4hzb2a型花生摘果機的設計

王伯凱、胡志超、吳努、張燕華、王海鷗4hzb-2a花果機的設計與試驗[j]。中國農業機化，2012，（1）：1114。WANGBo-kai,HUZhi-chao,WUNu,ZHANGYan-hua,WANGHai-ou.Designandexperimentsof4HZB-2Apeanutpicker[J].0按排喂入方式的不同分花生是我國重要的油料作物和優質蛋白質資源,也是我國最具國際競爭力的優勢作物和重要的出口創匯農產品之一。當前,提升花生機械化收獲水平,提高花生生產效率是我國花生產業面臨的重大問題?；ㄉ麢C是花生分段收獲作業模式下的一種重要作業機具,目前已在我國花生主產區獲得推廣應用,它可有效替代人力,提高作業效率。按喂入方式的不同,可分為半喂入式花生摘果機和全喂入式花生摘果機。全喂入式花生摘果機主要用于花生干摘作業,具有喂入量大、生產率高、功耗大、摘果質量差等特點;半喂入式花生摘果機可用于鮮摘和干摘作業,相比而言,具有喂入量小、生產率低、功耗小、摘果質量好等特點,可以較好地滿足鮮嫩花生收獲要求,尤其是在我國南方花生產區具有較大的市場需求。但半喂入花生摘果機技術要求更高,制造成本大,且還存在作業性能不穩定、生產效率低等一系列問題,目前在實際生產中未獲得良好的推廣應用。如何提升半喂入花生摘果機各方面性能、降低機具成本是有關該類機型的研發重點。本文在全面調研我國花生生產實際和現有半喂入花生摘果機的基礎上,設計了一款新型的半喂入花生摘果機,采用單鏈雙輥配置、水平喂秧、自動折秧等創新設計,有效提高了半喂入花生摘果機的作業效率和作業穩定性,且結構輕簡、操作方便,對促進半喂入花生摘果機推廣應用、滿足我國花生機械化收獲的多元化需求具有重要意義。1花生果栽輸送、摘果作業工藝4HZB―2A型花生摘果機結構如圖1所示,主要包括摘果輥、夾持裝置、導秧桿、機架、傳動系統等組成。摘果與秧蔓輸送組件示意如圖2所示,摘果與秧蔓輸送組件由夾持輸送鏈、導秧折彎桿、一對葉片式摘果輥組成。摘果機在發動機的驅動下實現花生果秧輸送、摘果作業。具體工作過程為:作業時,人工整理花生果秧并整齊擺放在喂入臺架1上,再水平推送至夾持輸送鏈8的喂入口(位于1、2之間),花生秧蔓被夾持輸送鏈8和輸送導軌3向前輸送;在果秧輸送進入摘果段(如圖1)之前,花生果秧的結果段在導秧折彎桿5的下壓作用下,由水平逐漸變為豎直狀態;果秧輸送至摘果段時,相向轉動的摘果對輥將莢果從果秧上拍落摘下;莢果拍落至集料斗16內,然后滑落到地面接果布;脫莢后的花生秧繼續被夾持向后輸送,最后經導出桿11被排出機外。2關鍵設備的設計2.1油泵動力輸出軸傳動方式本摘果機傳動系統如圖3所示,源動力為2.6kW小型柴油機,柴油機輸出的動力分為兩路,分別為摘果輥和夾持輸送鏈提供動力。工作時,柴油機動力輸出軸2帶動帶輪V4和鏈輪L1轉動。帶輪V4帶動帶輪V2轉動,傳動比為4:1;然后經V3帶動V1轉動,傳動比為3:1;V1帶動摘果輥傳動軸1運動,后經錐齒輪C1和C2分別帶動C3和C4運動,驅動摘果對輥工作。動力輸出軸傳遞給L1的動力帶動L2轉動,傳動比1.5:1;L2帶動軸3驅動鏈輪L3轉動,驅動夾持輸送鏈作業。2.2摘果葉片個數的確定本機摘果裝置采用葉片式雙輥筒差相組配結構形式,結果如圖4所示。其中摘果輥筒葉片個數及外緣直徑是影響摘果效果的重要參數。摘果輥葉片個數的多少直接影響了花生摘果機的作業效率,葉片個數越少,打擊效率越低,葉片個數越多,葉片之間的夾角越小,兩摘果輥間的空隙小,花生果系進入摘果區后,花生莢果容易被葉片擠破造成破損增加,有時花生果系無法較好地進入打擊位置,從而也會影響打擊效率。因此,葉片個數的應根據花生果系的幾何參數及兩摘果輥筒相對位置來確定。我國花生果系的結果范圍,在水平方向上一般不超過100mm,在垂直方向上一般不超過120mm,可將花生果系結果范圍簡化成一個Φ100×120mm的圓柱形。為了不漏摘花生,花生果系進入摘果滾筒后,摘果葉片應打擊到花生結果范圍的上部中點(圖4的A點)。設計兩摘果輥軸之間的安裝距離為220mm,左側摘果輥軸心到摘果范圍中心點的水平距離OP為:因此摘果葉片數N=360°/57.2°=6.3。為保證最大打擊效率,摘果葉片個數確定為6。摘果輥半徑的OA為:所以確定摘果輥直徑為251mm。2.3花生秧桿下身等位分配導秧折彎桿結構和作用示意圖如圖5、圖6所示。當花生秧隨夾持輸送鏈前移過程中,在導秧折彎桿的作用下,花生秧桿下部由水平狀態漸漸向下折彎,花生秧桿上部(約占1/3)和下部之間的夾角γ逐漸增大,當到達B點時,γ達到最大值,約呈90°,花生果系部位垂直進入摘果輥,摘果輥開始對花生秧蔓結果段進行打擊,打擊在BC段上一直持續,到達C點后,秧蔓結果段脫離摘果輥的打擊,由導出桿排出機外。2.4夾持鏈、輸送裝置設計1)輸送機構形式的確定。常見輸送機構有帶夾持機構和鏈夾持機構。帶夾持優點是成本低,缺點是夾持不緊、不穩,容易出現打滑現象,尤其是當喂入量有波動時,帶夾持運輸秧蔓工作時,花生果系在摘果輥打擊作用下,秧蔓有抖動現象,導致莢果摘不凈、斷枝斷葉嚴重等問題。鏈夾持徑向軸壓軸力小、安裝精度要求小,且夾持牢靠、穩定,保證所夾持秧蔓不抖動,因此,本設計采用鏈夾持輸送機構。2)夾持鏈設計。夾持鏈是夾持裝置的核心部件,必須保證秧蔓可靠地輸送,使夾持負荷均勻。其結構直接影響了夾持質量的好壞。夾持鏈在工作中受拉承載很小,運轉速度低,因此采用節距p=25mm無套筒滾子鏈。夾持鏈有效工作長度計算見圖7。圖7中:BD為折彎秧蔓長度;H1為夾持點到結果段之間高度;H2為結果段高度;DE為摘果輥有效工作長度;α為夾持鏈與導秧折彎桿夾角,為保證平滑折彎,確定α=30°。經計算確定夾持鏈有效工作長度AC=1200mm。因此主動鏈輪與張緊輪Ⅰ的中心距相對較大,故采用張緊輪Ⅱ、張緊輪Ⅲ張緊?？紤]整機結構與成本,最終確定鏈傳動中心距a=1600mm,采用140節無套筒滾子鏈。3)輸送裝置的結構。輸送裝置是保證摘果穩定性和可靠性的關鍵部件,結構如圖8所示。輸送裝置主要由夾持鏈3、壓緊彈簧4、壓板5、輸送導軌6、張緊輪7、主動鏈輪8等組成。其中壓緊彈簧個數為14,間距為104mm,彈簧的有效圈數為10,端部并緊,磨平。夾持鏈3作逆時針轉動,其下部在壓緊彈簧和壓桿的作用下與輸送導軌并緊。當花生秧蔓從喂入口水平喂入后,夾持鏈夾持秧蔓沿輸送導軌穩定運動,秧蔓輸送過程中,由底部的摘果部件準確完成摘果工作。本裝置采用單夾持鏈與輸送導軌相夾緊的配置方案,結構輕簡、可靠性高、穩定性好,符合設計要求。3特性及質量評價試驗對象為山東省花生研究所培育的花生品種耐寒1號,試驗樣本的莖桿平均長度為50cm,結果區域平均高度為120mm,平均寬度為100mm。果仁大而飽滿,平均每株的重量是500g(帶土),種植該花生的土壤類型為粘性土,土壤含水率為28%。摘果試驗結果如表1所示。從考核試驗和示范應用的結果來看,本花生收獲機輕簡易用,生產效率高、摘果質量好,完全適應于花生分段收獲模式下的鮮株摘果作業。這種輕簡型的花生摘果機工作時可由2~3人輔助作業,與傳統的人工采摘花生相比,大大地降低了作業