一種新型割捆機(jī)的設(shè)計(jì)

崔國新 王毅

【摘 要】為解決桑枝韌性極高導(dǎo)致現(xiàn)有的其他作物割捆機(jī)發(fā)生纏繞無法作業(yè)的問題，本文設(shè)計(jì)了一種新型的?桑割捆機(jī)。對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)、行走系統(tǒng)、割臺(tái)設(shè)計(jì)，撥禾輪部分以及打捆機(jī)構(gòu)進(jìn)行了整體分析，對(duì)收割，傳動(dòng)，撥禾等關(guān)鍵部分進(jìn)行了詳細(xì)計(jì)算，以確保機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性。隨著桑樹的關(guān)注度增高，對(duì)于桑樹收割打捆機(jī)械一體的要求也越來越強(qiáng)烈，而因?yàn)樯Ｖg性極高，現(xiàn)有的其他作物割捆機(jī)根本無法作業(yè)，會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的纏繞現(xiàn)象。

【關(guān)鍵詞】?桑割捆機(jī) 動(dòng)力 割臺(tái) 撥禾星輪

【Abstract】In order to solve the existing cause high toughness mulberry other crops can not be cut problem wound job baler happen， we design a new type of mulberry binder. For powertrain， travel system， cutting table design， reel part and bundling mechanism for the overall analysis， a key part of the harvest， transmission， call Wo carried out a detailed calculation mechanism to ensure reliability of operation. With the increased attention mulberry， mulberry for mechanical harvesting one bale an increasing demand， and because high toughness mulberry， other existing crops binder can not work， can severely wound occurred.

【Keywords】mulberry binder， power， cutting part， star wheel

1前言

桑樹最傳統(tǒng)最直接的使用方式就是用桑葉來養(yǎng)蠶，它對(duì)推動(dòng)桑蠶養(yǎng)殖業(yè)的經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展起到了非常重要的作用。同時(shí)，桑葉包含25%的蛋白與12%左右的可溶糖，抗氧化能力強(qiáng)，礦物質(zhì)含量高，能夠媲美優(yōu)質(zhì)牧草，因此眾多牧民開始使用桑樹來作為其畜牧的食料，可以用它們來飼養(yǎng)豬，牛，羊等畜牧，研究表明，加入25%桑葉，比單純的飼料喂養(yǎng)提高了能量吸收率的同時(shí)能夠減少大概27%的甲醛排放，對(duì)環(huán)境改善也起到非常重要的作用。

正是由于桑樹的應(yīng)用廣泛，營養(yǎng)價(jià)值高，生長周期短，容易種植，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，因此桑樹受到了越來越多的關(guān)注，隨著桑樹的關(guān)注度增高，對(duì)于桑樹收割打捆機(jī)械一體的要求也越來越強(qiáng)烈，而因?yàn)樯Ｖg性極高，現(xiàn)有的其他作物割捆機(jī)根本無法作業(yè)，會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的纏繞現(xiàn)象。本文就是基于這一問題，在現(xiàn)有稻麥類割捆機(jī)原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)提出一種新型的嫩桑專用割捆機(jī)，能滿足嫩桑收割打捆一體化的要求。

2割捆機(jī)部件設(shè)計(jì)

2.1割臺(tái)部分

初選方案一共三種，有圓盤式切割器、甩刀回轉(zhuǎn)式切割器、往復(fù)式切割器等。

刀盤式切割器可運(yùn)用于高速的作業(yè)，最高速度可以達(dá)到25～50m/s，而且切割器能夠?qū)崿F(xiàn)最低割茬為3cm，工作可靠性能強(qiáng)悍，切割性能強(qiáng)，工作運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，不會(huì)產(chǎn)生較大幅度的振動(dòng)。但消耗的功率高，而且對(duì)于切割的作物，依賴于作物莖稈本身的韌度，同時(shí)其慣性支撐也是一個(gè)問題。所以該方案不適用于嫩桑切割。

甩刀回轉(zhuǎn)式切割器的切割器刀片鉸鏈處在垂直于地面的刀盤上，并在垂直方向上圍著刀盤做旋轉(zhuǎn)，在機(jī)器進(jìn)行工作時(shí)，割刀與滾動(dòng)方向相反的方向進(jìn)行回轉(zhuǎn)，作物在被割斷后，被拾起，并拋向后方，其后作物就被鋪放在機(jī)器箱體當(dāng)中了。這種切割器的割刀寬度較大，一般在50～150mm，一個(gè)刀盤上存在3～4個(gè)刀片，交錯(cuò)排列。這類型的切割器切割性能強(qiáng)，用于高速作業(yè)，速度可以達(dá)到50～75m/s，而且割茬比較低，但由于該切割器消耗功率比較大，而且在甩刀過程中容易丟失桑葉等屑末，使得總收獲量要相比于其他要少，因此該方案也不適合于實(shí)際應(yīng)用。

往復(fù)式切割器工作原理為發(fā)動(dòng)機(jī)通過帶傳動(dòng)將動(dòng)力傳送到一四桿機(jī)構(gòu)，最終帶動(dòng)割刀做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)簡單，適應(yīng)性廣，在各個(gè)方面上的作物收割機(jī)上都有使用，它的速度一般是控制在1～2m/s，工作質(zhì)量好，而且能夠適應(yīng)各種類型的作物切割，所以本機(jī)采用該種切割方案。

2.2撥禾部分

第一種方案將撥禾裝置分為兩個(gè)部分，一個(gè)為縱向撥禾，一個(gè)為橫向撥禾，該方案所用的縱向撥禾與地面呈45度角度。撥禾部分動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機(jī)輸送到輸入軸，然后通過兩個(gè)斜齒輪的傳送到撥禾輪上，通過撥禾輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)撥禾帶轉(zhuǎn)動(dòng)，撥禾帶上自帶有撥禾擋板， 作物在擋板的撥禾作用下進(jìn)入橫向撥禾機(jī)構(gòu)。動(dòng)力輸入到撥禾輪上，撥禾輪帶動(dòng)帶上的擋板，從而通過擋板把作物橫向撥禾到打捆機(jī)構(gòu)處。該方案因縱向撥禾機(jī)構(gòu)是與地面呈45度的撥禾裝置，因此其一大優(yōu)點(diǎn)就是，作物在被切割后不會(huì)倒下，收割作物就能夠已直立的狀態(tài)進(jìn)入后面的橫向撥禾機(jī)構(gòu)，從而直立進(jìn)入打捆機(jī)構(gòu)，方便最后的打捆。但由于相對(duì)復(fù)雜，因此該方案被否定。

第二種方案是橫向撥禾方案與第一種方案相同，縱向撥禾機(jī)構(gòu)則與地面平行，作物在被切割之前被撥禾輪帶動(dòng)，通過撥禾輪的轉(zhuǎn)動(dòng)將作物輸送到收割機(jī)構(gòu)進(jìn)行切割，其后撥禾輪還能起到將作物橫向撥禾的作用。該方案結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，撥禾罩以及固定軸等部分簡單輕量，撥禾輪有固定作物，縱向輸送，橫向輸送等多重作用，使得機(jī)器運(yùn)用一個(gè)部件就能達(dá)到多個(gè)部件的功能，極大的減輕了機(jī)器的總體重量，因此該方案被采用。

2.3動(dòng)力部分

整機(jī)動(dòng)力傳送的方案為：發(fā)動(dòng)機(jī)軸經(jīng)過帶傳動(dòng)傳送到減速器軸，減速器再經(jīng)過帶傳動(dòng)傳送機(jī)器輪胎進(jìn)行行走，同時(shí)減速器帶動(dòng)橫向撥禾裝置、收割部分、割臺(tái)的運(yùn)行。方案基本能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)力的傳送到各個(gè)部位，而且傳動(dòng)的方式相當(dāng)簡單，從而減輕了機(jī)器整體的重量，在該方案中加入的減速器，能夠滿足行走系統(tǒng)以及割臺(tái)部分所以需要的轉(zhuǎn)速以及扭矩。

3設(shè)計(jì)計(jì)算

選取發(fā)動(dòng)機(jī)為WM168FB/P-2，基本參數(shù)為5.7（4.2）Kw/3600轉(zhuǎn)。重量為20kg

3.1割臺(tái)部分

收割部分為一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)。由于收割機(jī)行走速度在3.6-6km/h之間，根據(jù)實(shí)際農(nóng)田作業(yè)情況，選定行走速度為1m/s。又因刀機(jī)速比λ[1-3]，即

λ=Vp/Vm （1）

其中Vp為割刀橫向速度，Vm為機(jī)器行走速度。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示，λ的大小對(duì)于收割機(jī)的切割作物質(zhì)量有很大關(guān)聯(lián)，即需要給出最佳λ值，一般在0.8～1.2，我們?cè)谶@選取λ為1.2，即割刀橫向速度為1.2m/s。割條選取普通標(biāo)準(zhǔn)I型50mm，在計(jì)算過程中，我們選取割刀的一個(gè)進(jìn)程為50mm，選取割幅長度為0.7m。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，割刀所受阻力在600～800N，我們選取800N的阻力，根據(jù)基本計(jì)算得出所需扭矩T=15.28N.m。

3.2撥禾部分

5 結(jié)語

為解決桑枝韌性極高導(dǎo)致現(xiàn)有的其他作物割捆機(jī)發(fā)生纏繞無法作業(yè)的問題，本文設(shè)計(jì)了一種新型的?桑割捆機(jī)。對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)、行走系統(tǒng)、割臺(tái)設(shè)計(jì)，撥禾輪部分以及打捆機(jī)構(gòu)進(jìn)行了整體分析，對(duì)收割，傳動(dòng)，撥禾等關(guān)鍵部分進(jìn)行了詳細(xì)計(jì)算，確保了機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性，能滿足嫩桑收割打捆一體化的要求。

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作者簡介：崔國新（1970—），男，遼寧朝陽人，大專，工程師，研究方向：礦山機(jī)械設(shè)計(jì)，自動(dòng)化控制。