指盤式摟草機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究

李鳳鳴，馬　賽，張　平，翟改霞，賀　剛，王全喜

(中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院 呼和浩特分院，呼和浩特　010020)

?

指盤式摟草機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究

李鳳鳴，馬賽，張平，翟改霞，賀剛，王全喜

(中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院 呼和浩特分院，呼和浩特010020)

摘要：針對(duì)目前我國傳統(tǒng)摟草設(shè)備存在的干燥速度慢、散草打捆困難和草根容易捂爛等問題，研制出適應(yīng)市場(chǎng)需求的新型指盤式摟草機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)苜蓿、稻、麥、秸稈的摟集和翻曬作業(yè)。為此，論述了9LZ-6.0型指盤式摟草機(jī)的整機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理，完成了可調(diào)旋轉(zhuǎn)架、指盤收放機(jī)構(gòu)和指盤彈齒等關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算，完成了對(duì)彈齒的有限元分析和運(yùn)動(dòng)學(xué)模擬仿真，并對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了田間試驗(yàn)，通過試驗(yàn)結(jié)果與技術(shù)指標(biāo)的分析對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。試驗(yàn)結(jié)果表明：該機(jī)具各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)均能滿足設(shè)計(jì)要求，操作方便，使用可靠，摟草質(zhì)量好，生產(chǎn)率高，可滿足我國飼草收獲的要求。

關(guān)鍵詞：指盤式摟草機(jī)；彈齒；有限元分析；運(yùn)動(dòng)仿真

0引言

草地生態(tài)畜牧業(yè)以草產(chǎn)業(yè)為基礎(chǔ)，具有很高的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。我國是草原資源大國，擁有各類草原近4億hm2，約占國土面積的2/5[1]。豐富的草原資源為我國草業(yè)發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)和廣闊的發(fā)展空間，維護(hù)生態(tài)安全，建設(shè)美麗中國，既是我國發(fā)展的基本國策，也是時(shí)代賦予草業(yè)界的崇高使命[2]。飼草生產(chǎn)機(jī)械作為草業(yè)產(chǎn)業(yè)化的重要載體和手段，在草產(chǎn)業(yè)建設(shè)中具有十分重要的位置。大量的牧草由于缺乏收獲機(jī)械，或收獲機(jī)械效率不高而不能被有效利用，嚴(yán)重阻礙了我國草產(chǎn)業(yè)和畜牧業(yè)的發(fā)展[3]。據(jù)測(cè)算，在提高生產(chǎn)率方面，牧草機(jī)械化收獲比人工收獲提高約25～50倍，作業(yè)成本低40%～60%，牧草的營養(yǎng)損失減少約為68%～80%；而且，機(jī)械化收獲在高效利用草原方面能夠起到很好的作用。

摟草機(jī)的作用是將割后鋪放在田間的散草摟集成草條，以適應(yīng)后續(xù)作業(yè)的需要。摟草機(jī)農(nóng)業(yè)技術(shù)要求：①摟草作業(yè)損失率應(yīng)不大于3%。②形成的草條應(yīng)連續(xù)、均勻、松散、外形整齊。每米草條質(zhì)量應(yīng)滿足后續(xù)作業(yè)的要求。③形成草條后飼草應(yīng)清潔，盡量減少陳草、泥土等混雜物。④作業(yè)過程中飼草的移動(dòng)距要小，對(duì)草的作用柔和[4]。指盤式摟草機(jī)，按掛接方式分為牽引式和懸掛式；按有無動(dòng)力驅(qū)動(dòng)分為隨動(dòng)型和驅(qū)動(dòng)型。隨動(dòng)型指盤摟草機(jī)不需要?jiǎng)恿鲃?dòng)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低、維護(hù)保養(yǎng)方便、通用性較強(qiáng)，因而推廣使用較多，本文研究的即是隨動(dòng)型摟草機(jī)。摟草的作業(yè)速度一般為8～15m/h，翻草作業(yè)速度可稍高于摟草作業(yè)。摟草時(shí)草的移動(dòng)距離短，花葉破碎損失小。

1總體方案和工作原理

1.1整機(jī)結(jié)構(gòu)

該指盤式摟草機(jī)主要由橫梁、牽引梁、可調(diào)旋轉(zhuǎn)架、攤曬盤提升器、指盤及支架、攤曬盤及支架、L型架體、油缸、連桿機(jī)構(gòu)、行走輪和支腿等組成，如圖1所示[5]。

1.橫梁　2.攤曬盤提升器　3.可調(diào)旋轉(zhuǎn)架　4.L形架體

該機(jī)為指盤式結(jié)構(gòu)，整機(jī)中指盤數(shù)量為左右摟集指盤各4個(gè)，中間攤曬指盤1個(gè)。該摟草機(jī)總體方案為牽引梁安裝在與橫梁長度方向垂直的對(duì)稱中心面上，背面安裝攤曬盤提升器，橫梁兩端分別安裝1套行走輪裝置，形成三點(diǎn)著地；左右可調(diào)旋轉(zhuǎn)架對(duì)稱地安裝在牽引梁兩側(cè)，左右各4個(gè)指盤以及支架通過L形架體與左右可調(diào)旋轉(zhuǎn)架插接固定。攤曬盤及支架安裝在攤曬盤提升器上，通過彈簧和鏈環(huán)與提升器上端立柱掛接。整體工作時(shí)，放下與提起指盤均是通過中間的一個(gè)單作用油缸配合連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。為防止田間地面不平、機(jī)器在工作過程中的顛簸，在左右可調(diào)旋轉(zhuǎn)架上專門設(shè)置有供緩沖仿形減震的拉力彈簧機(jī)構(gòu)。為拆裝方便，指盤及支架及L形架體設(shè)計(jì)全部采用插接后銷子固定。

1.2主要技術(shù)參數(shù)

9LZ-6.0型指盤式摟草機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如下：

配套動(dòng)力/kW：≥25.8

長×寬×高/m：4.5×5.8×1.7

摟幅/m：≤6.0(可調(diào))

整機(jī)質(zhì)量/kg：540

作業(yè)速度/km·h-1：8～15

生產(chǎn)率/hm2·h-1：5.3～6.6

轉(zhuǎn)子數(shù)/個(gè)：9

每轉(zhuǎn)子彈齒數(shù)/根：40

漏摟率/%：≤2

1.3工作原理

指盤式摟草機(jī)在田間作業(yè)時(shí)由25.8kW以上拖拉機(jī)牽引作業(yè)，機(jī)器懸掛在拖拉機(jī)正后方，如圖2所示。在運(yùn)輸狀態(tài)時(shí)，兩側(cè)指盤處于升起位置，到達(dá)田間后，拖拉機(jī)駕駛員在駕駛室操作液壓閥門促使油缸縮回，帶動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)及兩側(cè)旋轉(zhuǎn)架落下，從而使兩側(cè)指盤下落至工作狀態(tài)。工作時(shí)，靠近最前端的指盤最先接觸到牧草，各指盤彈齒以拖拉機(jī)前進(jìn)的動(dòng)力為動(dòng)力，使各指盤的彈齒與地面及草鋪摩擦帶動(dòng)指盤被動(dòng)旋轉(zhuǎn)，起到摟集和翻曬牧草的作用。前一個(gè)指盤將摟集到的牧草傳遞到下一指盤，以此類推，最終一次摟集兩鋪牧草為一鋪，以集中牧草而利于后續(xù)打捆機(jī)打捆，并提高打捆效率。指盤作業(yè)時(shí)，不但把草鋪下面的草翻到上面，而且使草鋪的草離開原來的位置，移到兩草鋪中間的空地上。這樣一方面使草鋪下面的草盡快曬干，另一方面可使草鋪下面的草根不致捂爛。整機(jī)的摟集寬度、對(duì)地壓力及摟集角度等通過液壓油缸和左右旋轉(zhuǎn)架來進(jìn)行調(diào)節(jié)。

圖2　9LZ-6.0型指盤式摟草機(jī)

2關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)

2.1可調(diào)旋轉(zhuǎn)架

旋轉(zhuǎn)架(見圖3)是摟草機(jī)的核心工作部件，其質(zhì)量好壞直接關(guān)系到摟草機(jī)工作效率的高低，而生產(chǎn)率是摟草機(jī)主要性能指標(biāo)。同時(shí)，整機(jī)的摟集寬度、對(duì)地壓力及摟集角度等主要通過液壓油缸和左右旋轉(zhuǎn)架來進(jìn)行調(diào)節(jié)。旋轉(zhuǎn)架是焊接件，零部件較多且相對(duì)角度和位置復(fù)雜，尺寸公差和形位公差精度高，尤其是零件的焊接角度，采用普通工裝很難滿足設(shè)計(jì)角度要求[6]。該旋轉(zhuǎn)架內(nèi)部還設(shè)有減震機(jī)構(gòu)、寬度調(diào)節(jié)器和對(duì)地壓力調(diào)節(jié)器等，這些機(jī)構(gòu)的協(xié)同工作能夠很好地完成設(shè)備的摟集任務(wù)。所以，根據(jù)設(shè)計(jì)要求以及中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院呼和浩特分院中試生產(chǎn)基地的實(shí)際情況，特制作了專門的工裝夾具，以保證焊接的角度和精度。

1.指盤安裝管　2.寬度調(diào)節(jié)器　3.旋轉(zhuǎn)架放置板　4.旋轉(zhuǎn)軸

如圖3所示：實(shí)線顯示部分為可調(diào)旋轉(zhuǎn)架的運(yùn)輸位置，也即是摟草機(jī)指盤收回的狀態(tài)；虛線顯示部分為可調(diào)旋轉(zhuǎn)架的工作位置，即是摟草機(jī)指盤放下的狀態(tài)。從摟草機(jī)運(yùn)輸位置變換到工作位置時(shí)，指盤以及旋轉(zhuǎn)架需要繞軸旋轉(zhuǎn)65°。當(dāng)旋轉(zhuǎn)架處于工作狀態(tài)時(shí)，通過調(diào)節(jié)寬度調(diào)節(jié)架和寬度調(diào)節(jié)器，可以調(diào)節(jié)摟集指盤支架之間的角度，從而調(diào)節(jié)摟草機(jī)的摟幅寬度和摟集后草條的寬度。寬度調(diào)節(jié)架上設(shè)有3個(gè)連接孔，對(duì)地壓力調(diào)節(jié)器上也設(shè)有3個(gè)連接孔，通過連接孔位的變換可以調(diào)整指盤的離地高度。對(duì)地壓力調(diào)節(jié)器內(nèi)部設(shè)置有拉伸彈簧，摟草機(jī)工作時(shí)，考慮到地面顛簸不平，對(duì)地壓力調(diào)節(jié)器可以很好地起到仿形的作用。

2.2指盤彈齒設(shè)計(jì)

2.2.1彈齒運(yùn)動(dòng)軌跡

如圖4所示，指盤Ⅰ的彈齒A的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡為ac，指盤I上所有彈齒的軌跡將形成一曲面。指盤Ⅱ的彈齒B的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡為bf，指盤Ⅱ上所有彈齒的軌跡也形成一曲面。指盤Ⅰ的彈齒將牧草沿ε角方向撥動(dòng)一距離后，由指盤Ⅱ的另一彈齒繼續(xù)撥動(dòng)。M1m為指盤Ⅰ所有彈齒開始撥動(dòng)牧草的線，N1n為其撥動(dòng)終了線。同樣E1e為指盤Ⅱ所有彈齒的開始撥動(dòng)線，K1k為其撥動(dòng)終了線。為了不產(chǎn)生漏摟，最低限度E1e線必須與N1n線相重合[7]。

圖4　指盤式摟草機(jī)的摟草過程

2.2.2彈齒主要參數(shù)

2.2.2.1彈齒運(yùn)動(dòng)軌跡交線高度h

根據(jù)圖4所示及其運(yùn)動(dòng)軌跡的分析，為了不產(chǎn)生漏摟，指盤Ⅰ和指盤Ⅱ所有彈齒端部的軌跡構(gòu)成的曲面之交線離地高度h，不應(yīng)超過摟草機(jī)作業(yè)之前的割草機(jī)的割茬高度，一般取h=40～60mm。根據(jù)實(shí)際作業(yè)情況，該摟草機(jī)的軌跡交線高度選擇h=55mm。

2.2.2.2彈齒撥草角φ

彈齒撥草角即彈齒開始撥草到撥草終了的彈齒轉(zhuǎn)動(dòng)角度，它與交線高度h、指盤半徑R的關(guān)系為

φ=2arccos(1-h/R)≈46°

(1)

2.2.2.3彈齒間角β

彈齒間角為兩相鄰彈齒端部與指盤中心連線所夾的角。為了防止漏摟，β角不能過大；同時(shí)，為了更好地工作，β角與彈齒撥草角的關(guān)系為

β=φ/m

(2)

其中，m取值為任一整數(shù)；β一般取7°～9°，該機(jī)選擇β=9°。

2.2.2.4摟草時(shí)彈齒端部的絕對(duì)速度νa

指盤式摟草機(jī)彈齒端部的絕對(duì)速度為

(3)

式中νj—機(jī)器前進(jìn)速度(m/s)；

α—摟草時(shí)指盤的方向角(°)；

λ—取0.57～0.71，該處取λ=0.65；

經(jīng)計(jì)算后得彈齒端部的絕對(duì)速度νa≈15.12km/h=4.2m/s。

2.3指盤收放連桿機(jī)構(gòu)

指盤收放機(jī)構(gòu)是該摟草機(jī)的關(guān)鍵部件，機(jī)構(gòu)的收和放控制著整個(gè)摟草機(jī)全套指盤的升起與降落，其最終目的是控制整個(gè)摟草機(jī)運(yùn)輸和工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。機(jī)構(gòu)主要由6根連桿和1個(gè)液壓油缸及左右可調(diào)旋轉(zhuǎn)架組成：油缸為單作用油缸，進(jìn)油口與拖拉機(jī)的液壓輸出口連接，控制油缸活塞桿的伸縮，進(jìn)而帶動(dòng)連桿工作來達(dá)到控制指盤起降的目的。指盤收放連桿機(jī)構(gòu)可以簡化為如圖5所示的平面8連桿機(jī)構(gòu)，油缸的作用簡化為一端固定、一端移動(dòng)的結(jié)構(gòu)，將左右可調(diào)旋轉(zhuǎn)架也簡化為了兩個(gè)繞b點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的連桿。

圖5　連桿機(jī)構(gòu)簡化圖

圖5中，a、b、c處均為固定的鉸接轉(zhuǎn)動(dòng)副，d、e、f、g處均為可移動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)副，h處為上下運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)副，同時(shí)在h處鉸接的連桿1和連桿6可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。在整個(gè)機(jī)構(gòu)中，驅(qū)動(dòng)力來自移動(dòng)副h，h向上移動(dòng)，帶動(dòng)1～6各連桿工作，最終使連桿7、8(左右可調(diào)旋轉(zhuǎn)架)向上轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)指盤系統(tǒng)的起升，達(dá)到整個(gè)摟草機(jī)由工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換為運(yùn)輸狀態(tài)的目的。

3彈齒的有限元分析

利用常用的ANSYS分析軟件對(duì)彈齒進(jìn)行有限元分析，將SolidWorks中已經(jīng)建立的三維實(shí)體模型通過與ANSYS的接口，導(dǎo)入ANSYS軟件中[8]，采用整體網(wǎng)格法對(duì)彈齒模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。

指盤在工作狀態(tài)下，彈齒端部與地面接觸，在指盤所在平面內(nèi)，彈齒除受自身重力外，還受與地面接觸的壓力、固定圈定位孔處的壓力及指盤部分重力。對(duì)彈齒施加載荷、選取受力面、選擇載荷類型，進(jìn)行力學(xué)分析后得到彈齒的應(yīng)力、應(yīng)變及變形量圖譜。彈齒的變形量分布如圖6所示。

圖6　彈齒變形量分布圖

彈齒最大變形發(fā)生在彈齒與地面接觸的指尖區(qū)域，最大變形值為54.7mm。

從彈齒的有限元分析結(jié)果可以看出：彈齒與地面接觸的部分變形較大，在折彎處應(yīng)力集中明顯。對(duì)于彈齒的應(yīng)力、應(yīng)變和變形情況，對(duì)彈齒結(jié)構(gòu)進(jìn)行了進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)：一方面，在不影響指盤正常工作情況下，將彈齒材料直徑進(jìn)行了適當(dāng)加大，且適當(dāng)增大了彈齒折彎處折彎角和折彎半徑；一方面，從彈齒制造工藝角度考慮，該彈齒現(xiàn)選用的材料為60Si2MnB，經(jīng)過高溫回火后得到良好的綜合力學(xué)性能，使得彈齒極具柔韌性，不易折斷，延長了使用壽命[9]。

4彈齒運(yùn)動(dòng)軌跡仿真

該機(jī)共有8個(gè)摟集草條的指盤，每個(gè)指盤都同樣地安裝有40根彈齒，每根彈齒的運(yùn)動(dòng)軌跡都完全相同。所以，只對(duì)1個(gè)指盤上的1個(gè)彈齒做運(yùn)動(dòng)軌跡模擬仿真。利用ADAMS運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真軟件，將由SolidWorks中導(dǎo)出的Parasolid格式的指盤虛擬模型導(dǎo)入到軟件中，拾取虛擬模型的質(zhì)量特性，建立完整的用于模擬仿真的模型數(shù)據(jù)[10-11]，對(duì)各個(gè)零件添加各約束副，施加驅(qū)動(dòng)，使各零件在仿真時(shí)能夠相互關(guān)聯(lián)的運(yùn)動(dòng)。

由于機(jī)具在給定的作業(yè)速度下工作時(shí)指輪盤彈齒端部的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)速度會(huì)影響牧草的花葉損失率，因此對(duì)指盤的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，分析彈齒端部的絕對(duì)速度，從而驗(yàn)證機(jī)具作業(yè)速度的選擇是否合理。為了保證不形成漏摟，并考慮工作草地的平整度，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及該機(jī)性能，選擇機(jī)器前進(jìn)速度為14km/h(3.9m/s)。仿真后的彈齒端部運(yùn)動(dòng)軌跡及彈齒端部絕對(duì)速度曲線如圖7、圖8所示。

圖7　彈齒端部運(yùn)動(dòng)軌跡

圖8　彈齒端部絕對(duì)速度曲線

查閱農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)相關(guān)內(nèi)容得知：在相同的機(jī)器前進(jìn)速度下，彈齒端部的絕對(duì)速度愈小，則彈齒對(duì)牧草的作用愈柔和，可減少花葉的碎落。一般要求彈齒端部絕對(duì)速度νa≤4.5m/s。以上仿真結(jié)果顯示：彈齒端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡呈余弦曲線，絕對(duì)速度平均值約為4.2m/s，滿足設(shè)計(jì)要求，這也和之前通過設(shè)計(jì)計(jì)算公式得到的數(shù)據(jù)相吻合。由此可知：該機(jī)具作業(yè)時(shí)彈齒端部絕對(duì)速度符合技術(shù)要求，機(jī)具作業(yè)的前進(jìn)速度選擇合理。

5田間試驗(yàn)及結(jié)果分析

5.1試驗(yàn)條件及方法

試驗(yàn)場(chǎng)地點(diǎn)為內(nèi)蒙古思遠(yuǎn)牧業(yè)有限責(zé)任公司(伊利第七牧場(chǎng))。該草場(chǎng)為人工種植草場(chǎng)，草場(chǎng)地勢(shì)平坦，土壤類型為鹽堿土，牧草品種為紫花苜蓿，種植面積大約230hm2。收獲時(shí)處于初花期-盛花期，苜蓿草長勢(shì)好，割后苜蓿平均植株長度約0.65m。摟條前的作業(yè)工序?yàn)椋合扔们懈顗罕鈾C(jī)把苜蓿切割后鋪放成草條。

試驗(yàn)前對(duì)9LZ-6.0型指盤式摟草機(jī)的完整性和外觀進(jìn)行了檢查，結(jié)果符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求；進(jìn)行了調(diào)試和試運(yùn)轉(zhuǎn)作業(yè)，并將摟草機(jī)調(diào)整到最佳狀態(tài)，整機(jī)工作狀態(tài)良好。試驗(yàn)中使用的各種儀器、儀表、量具有轉(zhuǎn)速表、秒表、電子稱、卷尺等，全部在標(biāo)定有效期內(nèi)。本次試驗(yàn)條件符合《GB/T14247—1993摟草機(jī) 試驗(yàn)方法》和《JB7766.1—1999指輪式摟草機(jī)技術(shù)條件》的要求。

5.2試驗(yàn)結(jié)果分析

試驗(yàn)中，對(duì)該機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)條件等進(jìn)行了測(cè)量監(jiān)測(cè)，并依據(jù)試驗(yàn)方法和技術(shù)條件的要求對(duì)機(jī)具的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)定。技術(shù)參數(shù)各項(xiàng)測(cè)定數(shù)值均在設(shè)計(jì)值范圍內(nèi)，測(cè)定的相對(duì)濕度約為59%，土壤含水率平均為21.2%，土壤堅(jiān)實(shí)度平均為155.7kPa，牧草花葉的葉草比平均為45.8%，均符合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)條件。

機(jī)具的各項(xiàng)性能指標(biāo)均在正常工作條件下進(jìn)行，機(jī)具的前進(jìn)速度選在10～14km/h，配套動(dòng)力選用現(xiàn)有的約翰迪爾654拖拉機(jī)。試驗(yàn)中分別對(duì)機(jī)具的摟幅、漏摟率、生產(chǎn)率，以及動(dòng)力指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)定。根據(jù)測(cè)定結(jié)果和試驗(yàn)方法中的公式計(jì)算后取平均值，摟幅約為5.82m，漏摟率約為1.0%，生產(chǎn)率約為5.8hm2/h，各項(xiàng)動(dòng)力指標(biāo)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。摟幅及漏摟率的測(cè)定如表1和表2所示。

表1　摟幅測(cè)定表

表2　漏摟率測(cè)定表

通過對(duì)9LZ-6.0型指盤式摟草機(jī)進(jìn)行的田間性能、生產(chǎn)試驗(yàn)測(cè)定結(jié)果表明：

1)該機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，裝配合理，空車試運(yùn)轉(zhuǎn)正常，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、沒有較大震動(dòng)，沒有異樣噪聲，安全防護(hù)得當(dāng)；

2)易于制造，生產(chǎn)成本低；

3)該機(jī)是牽引式機(jī)具，配套動(dòng)力適應(yīng)性廣，操作技術(shù)要求不高，調(diào)整保養(yǎng)方便；

4)該機(jī)使用可靠，維修方便，試驗(yàn)期間無重大故障；

5)漏摟率較低，生產(chǎn)效率較高。

6結(jié)論

1)該摟草機(jī)不需要?jiǎng)恿鲃?dòng)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低、維護(hù)保養(yǎng)方便，推廣使用較多。

2)復(fù)雜的可調(diào)旋轉(zhuǎn)架結(jié)構(gòu)及內(nèi)部的減震機(jī)構(gòu)、寬度調(diào)節(jié)器和對(duì)地壓力調(diào)節(jié)器等機(jī)構(gòu)的協(xié)同工作能夠很好地完成設(shè)備的摟集任務(wù)。

3)用于指盤系統(tǒng)收放的連桿機(jī)構(gòu)簡單實(shí)用，能夠很好實(shí)現(xiàn)指盤系統(tǒng)的起升，達(dá)到整個(gè)摟草機(jī)由工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換為運(yùn)輸狀態(tài)的目的。

4)田間試驗(yàn)表明：該機(jī)可完成摟草、合并草條、翻曬草條等多項(xiàng)工作，作業(yè)質(zhì)量良好，形成的草條蓬松、均勻、連續(xù)，便于晾曬，草質(zhì)純潔，也便于后續(xù)機(jī)具作業(yè)。所以，該機(jī)具是簡單實(shí)用、性價(jià)比較高、在牧草生產(chǎn)中不可或缺的收獲機(jī)具之一。

7建議

1)在試驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)行走輪與指盤支架有摩擦現(xiàn)象，所以將行走輪更換為規(guī)格更小并符合圖紙和整機(jī)要求的輪胎。

2)左右旋轉(zhuǎn)架拉桿連接管旋轉(zhuǎn)調(diào)整不方便，擬在上面加工適合標(biāo)準(zhǔn)扳手操作的平面。

3)選配的液壓油缸存在漏油現(xiàn)象。由于該機(jī)具油缸是關(guān)鍵部件，所以下一步要選配其他廠家的優(yōu)質(zhì)油缸。

4)優(yōu)化可調(diào)旋轉(zhuǎn)架結(jié)構(gòu)，優(yōu)化各零件間的角度和位置。

5)進(jìn)一步優(yōu)化彈齒的結(jié)構(gòu)，使得彈齒的應(yīng)力應(yīng)變及變形量更加符合材料使用的最優(yōu)性能，從而改善改善系統(tǒng)性能。

6)液壓系統(tǒng)相對(duì)簡單，在后續(xù)的研究中將進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，使設(shè)備更多的動(dòng)作和功能通過液壓來控制，減少人工干預(yù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊明韶，杜健民.草業(yè)工程機(jī)械學(xué)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2013：137-162.

[2]中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院.國內(nèi)外畜牧機(jī)械化發(fā)展趨勢(shì)[J].農(nóng)機(jī)科技推廣，2003(6)：4-6.

[3]楊明韶.中國牧草機(jī)械發(fā)展簡史[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，1991(3)：35-38.

[4]楊世昆，蘇正范.飼草生產(chǎn)機(jī)械與設(shè)備[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2009：196-211.

[5]中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院呼和浩特分院.一種牽引式指盤摟草機(jī)：ZL201120458904.0[P].2011-11-03.

[6]鄧文英.金屬工藝學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2000：128-134.

[7]中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院.農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[K].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2007：1155-1157.

[8]葉先磊，史亞杰.ANSYS工程分析軟件應(yīng)用實(shí)例[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004.

[9]于永泗，齊民.機(jī)械工程材料[M].大連：大連理工大學(xué)出版社，2003：4-12.

[10]趙武云，劉艷妍，吳建民，等.ADAMS基礎(chǔ)與應(yīng)用實(shí)例教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2012：202.

[11]陳峰華.ADAMS 2012虛擬樣機(jī)技術(shù)從入門到精通[M].北京：清華大學(xué)出版社，2013. 135-16.

Design and Experiment of Finger-wheel Rake

Li Fengming, Ma Sai, Zhang Ping, Zhai Gaixia, He Gang, Wang Quanxi

(Hohhot Branch of Chinese Academy of Agricultural Mechanical Sciences,Hohhot 010020,China)

Abstract：Aiming at the problems such as the low drying speed, baling difficulties of scatter hay and grass-roots rotten,a new type of finger-wheel rake was developed to meet with the market demands and meet with the demands of the forage harvest in our country.It can rake and ted the alfalfa and rice or wheat straw.The overall structure and working principle were described briefly.The major working components such as the structure parameters of the adjustable rotation frame,the extending-retracting mechanism of finger wheel and the spring tooth were designed.And finite element analysis on spring tooth and the kinematics simulation on the finger-wheel was carried out.Through the analysis of performance test results and the technical index of the prototype,it was optimized.The test results showed that all technical indexes of the machine meet the design requirements.It is easy to operate and can be used reliability. While operating, it had good raking effect and high working productivity.The machine can satisfy with the harvesting requirements of forage grass.

Key words：finger-wheel rake；spring tooth；finite element analysis；kinematic simulation

文章編號(hào)：1003-188X(2016)07-0176-06

中圖分類號(hào)：S225.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

作者簡介：李鳳鳴(1986-)，男，內(nèi)蒙古豐鎮(zhèn)人，工程師，碩士，(E-mail)lifeman_ok@126.com。

基金項(xiàng)目：內(nèi)蒙古自治區(qū)創(chuàng)新方法應(yīng)用推廣與示范項(xiàng)目(2013IM020800)

收稿日期：2015-07-06