灘涂地蘆葦收割機的設(shè)計研發(fā)

蘇孝敏 季天華

(浙江同濟科技職業(yè)學(xué)院，浙江 杭州 310000)

灘涂地蘆葦收割機的設(shè)計研發(fā)

蘇孝敏 季天華

(浙江同濟科技職業(yè)學(xué)院，浙江 杭州 310000)

針對傳統(tǒng)蘆葦收割機在灘涂地環(huán)境作業(yè)存在的困難，設(shè)計研發(fā)了采用新的灘涂地行走系統(tǒng)和收割方式的新型灘涂地蘆葦收割機，并做了相關(guān)試驗，驗證了該機的科學(xué)性。

灘涂地行走；蘆葦收割機；研發(fā)

目前蘆葦產(chǎn)業(yè)面臨著人工收割蘆葦成本高、效率低、人力資源緊缺等實際問題。同時也存在著現(xiàn)有的蘆葦收割機械不能解決在灘涂上行走的技術(shù)難題，使得大面積蘆葦無人收割，導(dǎo)致驚人的浪費及生態(tài)問題。因此有必要發(fā)明一種實用、高效的灘涂地蘆葦收割機械來改善這一現(xiàn)狀。

1 灘涂地蘆葦收割機械需求

我國有大面積的蘆葦生長在濕地環(huán)境中，而濕地系統(tǒng)以灘涂地、淺水環(huán)境為主。每年秋季枯水期是蘆葦收割的季節(jié)，蘆葦多數(shù)暴露在灘涂地上，現(xiàn)有的蘆葦收割機械難以在此類環(huán)境中作業(yè)，造成了蘆葦難以收割的難題。

同時，現(xiàn)有的蘆葦收割機械的收割機具與配套動力多采用前懸掛的方式組合，造成動力車的前輪承載過重，整車重心不穩(wěn)定，導(dǎo)致出現(xiàn)前輪下陷的現(xiàn)象。常常也因為操作人員對待割蘆葦區(qū)域情況不明而造成機具損壞。

2 新型灘涂地蘆葦收割機械的設(shè)計

2.1 關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容

近期的目標(biāo)為研制出一部適合在灘涂地使用的蘆葦收割機械。當(dāng)機組前進時，機組最前端的分葦器會自動伸入植株，然后將蘆葦分成切割區(qū)和待切割區(qū)；若進入切割區(qū)的蘆葦稍有前傾或略有倒伏狀，會由扶葦器扶正后送入割臺，然后實現(xiàn)切割。切割后的蘆葦經(jīng)過橫向輸送裝置和縱向輸送機構(gòu)傳送到收割機后方儲存部位，之后可進行放倒、聚堆和打捆。

2.2 設(shè)計技術(shù)參數(shù)

2.2.1 性能參數(shù)

灘涂地蘆葦收割機械設(shè)計作業(yè)性能見下表。

灘涂地蘆葦收割機械設(shè)計作業(yè)性能表

2.2.2 設(shè)計工藝路線

灘涂地蘆葦收割機械由三個系統(tǒng)組成，即灘地行駛動力系統(tǒng)、割臺系統(tǒng)和輸送系統(tǒng)。為了保持機械在作業(yè)時的穩(wěn)定和平衡，將割臺系統(tǒng)設(shè)計在機組的前端，將聚堆、放倒部件設(shè)計在機組的左后端，動力系統(tǒng)及主變速箱安裝在駕駛室的底部，其輸送系統(tǒng)在機組的左側(cè)形成“7”形軌跡，從而使整體結(jié)構(gòu)基本達到平衡。

2.2.3 灘涂地行駛動力系統(tǒng)

2.2.3.1 灘涂地行駛機械設(shè)計概述

試制了一種能夠承載蘆葦收割機在沿海灘涂中行走的行駛機械，通過建立灘涂車數(shù)學(xué)模型，尋找最優(yōu)參數(shù)，并對其在灘涂地上的行駛原理和工作過程進行了分析。通過對其主要性能參數(shù)的模擬計算和試驗，基本解決了蘆葦收割機械在灘涂地上行駛難的問題。

2.2.3.2 灘涂地行駛機械的研發(fā)

目前常見的灘涂地行駛機械結(jié)構(gòu)有螺旋推進船式和浮箱履帶式。螺旋推進船式結(jié)構(gòu)不能在水陸交錯的地方行駛，同時結(jié)構(gòu)尺寸一般較小，運輸量小，不宜作為灘涂地蘆葦收割機械的行駛機械；浮箱履帶式結(jié)構(gòu)因其造價昂貴，不適宜用于蘆葦收割機械。因此，經(jīng)過反復(fù)研究，選擇了一種超低寬胎面大直徑輪胎、四輪馬達驅(qū)動、全液壓控制的行走結(jié)構(gòu)用于灘涂地蘆葦收割機械。

由于灘涂的特點是無硬底層，淤泥層深、軟、黏，這種特殊的路況要求尋找一種與常規(guī)行駛機械不同的車輛結(jié)構(gòu)：輪胎采用超低壓特寬胎面灘涂輪胎，車架采用全承載結(jié)構(gòu)。為了降低整車的重量，同時達到簡化制造工藝的目的，避開了前、后驅(qū)動方式，采用液壓站集中供油、低速大扭轉(zhuǎn)液壓馬達驅(qū)動輪子。采用這種結(jié)構(gòu)后整車重量輕、成本低。

通過理論分析、漂浮性試驗可知輪胎直徑為1000mm、輪胎寬度為570mm的灘涂地行駛機械能在承受荷載2000kg的情況下在淺水、泥漿和淤泥中行走，適合灘涂作業(yè)。

2.2.4 割臺系統(tǒng)

割臺是收割機的關(guān)鍵部件，由分葦扶葦器、拔葦輪、傳動系統(tǒng)、機架、割刀等組成，其結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

圖1 割臺結(jié)構(gòu)示意圖1-機架；2-主傳動；3-上撥葦輪；4-下?lián)苋斴啠?-分葦、扶葦器；6-割刀

工作原理：當(dāng)機組開始運行時，蘆葦先經(jīng)過分葦器進入切割區(qū)。由拔葦輪將其扶正后送入割刀實現(xiàn)切割，完成切割的葦桿將借助拔葦輪的作用進入輸送系統(tǒng)。該割臺裝置可實現(xiàn)蘆葦一次性的扶、切、送。

2.2.5 輸送系統(tǒng)

輸送系統(tǒng)由輸送拔齒和輸送鏈組成，為了使得切割后的蘆葦能順利輸送到后方，輸送部件采用“7”形軌跡，其結(jié)構(gòu)示意圖見圖2。

圖2 輸送系統(tǒng)示意圖1-上、下輸送鏈輪；2-鏈條；3-撥指；4-夾持機構(gòu)；5-脫葦機構(gòu)

合適的輸送鏈傳送速度與收割工作效率的提高、輸送的順暢性和機械運行的可靠性有很大的關(guān)系。

2.2.6 割刀的驅(qū)動機械設(shè)計

南方蘆葦具有稈粗、硬度大的特點，造成了切割阻力大的問題。這使得刀具材料的選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計至關(guān)重要。

蘆葦?shù)纳L特點是每年入冬前發(fā)出部分新葦芽。保證一定的割茬高度是不破壞下年出苗率的關(guān)鍵，但這會導(dǎo)致割刀磕碰凹凸不平的葦?shù)?，刀片極易受損。為了解決這一問題，擬提高割臺升降的靈活性，與地面相適應(yīng)，達到保護刀片的目的。

3 灘涂地蘆葦收割機械應(yīng)用前景與市場需求

目前人工收割蘆葦效率為2畝/人，需要花費100元/畝。而新研制的灘涂地蘆葦收割機械效率約為8畝/h,按每天工作8h計算，一天每臺機械能收割64畝，只需要花費約800元人工費和燃料費等費用，機器折舊費為1000元，合計收割成本為28元/畝。

例如上海某濕地蘆葦有10萬畝，采用該機械每年可節(jié)約收割成本約720萬元。我國大約有800萬畝蘆葦?shù)責(zé)o人收割，若全面推廣該機械，效益將是非?？捎^的。

灘涂地蘆葦收割機械有著廣泛的應(yīng)用前景，它的出現(xiàn)解決了灘涂地蘆葦收割難、收割成本高的問題，使我國廣泛的蘆葦資源得到利用。

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Designing and Development of Reed Harvester in Wetland

SU Xiaomin, JI Tianhua

(ZhejiangTongjiTechnologyOccupationCollege,Hangzhou310000,China)

Operation of traditional reed harvesting is difficult in wetland. It designs and develops new wetland reed harvester with new wetland operation system and harvesting means. It also carries out relevant tests to verify scientificity of the machine.

wetland operation; reed harvest machine; research and development

10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2017.04.017

S225

A

1673-8241(2017)04- 0065- 03