场应用前景。

附图说明

图1：是本发明与普通收割机的割台的安装示意图。

图2：是正压歧管的安装示意图（其中，部件间以管道连接采用 虚线连线的方式表示）。

图3：是本发明结构示意图（未示出正压风机及负压风机）。

图4：是输送单元立体图。

图5：是正压歧管立体图。

图6：是收集单体立体图。

图7：是图6中收集单体A-A的截面示意图。

其中，1-普通割台、2-正压风机、3-挂架、4-横向负压集流通道、 4.1-负压入口、4.2-负压出口、5-负压风机、6-正压歧管、6.1-出口、 6.2-入口、7-水平挡板、8-扶禾分禾板、9-收集单体、9.1-负压腔、 9.2-收集单体入口、9.3-纵向弧形隔板、9.4-正压腔、9.5-正压腔出 口、9.6-正压风机接口，9.7-负压风机接口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步解释说明：

参照图3-图7，本发明油菜联合收割机的田间落粒收集装置简称 收集装置包括与收割机的普通割台1挂接的挂架3、安装在挂架上的 横向负压集流通道4、正压歧管6及收集单体9，所述收集单体9前 端设有扶禾分禾板8。

所述收集单体9内沿轴向设有一个负压腔9.1，以及位于负压腔 9.1两侧的两个正压腔9.4，所述收集单体9的外部下缘设有水平挡 板7，所述收集单体9两侧沿水平档板7内沿上方开有多个与负压腔 9.1连通的收集单体入口9.2，每个收集单体入口9.2高2-4mm,宽 8-20mm，所述负压腔9.1底面中部设有弧面朝上的纵向弧形隔板9.3。 本实施例中，所述收集单体9有并联的多个，每个收集单体9的负压 腔9.1均经收集单体9上的负压风机接口9.7、横向负压集流通道4、 负压风机5与收割机尾部清选装置（图中未示出，如为收割机尾部的 清选室）连通，所述横向负压集流通道4具有负压入口4.1和负压出 口4.2，其负压入口4.1经管道与负压风机接口9.7连接，所述负压 出口4.2经管道与负压风机5连接。

在收集单体入口9.2上方附近的设有与正压腔连通的正压腔出 口9.5，所述正压腔出口9.5距离水平挡板的垂直高度为5-10mm，所 述两个正压腔9.5分别与收集单体9上的两个正压风机接口9.6连 通，所述正压风机接口9.6经管道（所述管道在图中仅用虚直线简单 表示）依次与正压岐管的出口6.1、正压岐管6、正压岐管的入口6.2 和正压风机2连通。本实施例中，由于收集单体9有N个，相应就有 N*2个正压腔9.5，多个正压腔9.5以并联的形式接入正压岐管。

所述挂架3可与油菜联合收割机的割台挂接。本发明并不限于上 述挂接方式，本领域技术人员还可根据需要设计出与割台连接的其它 合理的连接方式。所述油菜联合收割机可以为普通具有割台的收割 机。

工作原理：

本发明油菜联合收获时田间落粒的收集方法，利用负压风机5提 供的负压气流将下落过程中或落在扶禾分禾板8后方的水平挡板7上 的油菜籽粒经收集单体入口9.2收集起来，并通过负压气流经横向负 压集流通道4利用气力式输送的方法运送油菜籽粒至收集装置。当所 述收集单体入口9.2堵塞时，通过正压风机2提供的正压气流经正压 腔出口9.5排出，以清理收集单体入口9.2处的堵塞。

以油菜联合收获为例，将本发明的挂架3挂接在收割机的割台1 上，然后正行正常收割，在收割过程中，油菜籽脱出的籽粒在下落过 程中或者下落至水平档板7上，由于负压的作用，将这些油菜籽由收 集单体入口9.2被吸入负压腔9.1内，通过负压气流运输经管道由负 压风机接口9.7、负压入口4.1、输送单元4内的负压通道、负压出 口4.2以及负压风机5最后送入收割机自带的收割机后部的清选装置 （图中未示出）内，所述纵向弧形隔板9.3可以起到为油菜籽在负压 腔9.1内导向和避免负压死角的作用；

当收集单体入口9.2被粗大杂物堵塞导致负压腔9.1内的压力导 常增大，则会被负压腔9.1的压力传感器感应时，可将信息发给控制 器，则控制器则发出控制信号停止负压风机5的工作，同时发出控制 信号开始正压风机2的工作，正压风机5产生的正压气流依次经岐管 正压入口6.2、正压岐管6、岐管正压出口6.1以及正压风机接口9.6 进入收集单体9内的正压腔9.4，最后由排堵风口9.5向下方吹出， 清理收集孔9.2外的堵塞物，以证联合收获的正常进行。当排堵完成 后，负压腔9.1内的压力降至设置值时，则压力传感器将信号传给控 制器，则控制器发出控制信号使停止正压风机2的工作，开始负压风 机5的工作，继续进行油菜籽粒的负压收集工作。所述正压气流的清 堵工作还可通过对控制器的人为设定使其定期间歇式进行，以保持收 割机工作时收集孔9.2处的通畅。

本实施例中，负压工作状态时，负压腔9.1内的压力最好保持在 5kPa_20kPa；正压工作状态时，正压腔9.4内的压力最好保持在 0.5MPa_2Mpa。