小型多功能收耕機(jī)

張淬

摘 要：山區(qū)、丘陵地帶，農(nóng)村實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的瓶頸在于特殊地貌形成的田地面積小、梯形等自然條件所產(chǎn)生的因素，使得大型機(jī)械優(yōu)越性難以在這些地區(qū)全面發(fā)揮出來，束縛了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展步伐，制約了山區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度?；谶@類山區(qū)、丘陵地域自然現(xiàn)狀客觀存在，一種在農(nóng)村既能收割同時(shí)又能耕耘的小型收耕機(jī)迎刃而生。小型多功能收耕機(jī)轉(zhuǎn)彎靈活、爬坡能力強(qiáng)、抗震動(dòng)，在田間地頭行走自如，收割、耕地、耙地一次性完成，有利于山區(qū)農(nóng)村生產(chǎn)力的提高，對山區(qū)機(jī)械化普及起到一定的推動(dòng)作用。

關(guān)鍵詞：山區(qū) 收割 耕耘 收耕機(jī) 農(nóng)作物

中圖分類號：S22 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）01（a）-0094-02

在農(nóng)村平原地區(qū)基本實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化耕耘，但是在我國的山區(qū)、丘陵地帶因?yàn)榈孛补逃械脑?，大型機(jī)械設(shè)備無法在這些地域施展開來，使得山區(qū)、丘陵地帶的經(jīng)濟(jì)發(fā)展受到了一定的限制。在這種狀態(tài)下，能有一臺(tái)小型多功能收耕機(jī)，就會(huì)在一定范圍內(nèi)比較容易地解決山區(qū)、丘陵地帶的農(nóng)業(yè)機(jī)械化所帶來的經(jīng)濟(jì)增長程度，減輕山區(qū)農(nóng)民所付出的勞動(dòng)力與勞動(dòng)強(qiáng)度。本文所述小型多功能收耕機(jī)就是在這種情景下設(shè)計(jì)出來的。

1 構(gòu)思

設(shè)計(jì)一臺(tái)山區(qū)、丘陵地帶多功能收耕機(jī)，首先要考慮到收耕機(jī)在崎嶇不平的山地行走應(yīng)自由，上下田埂要穩(wěn)當(dāng)，田間與田間跨行應(yīng)平穩(wěn)，轉(zhuǎn)彎要靈活；其次要考慮農(nóng)作物廢料再利用，像稻草、秸稈等，在偏遠(yuǎn)山區(qū)一般都會(huì)用作生活燒飯，燒水等，燒完后的草木灰、秸稈灰可當(dāng)成肥料回歸田地中，也可將這些農(nóng)作物廢料變成沼氣形成的原材料。

2 設(shè)計(jì)框架

根據(jù)山區(qū)、丘陵地帶的田地畝數(shù)面積都不大的實(shí)際情況，多功能收耕機(jī)能收割的橫方向尺寸長度不能太長，收割以后接著收耕機(jī)將水田或旱地進(jìn)行耕耘翻曬、整平全部完成。

多功能收耕機(jī)設(shè)計(jì)分五個(gè)功能單元部分，收割單元部分、合攏單元部分、捆扎單元部分、打包單元部分、耕耘單元部分。收割單元部分主要是將農(nóng)作物按一定的高度割到，而后由合攏雙機(jī)械臂歸攏送于捆扎平臺(tái)進(jìn)行整理排順，捆扎。打包單元部分將整理、排順好的秸稈裝進(jìn)布袋放入收耕機(jī)旁邊地中。前面處理完后，安裝在收耕后面耕耘單元部分，隨即對田地進(jìn)行犁地、耙地、平地一氣呵成。

3 結(jié)構(gòu)組成

整臺(tái)小型多功能收耕機(jī)，結(jié)構(gòu)緊湊、制造容易、堅(jiān)固耐用、使用方便、操作簡單。它由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部分、底盤部分、車輪部分、鏟刀部分、收割部分、合攏部分、捆扎部分、打包部分、耕耘部分、傳感器部分等組成。

3.1 動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部分

考慮到收耕機(jī)在正常工作時(shí)有一定的負(fù)載，但整臺(tái)機(jī)器的重量不能太重，體積不宜太大。收耕機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率選擇不能一味地追求大功率動(dòng)力，在能正常完成各項(xiàng)指標(biāo)前提下，選擇適當(dāng)?shù)膭?dòng)力設(shè)備，對收耕機(jī)來說起到至關(guān)重要的作用。收耕機(jī)能否實(shí)用，靈活、動(dòng)力設(shè)備是關(guān)鍵。采用設(shè)備為12HP馬力柴油發(fā)動(dòng)機(jī)一臺(tái)，0.4kW發(fā)電機(jī)一臺(tái)，40W電動(dòng)機(jī)3臺(tái)，200W電動(dòng)機(jī)1臺(tái)。12HP柴油發(fā)動(dòng)機(jī)是整臺(tái)收耕機(jī)主要?jiǎng)恿︱?qū)動(dòng)來源，它控制收耕機(jī)收割部分，耕地與前行，后退，轉(zhuǎn)彎等動(dòng)作。0.4kW發(fā)電機(jī)提供整臺(tái)收耕機(jī)照明電源，電子線路工作電源和電動(dòng)機(jī)工作電源。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)刀具切割農(nóng)作物，操縱合攏機(jī)械臂伸直與彎曲。

3.2 底盤部分

車架在整臺(tái)收耕機(jī)中擔(dān)負(fù)著各個(gè)部件在車身安裝相對正確位置，其在工作中還需承受各種負(fù)載，并需要有一定抗震能力。車輪安裝在車橋兩端，車橋承載著車架與車輪之間多種不同方向的作用力，車架寬為110cm，長為190cm，用槽鋼焊接而成，發(fā)動(dòng)機(jī)置于車架后端后橋上，驅(qū)動(dòng)后車輪并使整臺(tái)機(jī)車平穩(wěn)性能得到提高。

3.3 車輪

因工作環(huán)境的特殊性，車輪需要工作在不同的田間地頭，使用的車輪與地面應(yīng)有比較大的摩擦系數(shù)，這樣才能使收耕機(jī)在滿載負(fù)荷運(yùn)行時(shí)車輪在田地間不會(huì)打滑。用兩種輪子的調(diào)換來滿足不打滑的要求，一種是爬犁輪，專門在泥田里行走，一種是橡膠輪，運(yùn)輸、旱地工作時(shí)用。爬犁輪實(shí)際上是一種鐵輪子，直徑70cm，四周焊有10只輪爪子以增強(qiáng)輪子承重力和摩擦力。

3.4 鏟刀部分

農(nóng)作物開始進(jìn)入切割區(qū)時(shí)，有一個(gè)排正過程，主要把農(nóng)作物根部豎正，使鉸刀圓鋸能迅速地切斷被割物部位，并能使秸稈向后方倒下，以便合攏。鏟刀寬1.4m，刀口由梳齒組成，梳齒為上下兩層，齒與齒之間距離可按收割農(nóng)作物種類不同進(jìn)行調(diào)整，校準(zhǔn)齒與齒間距離標(biāo)準(zhǔn)以秸稈豎立容易進(jìn)入梳齒內(nèi)為原則。

3.5 收割部分

收割時(shí)，因?yàn)槭崭顚ο蟛煌?，所以使用的刀具也不同，把能用機(jī)械收割的農(nóng)作物分成兩類，一類為軟秸稈，如稻子、麥子，一類為硬秸稈，包括棉花稈、玉米稈等植物。兩類農(nóng)作物秸稈硬度不一樣，所用刀具也不一樣，軟秸稈用的刀具是3個(gè)刀片組成的梅花狀鉸刀，直徑為30cm，共有3組，第1組刀具和第3組刀具各安有2根鋼絲鋸，指在把每組刀具間隙所殘留沒割干凈的秸稈進(jìn)行清理。硬秸稈用的是圓鋸型刀具，圓鋸鋸齒不能太長太深，不可超過8mm，超過此標(biāo)準(zhǔn)，圓鋸齒很容易被秸稈卡住，圓鋸直徑為38cm，齒深5mm。兩種刀具運(yùn)轉(zhuǎn)用3只電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，將刀具直接安裝在電動(dòng)機(jī)軸上，當(dāng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，梅花狀鉸刀或圓鋸型刀具在飛快旋轉(zhuǎn)速度作用下使秸稈瞬間被切斷。

3.6 合攏部分

當(dāng)秸稈被割倒達(dá)到一定的數(shù)量，通過傳感器向合攏電動(dòng)機(jī)發(fā)放啟動(dòng)信號，接通電動(dòng)機(jī)電源開關(guān)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)機(jī)械臂開始工作，從前向后將割倒的秸稈送進(jìn)捆扎平臺(tái)，一直到捆扎平臺(tái)秸稈達(dá)到規(guī)定的高度機(jī)械臂才停止工作回到原位。

3.7 捆扎部分

將合攏機(jī)械臂收攏的秸稈進(jìn)行整理壓縮，根據(jù)不同的秸稈，經(jīng)過多層次歸攏，當(dāng)達(dá)到所規(guī)定高度，高度傳感器迅速向捆扎部分發(fā)出扎帶指令，使捆扎部分隨后將捆扎綁好的秸稈推出捆扎平臺(tái)，捆綁繩為兩道，兩道之間為50cm。

3.8 打包部分

收小麥和稻谷時(shí)，打包平臺(tái)將歸攏的秸稈送入打包布袋內(nèi)，扎緊布袋口，以備運(yùn)輸。裝入布袋運(yùn)輸，能有效地減少谷穗、麥穗、油菜籽等農(nóng)作物在收割中所受到的損失。

3.9 耕耘部分

耕耘部分包括兩部分：犁地和耙地。犁地用4個(gè)犁刀，犁刀呈三角形，前尖后寬，后面寬為25cm，傾斜向上與豎軸相連，在一根長為120cm橫軸下方焊上4根豎軸，豎軸與豎軸之間距離40cm，豎軸下方各安裝一個(gè)犁刀，豎軸與犁刀的連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成可拆卸式，防止犁刀長時(shí)間使用發(fā)生損壞時(shí)對收耕機(jī)產(chǎn)生不應(yīng)有的阻力，增加收耕機(jī)的前行負(fù)載。犁刀可以通過橫軸抬起、落下，抬起時(shí)不犁地，落下時(shí)開始犁地，犁地的深度可以控制在10～25cm之間調(diào)整，犁刀后方設(shè)計(jì)安裝一組耙地用的耙刀，每個(gè)耕刀后方安一組，耙刀由兩個(gè)L形刀片組成，每把刀片從彎頭量起為10cm長，總長為12cm，4組耙刀固定在同一根橫軸上，工作時(shí)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使泥土破碎整平，耕耘部分所需動(dòng)力由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)提供。

3.10 傳感器部分

傳感器控制合攏、捆扎、打包等，各部分相互之間按指令完成正確動(dòng)作。

4 制造與安裝

鏟刀安裝在收耕機(jī)的最前端，前寬140cm，鏟刀上面橫向成等分裝上3臺(tái)40W電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)軸向下穿過鏟刀，將鉸刀或圓鋸安裝在鏟刀下面。合攏機(jī)械臂安裝在鏟刀的兩邊，通過200W電動(dòng)機(jī)往鏟刀內(nèi)側(cè)作前后運(yùn)動(dòng)，捆扎、打包都安裝在一個(gè)長36cm、寬160cm的平臺(tái)上單個(gè)完成，犁刀位置在收耕機(jī)后方，在一橫杠上裝上4把犁刀，犁刀與地之間距離上下可調(diào)，犁地深度在10～25cm之間任意調(diào)整，犁刀后面橫向安裝一根圓軸，圓軸上均勻地裝上4組耙刀，工作時(shí)由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)4組耙刀旋轉(zhuǎn)切碎泥土。

5 工作過程

多功能收耕機(jī)首先將鏟刀送進(jìn)到與秸稈相合適的部位，收耕機(jī)前行時(shí)被割秸稈都按順序壓進(jìn)鏟刀梳齒內(nèi)，同時(shí)切割刀具在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下飛快旋轉(zhuǎn)切斷秸稈根部，在鏟刀緩緩?fù)苿?dòng)和切割刀具作用力下，秸稈隨慣性向后傾倒，合攏機(jī)械臂按設(shè)定的時(shí)間、間隔準(zhǔn)確收攏被割倒秸稈送入捆扎，打包平臺(tái)，在此平臺(tái)上，將秸稈捆綁牢固或?qū)⒔斩捬b入布袋內(nèi)，放在田地中以便進(jìn)行搬運(yùn)，收割完后，收耕機(jī)后面的耕耘部分開始耕作和耙平，以備種植其他農(nóng)作物。

6 結(jié)語

山區(qū)、丘陵地帶合理使用小型收耕機(jī)能在最大限度內(nèi)減輕農(nóng)村農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高山區(qū)、丘陵地帶機(jī)械化程度，推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化進(jìn)展，讓山區(qū)農(nóng)民從繁重的體力勞動(dòng)中解放出來，勞逸結(jié)合，有更多的時(shí)間去培育農(nóng)作物生長，增加農(nóng)作物產(chǎn)量，使農(nóng)民的生活過得豐富多彩，收成更多、更好。

參考文獻(xiàn)

[1] 中國農(nóng)機(jī)研究院.農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2009.

[2] 涂同明.聯(lián)合收割機(jī)使用與維修必讀[M].武漢：湖北科學(xué)技術(shù)出版社，2008.

[3] 陳傳燦.汽車電器[M].北京：高等教育出版社，2012.

[4] 張衛(wèi)紅.汽車底盤維修實(shí)訓(xùn)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

[5] 袁誠坤.汽車整車檢測[M].北京：北京大學(xué)出版社，2010.

[6] 張本升.機(jī)械基礎(chǔ)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.

[7] 凌永成，汽車電子控制技術(shù)[M].北京：北京大學(xué)出版社，2010.

[8] 陳家瑞.汽車構(gòu)造[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

[9] 沈錦.汽車底盤構(gòu)造與維修[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[10]魯植雄.汽車拖拉機(jī)學(xué)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2006.