多功能根茎类作物联合收获机的研制

多功能根茎类作物联合收获机的研制

现有的茎类作物联合收获机难以满足多种根本成分的要求近年来，随着国内农业产业结构的优化和调整，生根类作物的种植面积不断扩大。目前,这类作物生产过程中的整地、中耕培土、喷药等作业已基本实现了机械化,但是收获机械化水平较低。其主要原因之一是现有的根茎类作物收获机只适用于收获单一作物,例如花生联合收获机只能用于收获花生。而根茎类作物种类较多,每种作物的种植面积相对较小,因此机具的年作业量小,使用成本高,制约了机械化收获水平的提高。根茎类作物联合收获机集挖掘、去土、果秧分离、清选、收集等功能于一体,现有机型不能实现一机多用的主要原因是这些联合收获机只配置了一种果秧分离机构。由于不同种类根茎类作物的秧蔓与果实的结构、形状、尺寸以及将两者分离方法均不相同,因此用一种分离机构难以同时满足多种根茎类作物的机械化收获要求。针对上述问题,本文设计了一种能收获花生、大蒜、洋葱的多功能根茎类作物联合收获机。1选择前置式收获作业方法该机由动力行走底盘、主机架、收获台、挖掘铲、去土机构、滚筒式分离机构或圆盘割刀式分离机构、夹持输送机构、清选系统、集果系统等组成,其整体结构配置如图1所示。该机解决了传统根茎类作物联合收获机只能收获单一作物的缺陷,可适用于花生、大蒜、洋葱等多种作物的联合收获。其中,滚筒式分离机构和圆盘割刀式分离机构是实现一机多用的关键部件,两部件根据收获的作物种类可互换。对于一株多果,且果秧分离力较小的作物(如花生)使用滚筒式分离机构,对于一株单果作物(如大蒜、洋葱、胡萝卜)使用圆盘割刀式分离机构。整机的作业过程为:收获机前行时,分禾、扶禾装置将作业幅宽内的植株与两侧分开并扶起,同时松土铲将植株的主根铲断并松土,随后植株进入输送链并向上夹持输送,在夹持输送前段底部设有拍土装置,拍落植株根部的部分土壤。若收获一株多果作物,在秧果分离段安装滚筒式摘果装置,将果实从植株根部刷落脱下;若收获一株单果作物,在果秧分离段安装的圆盘割刀分离机构,将植株根部果实与茎秆割断,实现果秧分离。果实从秧蔓上分离后落入下方的刮板输送带上,并升运至下方配有风选装置的振动清选筛上,在振动筛上实现进一步清土,果实则通过振动筛尾部增设的软面盖板而落入其下方的接果箱中。脱果后的茎蔓继续被夹持向后输送,由抛草链抛送落至秧蔓输送带从机器后端排出,并成条铺放在已收地面上。该机的主要特点:采用履带式行走装置,操纵简单、灵活,即使在雨后砂质土壤的田地,仍可顺利进行收获作业,适合于鲜株脱果;采用左侧前置式进行收获作业,视野宽广;作业过程只需驾驶操纵、装袋2个人即可,大大减少作业劳动力。2关键设备的结构2.1下地壳脱荚率低该分离机构采用差相、对辊组配式刷脱机构实现脱荚功能,用于花生类一株多果作物的果秧分离,其在整机上的配置及结构如图2所示。该分离机构安装于夹持输送链后半段的下端,滚筒全长1000mm。滚筒式分离机构由钢管、脱荚钢板和软胶片组成,钢板和钢管用螺栓固定,左右两脱荚钢板互为反向,装配时需定位,使其彼此互相错开30°,以增加脱荚效果及避免互相干涉。花生植株夹持输送经过摘果滚筒时,摘果滚筒上的钢板对花生荚果进行刷脱,将其从植株上摘下,完成脱荚作业。软胶片的一侧固定在钢板上,并沿钢管表面铺于两钢板槽底部,摘果滚筒运转时软胶片由于惯性和重力作用会向外侧翻倒,将摘落在钢板槽底部的花生果或湿土块抛下进入位于其下部的刮板输送带上。2.2动割刀、调整套组件该分离机构安装在夹持输送链尾部的下端,用于大蒜、洋葱等一株单果类作物的果秧分离,其在整机上的配置及结构如图3所示。该机构由主动圆盘割刀和从动圆盘割刀2部分组成,前者包括主动刀座、主动刀轴、链轮、主动刀盘、主动割刀和调整套组件等,后者包括从动刀座、从动刀轴、调节螺杆、从动刀盘、从动割刀等。主动刀座与收获台机架固连,主动刀轴通过轴承悬臂安装在主动刀座上,链轮安装在主动刀座的下方与主动刀轴固连,主动刀盘和调整套组件安装在链轮的下方与主动刀轴固连,主动割刀与主动刀盘固连。从动刀座与收获台机架固连,调节螺杆与从动刀座铰接,从动刀轴与调节螺杆螺纹连接,从动刀盘通过轴承与从动刀轴连接,从动割刀与从动刀盘固连。调整套组件是由4个长度不等的隔套组成,通过改变调整套与主动刀盘的安装位置来改变主动割刀与夹持输送链之间的距离,同时旋转调节螺杆可以调整从动割刀的上下位置,以便根据需要来设定大蒜、洋葱的切割高度,适应不同作物茎叶和果实分离的要求。2.3分路动力系统采用450型半喂入稻麦联合收获机底盘,履带中心距950mm,履带接地长度1230mm,宽350mm。采用全柴490型柴油发动机,最大功率31kW,经中间减速轴分别传动拔取、夹持输送装置,前进(含作业速度控制)、后退挡采用无级变速,以适应各种作业情况。而且,采用此底盘有效解决了国内现有花生联合收获机动力不足,侧配置收获机作业时易侧偏、对行性不稳定等诸多问题。该机采用分路动力传输系统,两路传动均采用胶带压轮离合器,不同果秧分离机构采用不同动力路线。采用滚筒式果秧分离机构时,夹持输送系统和扶禾装置为一路传动系统,动力从变速箱输出,其速度与机器行走速度关联;其他作业部件(包括清土装置、滚筒式果秧分离机构、刮板输送、清选风机、清选振动筛、提升机喂料输送带、提升机和抛秧输送带)为另外一路传动系统,该路动力直接从发动机输出,传动速度与机器行走速度无关,果秧分离机构的转速为290r/min。采用圆盘割刀式秧果分离机构时,夹持输送系统、扶禾装置、圆盘割刀式果秧分离机构为一路传动系统,动力从变速箱输出,传动速度与机器行走速度关联,果秧分离机构的最高转速可达360r/min;其他作业部件为另外一路传动系统,动力由发动机直接输出,传动速度与机器行走速度无关。3u2004试验测定结果联合收获机由南通五山农业机械有限公司制造生产,并在河南和江苏两省花生、大蒜主产区进行试验考核。花生作物品种为鲁花10号,种植形式为平作,行距为25cm,株距为15cm,作业时一次收获2行。实际检测结果为:果实损失率2.3%,埋果率0.3%,摘果破损率0.45%,果实清洁度99%,漏摘损失率0.4%,整机可靠性系数96.2%。试验品种为射阳白皮大蒜,种植形式为平作,行距为20cm,株距平均为10cm,作业时一次收获2行。试验测定结果为:果实损失率3.0%,漏收损失率0.5%,果实碰伤率1.5%,整机可靠性系数96.0%。国内有关花生收获机械作业质量标准尚不健全,现仅有农业部行业标准《花生收获机作业质量标准》(NY/T502—2002)及安徽省地方标准《花生收获机械作业质量评定方法》(DB34/T—2004),而大蒜收获机作业质量标准至今仍为空白。本联合收获机对花生的试验性能指标与以上两标准中的相应指标对比如表1所示。由表可见,本机的各性能指标均超过农业部标准和安徽省地方标准所规定的指标。另外,该机作业后地表较平整、无漏收、无机组对作物碾压、无荚果撒漏,也符合标准的相关规定。4用于多种联合剂的联合收获技术多功能