自走式圓白菜收獲機設(shè)計研究

胡昀

摘 要 圓白菜在我國具有非常大的種植量，傳統(tǒng)的圓白菜收獲工作主要通過人力來完成，不僅浪費大量資源，還無法有效提高工作效率。自走式圓白菜收獲機能夠?qū)崿F(xiàn)圓白菜的自動收獲。該設(shè)備以液壓系統(tǒng)為基礎(chǔ)，包含了引撥機構(gòu)、輸送提升機構(gòu)、切根機構(gòu)以及剝?nèi)~機構(gòu)，在顯著提升圓白菜收獲速度的同時，能夠確保圓白菜的收獲品質(zhì)。基于此，闡述圓白菜收獲機工作原理，并分析傳動系統(tǒng)與關(guān)鍵機構(gòu)的具體設(shè)計。

關(guān)鍵詞 圓白菜;收獲機;設(shè)計

中圖分類號：S225.51 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.29.081

圓白菜是我國普遍種植的蔬菜，總種植面積超過了20萬公頃，其年產(chǎn)量位列我國蔬菜種植的第3名[1]。然而，現(xiàn)階段我國圓白菜收獲方式主要是依靠人力勞動來完成，不僅勞動效率低、勞動強度大，也增加了生產(chǎn)成本，不利于圓白菜種植產(chǎn)業(yè)的長久發(fā)展。盡管目前有一些學(xué)者開展了圓白菜自動收獲機械設(shè)備的研發(fā)工作，但是大多是從理論層面進(jìn)行，沒有從實際狀況出發(fā)，設(shè)計出滿足各種使用工況的自動化機械設(shè)備。伴隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人工成本越來越高，年輕的勞動力通常不愿意從事該項工作。在這樣的背景下，加強推廣自動化機械成為了圓白菜收獲的重要方向，對于圓白菜種植行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展有非常重要的作用?；诖耍骄孔宰呤綀A白菜收獲機的工作原理，并對其中的液壓系統(tǒng)以及關(guān)鍵機構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，為實現(xiàn)圓白菜自動化收獲提供幫助。

1 圓白菜收獲機工作原理

自走式圓白菜收獲機工作過程中，第一步通過液壓控制系統(tǒng)使得收獲臺機架和地面的夾角為25°左右，確保引撥機構(gòu)中的引撥部件和地面的夾角為0°，并和地面相接觸。收獲機在向前運動過程中，引撥機構(gòu)會對行性不良的圓白菜進(jìn)行聚攏，然后將其從土壤中拔出。拔出后的圓白菜會進(jìn)入輸送提升機構(gòu)中，通過輸送帶將圓白菜運送到切根機構(gòu)，通過切根機構(gòu)中的雙圓盤割刀將圓白菜的根部切除，切下的根部會直接掉落在田地中，而圓白菜以及外側(cè)包葉會繼續(xù)沿著輸送帶進(jìn)入剝?nèi)~機構(gòu)中，通過葉輥部件的滾動摩擦，使得圓白菜外側(cè)破損的包葉被清除，并將圓白菜送入包裝盒中，完成圓白菜的收獲工作[2-4]。

2 傳動系統(tǒng)與關(guān)鍵機構(gòu)設(shè)計

2.1 傳動系統(tǒng)

考慮到自走式圓白菜收獲機工作的穩(wěn)定性，為降低收獲機設(shè)計與生產(chǎn)難度，須采用液壓系統(tǒng)控制。泵站主要依靠收獲機驅(qū)動機構(gòu)中的柴油機帶動，并在液壓系統(tǒng)中設(shè)置兩組回路，分別為高速回路以及低速回路。其中高速回路主要負(fù)責(zé)驅(qū)動圓盤割刀以及剝?nèi)~輥，將圓白菜的根莖以及外周包葉清除掉;低速回路主要負(fù)責(zé)各個輸送帶的運動，確保收割的圓白菜能夠順利抵達(dá)各個機構(gòu)中。每個油路上都裝配有流量調(diào)節(jié)閥，在負(fù)載出現(xiàn)改變時，流量調(diào)節(jié)閥能夠確保液壓馬達(dá)輸出流量不變[5]。

2.2 引撥機構(gòu)

引拔機構(gòu)的主要作用是將田地中的圓白菜挖掘出來，并將其引導(dǎo)至輸送裝置。在實際運行過程中，需要配合收獲機的自動行走功能，保持引拔鏟平行于地面，使之處于地面與圓白菜之間，在行走中將圓白菜從土壤中拔出來，然后將收獲的圓白菜運送到輸送提升機構(gòu)中，在此過程中拔輪的職能是幫助圓白菜順利喂入[6]。如圖1所示為收獲機引拔機構(gòu)圖。圖中序號1表示為機構(gòu)固定座、序號2為導(dǎo)向桿、序號3為引拔鏟、序號4為葉板、序號5為拔輪、序號6為圓白菜、序號7為傳輸帶、序號8為彈性浮動桿。

2.3 輸送提升機構(gòu)

輸送提升機構(gòu)包含了雙螺旋輸送式以及橫向輸送帶式兩種類型，其中橫向輸送帶式能夠有效避免出現(xiàn)擠壓破損，保證收獲圓白菜的完整性。如圖2所示為收獲機輸送提升機構(gòu)圖。圖中序號1為設(shè)備固定架、序號2為雙圓盤割刀、序號3為夾持輸送帶、序號4為彈性張緊輪、序號5為距離調(diào)整裝置、序號6為調(diào)節(jié)絲桿、序號7為主動輪旋轉(zhuǎn)桿、序號8為主動輪。在進(jìn)行輸送提升機構(gòu)設(shè)計時，要保證輸送效率大于收獲機的行走效率，保證收獲上來的圓白菜能夠及時傳輸出去，避免產(chǎn)生堵塞。

2.4 切根機構(gòu)

圓白菜收獲機切割機構(gòu)是十分重要的一部分，不僅與輸送提升裝置相配合，同時切根的效果也會直接影響到后續(xù)剝?nèi)~的完整性。通常情況下，切根機構(gòu)主要有單圓盤切割器以及雙圓盤切割器兩種，但是由于單圓盤切割器需要較高的轉(zhuǎn)速，會產(chǎn)生較大的能源浪費，為此本設(shè)計采用雙圓盤切割器[7]，如圖3所示為收獲機切根機構(gòu)圖。其中序號1為左夾菜輸送帶、序號2為圓白菜、序號3為右夾菜輸送帶、序號4為彈性張緊輪、序號5為右圓盤割刀、序號6為固定架、序號7和8為傳動鏈輪、序號9為左圓盤割刀。

2.5 剝?nèi)~機構(gòu)

收獲機切根機構(gòu)在工作過程中切除圓白菜根部的同時，也會切割到外包葉片的底部，導(dǎo)致一些外包葉片損壞。在傳統(tǒng)工作中，主要通過人工方式去除外側(cè)的葉片，而本文設(shè)計了一種可以自動剝離圓白菜外包葉子的機構(gòu)，通過剝?nèi)~輸送帶與剝?nèi)~輥相向運動產(chǎn)生的摩擦碰撞來實現(xiàn)，并將剝離好的圓白菜運輸?shù)街付ㄎ恢谩?/p>

3 結(jié)語

自走式圓白菜收獲機解決了傳統(tǒng)人工收獲勞動強度大、工作效率低的問題，是未來圓白菜種植行業(yè)自動化發(fā)展的重要方向，具有非常高的應(yīng)用價值，盡管本文中設(shè)計的圓白菜收獲機能夠?qū)崿F(xiàn)各個功能，但是還需要結(jié)合實際應(yīng)用狀況不斷優(yōu)化，保證設(shè)備運行的穩(wěn)定性與高效性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李向軍.大白菜機械化收獲注意事項及研發(fā)趨勢[J].農(nóng)機使用與維修，2020（3）：2-3.

[2] 姚森，張健飛，肖宏儒，等.甘藍(lán)機械化收獲技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].中國農(nóng)機化學(xué)報，2019，40（4）：36-42.

[3] 廖禺，陳立才，潘松，等.葉類蔬菜機械化收獲技術(shù)裝備現(xiàn)狀與發(fā)展[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報，2019，31（11）：77-81.

[4] 李小強，王芬娥，郭維俊，等.4YB-Ⅰ型甘藍(lán)收獲機提升輸送裝置的改進(jìn)與測試[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2013，48（4）：159-164.

[5] 張志起，崔中凱，劉繼元，等.4YX-4型全液壓自走式玉米收獲機液壓系統(tǒng)設(shè)計[J].農(nóng)機化研究，2015，37（12）：97-101.

[6] 王東偉，尚書旗，趙大軍，等.4HBL-4型二壟四行半喂入自走式花生聯(lián)合收獲機[J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2013，44（10）：86-92.

[7] 王家勝，尚書旗.自走式雙行胡蘿卜聯(lián)合收獲機的研制及試驗[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2012，28（12）：38-43.

（責(zé)任編輯：趙中正）