新型自走式花生收獲機的設(shè)計

陳海需，衡耀付

（黃淮學(xué)院 機械與能源工程學(xué)院，河南 駐馬店 463000）

目前，市面上的花生收獲機大致有三類：牽引式、背負式和自走式。這些機械都有自身的局限性：聯(lián)合花生收獲機只能收獲花生濕果，而濕果需要大面積場地晾曬后才能保存，否則果實很快霉變腐爛，且后期儲存防霉工作繁重；背負式花生收獲機利用農(nóng)家拖拉機作為動力，整體設(shè)備質(zhì)量大，零件多，安裝麻煩。牽引式花生收獲機械過長，轉(zhuǎn)彎困難，工作安全性差。

結(jié)合豫南地區(qū)花生收獲的特點，借鑒各種花生收獲機的設(shè)計經(jīng)驗，設(shè)計一種自走分段式花生收獲機。通過對機械結(jié)構(gòu)設(shè)計和優(yōu)化，提高花生秧果的撿拾率，提升機械性能和安全性。

1 自走式花生收獲機設(shè)計方案

新型自走式花生收獲機主要包括駕駛室、機架、動力傳動機構(gòu)、自動撿拾機構(gòu)、傳送裝置、摘果裝置、振動篩、吹風(fēng)機、垂直提升集果裝置和殘秧收集箱，如圖1所示。

圖1 花生收獲機結(jié)構(gòu)示意圖Figure 1 Structural diagram of peanut harvester

駕駛室設(shè)在機架前部；動力傳動機構(gòu)在駕駛室正下方，自動撿拾機構(gòu)在駕駛室右前方，并與傳送裝置剛性連接。摘果裝置安裝在機架中部，與傳送裝置安裝方向一致，且入口與傳送裝置出口相銜接；振動篩在摘果裝置正下方；出風(fēng)機安裝在摘果裝置尾部的振動篩上方；垂直提升集果位于安裝在機架后方，與振動篩出口相銜接；殘秧收集箱與摘果裝置排秧口相連。

工作時，花生秧果通過自動撿拾機構(gòu)進入傳送裝置，并由其頂端落入摘果裝置；花生碎秧通過排秧口進入殘秧收集箱，而花生果則落入振動篩中進行清選分離，利用振動篩后部的吹風(fēng)機二次分離雜物；隨后，花生果慢慢通過振動篩出口進入垂直提升輸送裝置，由其上端出料口傳送至集果箱，完成收獲工作。

2 自走式花生收獲機主要部件設(shè)計

2.1 自適應(yīng)撿拾輸送裝置

撿拾輸送裝置是花生收獲機的工作入口，主要包括支架、扒秧機構(gòu)、輸送帶、滾地輪機構(gòu)和動力傳動機構(gòu)五部分，如圖2所示。

圖2 撿拾輸送裝置結(jié)構(gòu)示意圖Figure 2 Structural diagram of collecting conveyor

扒秧機構(gòu)裝置安裝在支架前端、輸送帶入口處；輸送帶位于支架中間部分；滾地輪機構(gòu)安裝在輸送帶前半部分，通過支撐桿與支架連接在一起，并用螺旋副固定；支架一端鉸接在下級設(shè)備入口處，另一端安裝扒秧機構(gòu)；傳動機構(gòu)設(shè)置在傳送設(shè)備的右側(cè)板下端，將機械動力系統(tǒng)的動力傳遞至扒秧機構(gòu)。

工作時，動力系統(tǒng)將動力傳遞至主動輪，主動輪帶動第一從動輪旋轉(zhuǎn)，第一從動輪通過齒輪傳動帶動旁邊的第二從動輪轉(zhuǎn)動；第二從動輪與扒秧軸同軸，實現(xiàn)扒秧機構(gòu)轉(zhuǎn)動扒秧；縱向防纏繞立輥通過驅(qū)動軸上的錐齒輪傳動，在傳送設(shè)備入口側(cè)板處給花生秧果以推進力，使傳送過程流暢、無遺漏。

滾地輪機構(gòu)安裝在傳送帶前端下方，寬6 cm；支撐桿上部與支架相連，下側(cè)固定在地輪內(nèi)側(cè)軸上，為空心方鋼結(jié)構(gòu)，可以伸縮；支撐桿下部分嵌套于上部，嵌套部分均布一列圓孔；支撐桿上下圓孔對齊后用鉚釘固定，通過調(diào)整鉚釘位置調(diào)節(jié)扒秧機構(gòu)離地間距。

假設(shè)機組前進速度為50 m/min，根據(jù)設(shè)計尺寸及田間試驗，取扒秧軸速度為57 m/min，扒秧軸轉(zhuǎn)速為28.4 r/min，花生秧果輸送速度與扒秧速度相同。滾地輪不需要動力傳動，工作時根據(jù)地表松軟程度、干濕情況調(diào)節(jié)高度。依靠撿拾輸送裝置的自重和機械前進推力，確保扒秧機構(gòu)有固定的離地間距。花生秧果通過扒秧機構(gòu)進入傳送帶，并由傳送帶提升送至下級機構(gòu)。機械行走但不作業(yè)時，通過液壓泵升起整個撿拾輸送裝置，增加工作安全性。

2.2 垂直提升輸送裝置

目前，花生果摘果機、收獲機的輸送提升裝置大多是傾斜輸送帶，用絞龍?zhí)嵘斔停槐阌诨ㄉ氖占?，還易出現(xiàn)花生破果、爛粒等問題，造成摘果機收獲質(zhì)量差。為此，設(shè)計一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便的花生果垂直提升輸送裝置。

花生果垂直提升輸送裝置包括一個垂直提升裝置和一個水平輸送臺，如圖3所示。

圖3 垂直提升輸送裝置結(jié)構(gòu)示意圖Figure 3 Structural diagram of vertical lifting conveyor

垂直提升裝置設(shè)在水平輸送臺的端部，依靠垂直升運倉進行集果輸送。垂直升運倉內(nèi)設(shè)有上滾筒、下滾筒及連接在上、下滾筒上的升運輸送帶。升運輸送帶上均勻安置專用盛果槽。靠近水平輸送臺端部設(shè)有進料口，頂部側(cè)邊設(shè)有出料口。專用盛果槽包括平行收集部和連接在其外側(cè)的傾斜收集部。垂直升運倉的頂部設(shè)有上滾筒架，下部設(shè)有弧形底架，下滾筒連接在弧形底架上，前后面設(shè)有開口。

水平輸送臺有前后2個平行的底架，平行底架之間連接2個滾筒，滾筒之間連接水平輸送帶，水平輸送帶上設(shè)有框形擋壁。底架上均設(shè)條形槽，條形槽內(nèi)滑動連接軸承座。軸承座的一側(cè)有調(diào)節(jié)絲杠，可以調(diào)節(jié)軸承座的位置，使水平輸送帶運行平穩(wěn)。

工作時，摘果機摘落的花生果經(jīng)振動篩的出料口進入水平輸送臺，水平輸送臺把花生果送至垂直提升裝置的進料口，經(jīng)垂直提升裝置升運至一定高度后拋出，并經(jīng)出料口進入花生果集果箱。升運花生的效率為800～1 000 kg/h，且能有效避免花生破果、爛粒等問題。

2.3 其他部件

摘果裝置位于扒秧輸送裝置后端，摘果對象是半干的花生秧果。其摘果攪龍是安裝在與攪龍軸等半徑螺旋線上的90°螺旋攪桿，可對干濕程度不同的花生進行摘果，速度為580 r/min。攪龍出口直接與殘秧收集箱相連。

清選分離裝置裝在攪龍裝置的正下方，由振動篩、吹風(fēng)機、殘秧收集箱等組成。吹風(fēng)機安裝在振動篩出口位置正上方，速度為850 r/min，吹風(fēng)朝向殘秧收集箱。殘秧收集箱上留有進風(fēng)口。

3 結(jié)論

自動撿拾機構(gòu)離地間距直接關(guān)系花生秧果的撿拾效果。以往，駕駛員采用肉眼觀察自動撿拾機構(gòu)與地面的間距，容易造成漏檢或機具觸地。調(diào)節(jié)滾地輪可以根據(jù)地表松軟程度、干濕情況自由調(diào)節(jié)滾地輪高度，實現(xiàn)撿拾機構(gòu)離地間距的恒定控制，避免不同地表對機械造成的影響，有效提高工作安全度和工作效率。

垂直輸送集果裝置極大地縮短了機械的整體長度，作業(yè)安全性大大提高。同時，集果箱安裝在摘果裝置上面，充分利用空間，為拖拉機運輸花生秧果提供方便。該機結(jié)構(gòu)簡單、合理，生產(chǎn)和安裝成本低，適于在花生種植區(qū)大面積推廣應(yīng)用。