一種刨刀式煙草拔桿機的設(shè)計

張貴明 巢淑娟

摘要闡述了一種刨刀式煙草拔桿機的工作原理和結(jié)構(gòu);通過對煙草田間作業(yè)拔桿農(nóng)藝的收集，總結(jié)了煙草拔桿的一般規(guī)律，確定了刨刀式煙草拔桿機的結(jié)構(gòu)及工作原理;根據(jù)其工作原理確定了主要工作部件的技術(shù)參數(shù)。根據(jù)主要技術(shù)參數(shù)，設(shè)計了煙草拔桿機的主要部件——刨刀裝置、煙桿導(dǎo)向裝置等。通過樣機的試制和生產(chǎn)性試驗發(fā)現(xiàn)，該樣機具有良好的工作性能和拔桿效果，同時具有使用方便、操作簡單、維護方便等優(yōu)點。

關(guān)鍵詞煙草;拔桿機;刨刀;煙桿導(dǎo)向裝置

中圖分類號S?22文獻標識碼A

文章編號0517-6611（2019）18-0222-02

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.18.062

開放科學（資源服務(wù)）標識碼（OSID）：

Design of a Planning-knife Type Tobacco Rod Puller

ZHANG Gui-ming， CHAO Shu-juan（Department of Mechanical and Electrical Engineering， Xuchang Vocational and Technical College， Xuchang， Henan 461000）

AbstractThe working principle and structure of a planing-knife type tobacco rod puller were expounded. Through the collection of the agronomy of tobacco field operation， the general rule of tobacco rod was analyzed and the structure of the planing knife type tobacco rod puller was determined. According to the working principle， the technical parameters of the main working parts were determined.According to main technical parameters， the main components of the tobacco rod puller， the planer device and the tobacco rod guide were designed.Through the prototype and productive experiments of the prototype， it was proved that the machine had good working performance and pulling effect， and had the advantages of convenient use， simple operation and convenient maintenance.

Key wordsTobacco;Rod pulling machine;Planing knife;Tobacco rod guiding device

烤煙作為我國重要的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟作物和特殊農(nóng)產(chǎn)品，為我國農(nóng)村經(jīng)濟繁榮、農(nóng)民增收和農(nóng)民脫貧致富發(fā)揮了重要的作用[1]。隨著工業(yè)化、城市化進程的快速發(fā)展，進城務(wù)工的農(nóng)村青壯年人口增加，老齡化、婦孺化嚴重影響農(nóng)村現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)。2017年我國烤煙種植面積108.1萬hm2，比2016年減少了7.2萬hm2;其中，云南省烤煙種植面積位居榜首，為41.2萬hm2，其次為貴州、河南，分別為14.3萬和?10.3萬hm2。2016年全國煙農(nóng)合作社注冊數(shù)量1 766家，入社煙農(nóng)109.3萬戶，煙農(nóng)入社率81.4%[2-3]。依托集群設(shè)施和農(nóng)業(yè)機械，發(fā)展集約化生產(chǎn)，提高機械化和專業(yè)化水平。專業(yè)化漂浮育苗、機械化耕整地及移栽、植保、烘烤和分級專業(yè)化服務(wù)覆蓋率分別達到89.9%、50.2%、29.9%、40.0%和?82.5%[4]。煙葉發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變有力推動了傳統(tǒng)煙葉生產(chǎn)向現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變，促進了煙農(nóng)增收和煙葉產(chǎn)區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展。但煙草收獲后對煙稈的處理仍然沿用傳統(tǒng)的人力處理方式，該方式勞動強度大，勞動效率低下，煙農(nóng)為了及時將煙稈從田中清理出來，防止煙稈留在田間滋生病菌，影響來年煙草的種植，不得不投入大量資金雇傭強壯勞動力來完成此項工作[5]。為了解決此問題，市面上出現(xiàn)了各種各樣的煙稈收獲機具，有切割式、鏟式和起拔式。切割式機具利用旋轉(zhuǎn)的刀片將煙桿在接近地面處切斷，但煙稈根部仍然留在土地中，腐爛后會滋生大量的病菌;鏟式機具則利用鏟切部件將煙桿根部的主要根系鏟斷，煙稈還需要人工拔出，同時還有部分煙草根系留在土壤滋生細菌，并且這種鏟切方式阻力大，需配備大功率牽引動力;起拔式煙桿收獲機具可將煙桿連根拔起，但普遍存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各部件配合不協(xié)調(diào)，作業(yè)時易出現(xiàn)堵塞、打滑、卡機、拔凈率低、制作成本高等問題，使用效果不理想[6-8]。因此，設(shè)計開發(fā)了刨刀式煙草拔稈機，該機將旋轉(zhuǎn)的刨刀深入土壤中把煙稈及根系全部刨出，刨出的煙稈不帶任何土壤便于后期的收集，同時該機具具有操作簡單、效率高、維修使用方便等特點。

1機具的基本結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1基本結(jié)構(gòu)

為便于設(shè)計、組裝、使用及維護，該機具采用模塊化設(shè)計。刨刀式煙草拔桿機主要由懸掛裝置、機架、變速箱、撥稈裝置、刨刀裝置、煙桿導(dǎo)向裝置、防護擋板等部件組成。圖1為刨刀式煙草拔稈機結(jié)構(gòu)示意圖。

1.2工作原理

刨刀式煙草拔稈機通過懸掛裝置與拖拉機連接，由拖拉機后輸出軸通過萬向節(jié)傳動軸將動力輸入拔稈機的變速箱，經(jīng)變速箱變速后由鏈傳動分別帶動刨刀裝置和撥桿裝置轉(zhuǎn)動;刨刀裝置在鏈傳動帶動下切入土壤，將泥土及煙根向上向后方拋起;在防護擋板的作用下，泥土向兩側(cè)及后方拋出，起到平壟作用。撥桿裝置將拔出的煙桿向后方拋出;拖拉機帶動拔稈機向前行進的同時，煙稈由刨刀裝置和撥桿裝置中間通過，煙稈順勢落在拔除平整后的煙壟上。該機具不僅能把煙稈拔除，而且起到了平壟、除草、保墑的作用。

該機具主要技術(shù)參數(shù)如下：

外形尺寸為990 mm×?720 mm×880 mm;設(shè)備重量165 kg，自備動力為14.70～?22.05 kW，拔稈行數(shù)為1行;工作效率?0.533～0.667 hm2/h，拔除率≥98%，平壟率≥80%，配置方式為后懸掛式，刀片為刨刀式。

2關(guān)鍵部件設(shè)計

2.1刨刀裝置的設(shè)計

刨刀裝置由刨刀軸、刨刀刀片、法蘭、鏈輪等組成（圖2）。其結(jié)構(gòu)特點是9片鋸齒狀的刨刀片交叉安裝在刨刀軸上，刨刀軸通過法蘭安裝在機架上。9片鋸齒狀的刨刀片交叉安裝可實現(xiàn)刀片先后入土降低動力消耗，同時采用橫向入土的方式，有效減少了阻力面積，使之更適宜入土作業(yè)。刨刀的安裝設(shè)計有效解決了長期作業(yè)使用中造成的刀片磨損，從而延長了機器的使用壽命，達到安裝更換方便。

2.2刨刀、撥板、定刀片配合結(jié)構(gòu)的設(shè)計

刨刀、撥板、定刀片三者配合作業(yè)（圖3），可以使煙稈拔出時更順暢地拋出而不堵塞出口，并能有效防止雜草的纏繞。刨刀裝置采用9塊刨刀片交叉的安裝在刨刀軸上，撥板外緣采用鋸齒狀的設(shè)計，而鋸齒狀的定刀片采用8塊43 mm×43 mm×6 mm大小的三角板均勻有序地焊接在機架上，使撥板上的鋸齒剛好通過定刀片的凹槽。當機器作業(yè)時，通過雙鏈條分別帶動刨刀裝置和撥板裝置轉(zhuǎn)動，二者向出口內(nèi)側(cè)運動。當刨刀裝置刨刀片將煙稈刨出時，轉(zhuǎn)動的撥板隨之將煙稈完整從出口拋出;此時，浮于地表面的撥板裝置的轉(zhuǎn)動會纏繞地表的雜草，纏繞的雜草隨著慣性的作用在經(jīng)過定刀片時被切斷，從而有效達到防止機器纏草的作用。

2.3導(dǎo)向桿的設(shè)計

導(dǎo)向桿的設(shè)計（圖4）有助于將地壟上的雜草進行分割，并且對于拖拉機前進行走中推倒的煙稈有一定的扶正導(dǎo)向作用，防止煙稈雜亂傾倒，造成刨刀作業(yè)時將無規(guī)則的煙稈不能整稈拋出或者將出口處打碎。

3性能試驗與分析

3.1試驗條件

田間性能試驗在位于許昌市西部的禹州市小呂鄉(xiāng)的河南省煙草公司許昌市分公司6 666.7 hm2煙田示范園區(qū)進行。試驗地塊為10°～15°緩坡，土壤為黏土;土壤含水率為17.3%;株距550 mm;壟距1 200 mm;壟長200 m，試驗地塊面積0.67 hm2，煙株高1 500 mm，無倒伏現(xiàn)象，煙葉已采收完。拔稈機由拖拉機驅(qū)動跨一行煙壟采用二檔中油門行走。

3.2試驗方法

煙壟隨機取樣4壟，每壟取樣長度為?150 m，通過計時測量計算出機具的生產(chǎn)效率和漏拔率。

3.3試驗結(jié)果與分析試驗過程中樣機運轉(zhuǎn)穩(wěn)定，工作安全可靠，主體工作部件能夠有效完成機具在煙田拔稈的需求，工作過程順暢。漏拔現(xiàn)象少，工作效率高，殘留根系少，能夠滿足煙稈拔稈農(nóng)藝的使用要求。

樣機試驗過程中，造成煙稈漏拔的原因有：①個別煙草植株生長位置異常，煙稈超出機具工作范圍;②機手操作機具偏離煙壟，造成個別的傾斜煙稈漏拔[9-10]。

4結(jié)論

通過樣機試制與試驗，該機具適配在拖拉機后方懸掛作業(yè)，通過拖拉機輸出后的動力經(jīng)過變速箱變速傳導(dǎo)帶動撥板、刨刀作業(yè)。該機具結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計輕盈，有效降低了機器運行中的消耗能量，使之更適宜在功率18.4 kW以下的拖拉機上適配作業(yè)，除了可以在廣大平原地區(qū)使用外，更適合在山地、丘陵地區(qū)拔稈作業(yè)，有效解決了轉(zhuǎn)彎半徑大的問題，并且一次性完成拔稈、除草、平壟和保墑工作。

采用新盈的刨刀式拔稈裝置，有效減少了入土阻力面積，使之更宜入土作業(yè);刨刀、撥板、定刀片三者配合作業(yè)，可以使煙稈拔出時更順暢地拋出而不堵塞出口，并能有效防止雜草的纏繞;拔出的煙稈煙根不帶泥土，便于用戶收集運輸。利用刨刀裝置、撥稈裝置、上護板之間運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的震動，使煙根不帶泥土，從而使用戶便于收集煙稈;分草桿的設(shè)計有助于將地壟上的雜草進行分割，并且對于拖拉機前進行走中推倒的煙稈有一定的導(dǎo)向作用，防止煙稈雜亂的傾倒后，機器進行刨刀作業(yè)時把無規(guī)則的煙稈不能整稈拋出或者將出口處打碎。

參考文獻

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