新型马铃薯收获机（共7篇）
新型马铃薯收获机 篇1
建平县臣龙机械有限公司研制的新型马铃薯收获机械, 采用皮带传动、链条输送方式进行薯类的收获作业。具有体积小、重量轻、结构紧凑、性能可靠、生产效率高、使用保养方便、价格合理等特点, 省工省力、清收率高等优点。
1. 主要技术参数
该马铃薯收获机械有两种型号, 4U—1型和4U—2型, 配套动力为22~25千瓦 (28~35马力) 小四轮拖拉机。动力输出转速为每分钟540转, 每小时作业速度1.5~6公里, 与拖拉机连接形式为标准后3点悬挂, 铲片形式为栅格式, 耕深20~25厘米, 薯块起净率≥98%, 破损率≤1%。其他参数见下表。
2. 主要技术经济指标
4U-1 (2) 型马铃薯收获机在设计中最大限度地采用标准件、通用件、借用件以提高继承性和产品的使用方便性及标准化程度。从1型到2型已形成系列, 同型号零部件配置在不同侧板上可通用互换。均采用链节传动, 传动部件基本相同。既提高生产效率, 又保证产品质量, 通用化程度高。收获机在进行收获作业时, 相当于为土壤进行了一次深松作业, 因此耕幅不能太宽, 太宽容易造成拖拉机过载, 耕幅设计为70~85厘米, 耕深在20~25厘米, 每10厘米的牵引力为640~810牛顿, 而20~35千瓦拖拉机的额定牵引力为4900~8000牛顿, 额定牵引力大于起土铲阻力, 所以马铃薯收获机起土铲耕幅宽度与拖拉机配套合理。
悬挂参数保证该机足够的入土性能和耕深稳定, 兼顾良好的牵引性能。起土铲必须前倾, 铲尖先着地, 保证有入土趋势;保证有足够的入土力矩, 使铲刃对土壤始终有压力达到预定耕深。在保证入土性能和耕深稳定性前提下, 尽可能提高拖拉机牵引性能。4U-1 (2) 马铃薯收获机的上、下悬挂点的垂直投影距离为24厘米, 下悬挂点距离中心位置27厘米。收获机设计及生产采用的材料国产黑色金属板材和型管材料, 材质符合GB700碳素结构钢, GB699优质碳素结构钢标准;灰铸铁件材料符合GB9439标准球墨铸铁件符合GB-1348标准;铸钢件符合GB11352标准;犁壁应用YB214标准中固定的三层犁壁钢板制造。马铃薯收获机框架部位均采用GB3094矩形、方形钢管, 强度好, 又保证产品质量, 使机具的抗拉强度达到要求。
新型马铃薯收获机 篇2
日前, 由黑龙江克山农场研制的4SW系列避条筛辊式新型马铃薯收获机亮相齐齐哈尔绿博会, 吸引了众多参观者的眼球。和其他机器相比该机具有6大优势, 一是适应性强, 适合多种土壤作业, 如粘土、黑土等。二是收获效果好, 收净率≥98%, 明薯率≥98%, 破损率≤3%。三是独特的三级分离机构, 第一级为碎土辊轮装置, 使挖掘铲推出的大土块松散后变成小土块再进入后方筛子, 第二级和第三级为避条筛辊式强制漏土机构, 能保证土薯分离效果好、明薯率高。四是过载保护装置, 能有效保护机具, 可靠性在96%以上。五是浮动圆盘缺口切刀, 能有效切断薯秧、杂草, 可防止其拖堆, 减少挖掘阻力。六是机器材质好, 动力驱动链轮和传动链条采用优质材料, 并进行高频热处理渗碳淬火, 耐磨性强, 机具寿命长。
一种马铃薯收获机介绍 篇3
目前我国大部分马铃薯的收获,还处于手工或半机械化状态。所用机械较简单,作业效率低下,薯土分离不清,薯秧分离不清,收获后杂乱无章,明薯率偏低,伤薯、破皮严重。由于我国地形条件复杂,气候条件差异较大,马铃薯种植分散,造成种植模式各异。现有机型大部分行距不可调,造成其适应范围小。
2附图说明
图中,1牵引部件,2机架,3挖掘部件,4输送分离机构,5除秧机构,6传动部件,7集条铺放装置,8行走装置,9铲架,10挖掘铲,11U型连接块,12镇压限深轮,13圆盘刀,14输送分离筛,15驱动轴,16涨紧轴,17抖动轴,18可调支撑轮,19支撑轮,20橡胶带,21钢棍,22滚轮,23拦压栅,24排径辊,25尾筛,26侧输出装置,27胶皮挡板一,28胶皮挡板二,29集放架,30地轮,31调整杆,32压平轮,33齿形胶条。
3具体实施方式
该收获机为了弥补现有技术的缺陷,提供了一种行距可调,能够薯土分离、薯秧分离、薯块集条铺放、明薯率高、伤薯、破皮率低的马铃薯收获机。
图1中,该马铃薯收获机,包括相连接的牵引部件1和机架2,机架2下设行走装置8,机架2上安装有挖掘部件3、输送分离机构4、除秧机构5和集条铺放装置7,输送分离机构4连接有传动部件6。
图2中,挖掘部件3包括安装在机架2上的铲架9,铲架9上通过U型连接块11安装有挖掘铲10,通过调整U型连接块11的连接位置,可对挖掘铲10位置及角度进行调整,铲架9的横梁上通过螺栓安装有镇压限深轮12及圆盘刀13,镇压限深轮12、圆盘刀13与铲架9横梁分别采用U型、L型连接,镇压限深轮12设计为与薯垄形状一致的梯形圆筒。
图3、4中,输送分离机构4包括输送分离筛14,输送分离筛14由凹凸形橡胶带20与钢棍21连接形成一环形栅格,输送分离筛14通过驱动轴15、涨紧轴16、抖动轴17、可调支撑轮18及支撑轮19支撑并旋转,驱动轴15、涨紧轴16和抖动轴17通过传动部件6带动,抖动轴17上安装三个沿中心均布的滚轮22。涨紧轴16将输送分离筛14涨紧于驱动轴15上,驱动轴15带动输送分离筛14旋转,抖动轴17在转动过程中,其上安装的滚轮22有规律地击打着输送分离筛14,使输送分离筛14产生抖动,通过调整可调支撑轮18的位置,使输送分离筛14与抖动轴17的距离不同,随之产生不同的振动幅度,以便适应不同自然条件下的土壤与薯的分离。
图5、6中,除秧机构5包括位于驱动轴15一侧的拦压栅23和排径辊24,排径辊24与驱动轴15相对旋转,排径辊24下方设有侧输出装置26和尾筛25,尾筛25是由若干齿形胶条33构成的栅格环状结构,尾筛25的旋转方向与马铃薯的滚动方向相反,尾筛25固定于机架2上,排径辊24为橡胶辊,拦压栅23为耙状且下敷橡胶。输送分离筛14带着马铃薯经过拦压栅23的梳理,将径杆喂入排径辊24,通过排径辊24的挤压与旋转,将薯、秧分离,马铃薯落入尾筛25,秧草落入侧输出装置26。
图7中,集条铺放装置7包括通过螺栓和调整拉杆31与尾筛25相连接的集放架29,集放架29设计成上大下小的梯形状,调整拉杆31使其贴地面沿水平方向前进,集放架29上安装有地轮30,尾筛25两侧及上面安装胶皮挡板一27,集放架29两侧安装胶皮挡板二28,胶皮挡板二28前面与胶皮挡板一27搭接相连,胶皮挡板二28下面沿地面运动。
该马铃薯收获机,为了行距可调,我们将挖掘铲10的连接固定端设计成了U型,再使用相应U型连接块11将其与铲架9固定;镇压限深轮12、圆盘刀13与铲架9横梁分别采用U型、L型连接,使其能够沿铲架9横梁移动。为了薯土分离,我们将镇压限深轮12设计成与薯垄形状基本一致的梯形圆筒,收获时,借助于挖掘铲10向下的压力与拖拉机向前的牵引力,将薯垄上的土块轧碎并且松散了土壤与薯块,利于后期的薯土分离;我们还将橡胶带20与钢棍21连接,形成一个绕驱动轴15、支撑轮19、抖动轴17旋转的环形栅格,通过调整抖动轴17与栅格的距离,来调整栅格的振动幅度,使带有薯土的栅格抖动着前进,从而实现了薯与土的分离,显著提高了明薯率。为了薯秧分离,而不伤害马铃薯,我们将排径辊24设计成橡胶辊,使其与驱动轴15相对旋转;将拦压栅23设计成耙状,且下敷橡胶。这样,当收获时,将排径辊24与驱动轴15的距离调至适合径杆喂入,驱动轴15与排径辊24相对旋转,涨紧轴16将钢条栅格涨紧于驱动轴15上,钢条栅格带着马铃薯经过拦压栅23的梳理,将径杆喂入排径辊24,通过排径辊24的挤压与旋转,将薯、秧分离,马铃薯落入尾筛25,进入集条铺放装置7,秧草落入侧输出装置26,通过侧输出皮带将其输送至薯沟中。为了提高明薯率,利于后期捡拾,降低伤薯率,我们设计了马铃薯集条铺放装置7,将尾筛25栅格设计成齿形橡胶链,且其旋转方向与马铃薯的滚动方向相反,两侧及上面增设胶皮挡板一27。尾筛25后面紧跟着倒梯形集放架29,两侧敷有胶皮挡板二28,胶皮挡板二28与胶皮挡板一27搭接相连,下面沿地面运动。为了更好的使胶皮挡板二28沿地面运动,我们下设地轮30,使其与地面的高度能够调节。为了降低伤薯率、破皮率,我们将橡胶带20设计成凹凸状,使钢棍21与固定销钉镶嵌其中;驱动轴15、涨紧轴16、排径辊24、支撑轮19皆外敷橡胶;还将尾筛25栅条设计成齿形胶条33,便于清刷马铃薯,并将秧草送至侧输出。
使用过程中,根据所种马铃薯行距,通过调节U型连接块11,使挖掘铲10与其相适应,相应调整镇压限深轮12、圆盘刀13安装于铲架9横梁上的位置,行走装置8的轮距,使其适应行距,利于收获。拖拉机与牵引部件1相连,传动部件6运转,挖掘部件3开始挖掘,输送分离机构4、除秧机构5开始运转。镇压限深轮12沿垄顶滚动,在挖掘力及牵引力的作用下,将土壤松散,并且将大的土块轧碎,利于后期薯土分离。圆盘刀13沿垄底前进,其在弹簧的压力下,将薯垄两侧径杆及杂草切断,利于后期的薯秧分离。薯、土及秧被挖掘后进入输送分离筛14,输送分离筛14在抖动轴17的作用下抖动前行,将输送分离筛14上的土抖落,薯、秧继续前行至除秧机构5,在拦压栅23的梳理下,将秧草喂入排径辊24,通过排径辊24的挤压与旋转,将薯、秧分离,秧草落入侧输出装置26,经侧输出装置26输送至侧面薯沟中,马铃薯及轻浮秧草落入尾筛25,尾筛25逆向旋转,其上齿形胶条33将比重轻的秧草带入侧输出装置26,比重大的马铃薯在重力的作用下向下滚动,其在胶皮挡板一27、胶皮挡板二28的护送下,落入经压平轮32压平的地面上,经集条铺放装置7的梳理,其有规律的铺放于地面,便于后期的捡拾。
摘要：该马铃薯收获机,通过增设行距可调挖掘铲、薯土分离机构、薯秧分离机构、薯块集放装置,能够薯土分离、薯秧分离、薯块集条铺放,使明薯率大大提高,伤薯率大大降低,极大地提高了生产率。
浅析马铃薯收获机故障解决方法 篇4
一、链排、链棍端头断开
通过对链排、链棍端头断开现象分析, 发现紧靠链节处的两链棍分别焊有连接板, 而连接板经常开焊。由于连接板将两根链棍焊接成一体, 在两链棍端头穿入链节后, 链轮带动链节转动时, 因链节与链棍装配时有间隙, 这样链棍焊接后的两中心距38.1毫米与链节的节距38.1毫米肯定出现误差。由于链棍的节距小于链节的节距, 所以转动时必然对两链棍端头产生作用力, 若两轴棍与链节中心距相同时, 这个力将作用在两个链棍上, 反之这两个作用力将同时作用在一个链棍上, 致使工作时出现交变载荷, 发生上述故障。故障原因找到后, 将靠近链节两端的连接板取消, 将连接板焊接位置改至距链节200毫米处, 这样受力后, 力距加长, 变形角度缩小, 断链棍的现象随之消除。
二、晃动筛框架断裂
晃动筛的功用是将链排传递过来的土壤和红薯通过筛后, 将大部分土筛下, 将马铃薯落到土和瓜秧上面, 以方便捡拾薯块, 并防止土将薯块压在下面, 造成不必要的损失。晃动筛的动力来源是由皮带轮上的销轴通过摇杆将晃动筛前后推动来完成的, 晃动筛由四根吊杆与机架相连, 工作时, 晃动筛上面的负荷大约有250千克, 其运动起来的冲击力还要远远大于此力, 特别是与摇杆相连的两个销轴承受的冲击力就更大了, 这就使得销轴时常断裂, 既影响生产又造成浪费。
通过对故障进行分析, 采取了将销轴适当加粗的办法, 即原来销轴由直径椎22改为椎24, 同时将销轴与摇杆的连接形式由轴套式改为关节轴承, 这样就可以克服原来轴套磨损导致间隙越来越大, 冲击力也随之加大, 发生晃动筛框架与销轴、吊柱等多处断裂的现象。改装后, 由于换了关节轴承, 间隙大、冲击力强的问题解决了, 同时, 装配时产生的不同心现象也得到了缓解。
三、链节变形损坏
原机器上的链节是冲压焊合而成, 板的厚度、装配质量以及抗拉强度远远不能满足辽西地区的农艺要求。通过现场考察和实际测定, 认为自己加工出的链节与专业厂家的标准链节的制造质量和使用寿命有很大差别。在不改变速度的情况下, 选用了相同节距的链节, 选用标准链轮与之相配, 所选用的ISO链号24A-1标准套筒滚子链提高了使用寿命, 同时降低了制造成本。原来链轮使用一个作业期链轮齿尖就快磨没, 其原因是链节没有套筒, 工作时链轮与链节直接研磨。而换成标准链节工作时是滚动摩擦, 摩擦阻力远远降低, 因此一个作业期下来, 两个链轮磨损很小。刮瓜秧及皮带磨损严重
在作业过程中, 两侧前连接板经常刮瓜秧, 驾驶员不得不下车用镰刀和其它工具进行清理, 既影响生产效率, 又耗费体力。为此, 设计两个割秧圆盘刀, 安装在收获机两侧牵引连接板前, 从而解决了问题。
马铃薯收获机主要结构与发展趋势 篇5
马铃薯是我国继小麦、水稻、玉米之后的第四大作物, 主要分布在黑龙江、新疆、内蒙、山西、陕西、甘肃、云南等省区, 发展马铃薯产业, 必须依靠现代化的生产、运输、贮藏、加工设备, 生产环节当中的收获环节是目前制约马铃薯产业快速发展的一个重要方面[1]。随着马铃薯种植面积快速扩大, 其收获机械的科技含量也随之提高, 通过大幅度提高马铃薯收获效率, 同时降低劳动强度及人工成本[2]。因此, 马铃薯收获环节的技术革新必将为马铃薯行业的发展作出卓越贡献。
1 国内外马铃薯收获机现状
1.1 国外马铃薯收获机现状
国外马铃薯收获机械研究起步较早。苏联1950年后开始使用挖掘机, 1985年实现马铃薯收获机械化, 其中联合收获机占60%, 美国1935年开始使用挖掘机, 1948年开始使用联合收获机, 20世纪80年代初美国实现了马铃薯收获机械化[3]。机械化收获环节已成为马铃薯生产全程机械化的一部分, 国际市场上马铃薯全程机械化成套装备较多, 按装备的技术水平大致可分为两档:德国格力莫公司和WM公司、美国Double L、挪威TKS公司、比利时AVR公司等主要生产大中型成套马铃薯装备的国际农机公司为一个档次, 其结构复杂, 配备先进的即时电子监控系统、液压驱动、传感技术等先进技术。而以意大利及日韩等国主要生产中小型马铃薯收获机具, 结构较简单, 适用于小面积作业。国外马铃薯主产国采用大规模机械化垄作模式, 使用适应这种作业模式的联合收获机直接收获, 或使用收获机-捡拾装载机加固定分选装置来进行分段收获[4]。联合收获机不但生产率高而且运用了许多高新技术, 如采用传感技术及液压技术控制挖掘深度来降低土壤喂入量并减少漏薯率、使用限深轮和自动对垄机构适应地面起伏和弯曲、采用电子或液压控制筛土网振动、采用风机除杂和光感测控进行土石分离、按茎块大小进行马铃薯分级装载、利用驾驶室电子屏幕进行实时监控操作等。该类型收获机在一次作业中通常集挖掘、去土、去秧、分级、装袋、装车等功能于一体。总体来说, 近年来国外马铃薯收获机械发展迅猛, 技术先进, 质量比较可靠, 形成了较为完善的马铃薯全程机械化体系。
1.2 国内马铃薯收获机现状
中国对于马铃薯规模化收获的研究起步较晚, 国内马铃薯收获机械仍较为落后, 科技含量较低。中国农村普遍使用人工或小型机械进行杀秧刨薯, 然后人工捡拾, 产量低且成本高, 技术和装备较为落后。我国马铃薯收获的规模化收获方式主要为马铃薯挖掘机加人工捡拾, 大型种植基地及部分国有农场拥有联合收获机。收获环节要求与种植及中耕模式相符, 完成起薯环节, 让马铃薯茎块基本露于地面, 然后由人工捡拾装袋, 装卸工装车售出或入库储存。受外界温度影响, 中国马铃薯平均生长期较短, 特别是内蒙古及黑龙江等北方主产区, 如提前杀秧收获则影响产量, 而过晚收获又可能遭遇霜冻, 无法及时收完而造成严重损失, 如果收获期间因机器故障而停收, 更会空耗人工成本。随着市场对马铃薯需求的不断增加, 国外一些大型薯业公司纷纷在中国从事马铃薯生产与加工, 国内一些生产企业也纷纷加入这一领域, 马铃薯生产开始向以生产基地规模化、标准化迈进[1]。随着国内马铃薯高产栽培技术和大规模种植的推广, 一大批企业开始加入马铃薯装备的研究和开发, 并形成一定的市场规模, 如中机美诺、黑龙江德沃、山东五征、青岛洪珠、郑州山河、山东天成等。同时, 一大批国际农机公司也相继进入中国, 其中成果显著的有德国的格力莫公司和WM公司。欧美国家的设备先进、坚实耐用, 但其成套机械装备及技术在中国推广较为艰难。国外收获机价格昂贵, 是国内收获机的2倍到3倍, 超过中国农户的承受能力;配套技术指导、培训不完善, 售后服务得不到及时、有效地保障, 特别是零配件价格昂贵, 发运时间长, 耽误最佳收获时间;国外马铃薯设备的针对性较强, 对中国地域差异、种植模式的多样性的适应能力较差。在马铃薯全程机械化的背景下, 中国需要研究适应规模化马铃薯种植模式、作业效率高、损伤率低的机型。将马铃薯机械损伤机理及其他高新技术融入机器成为重要研究方向。
2 马铃薯收获机各环节主要装置
2.1 起收装置
起收装置的任务是以最少的带土量挖掘马铃薯垄, 尽可能松碎土壤, 把挖掘物送到下一环节的分离装置上, 并要求克服各种阻力消耗的能量最少[5]。起收装置决定马铃薯收获产量, 适应垄形的自动机构能降低漏薯和不必要的马铃薯损伤和机器负荷。
2.1.1 限深轮
收获深度为挖掘铲铲尖与限深轮底面的垂直高度差。控制该高度差使上土量达到最少, 同时使机器不偏离正确轨迹。驾驶室中也可使用电子监控系统, 配合传感技术及液压技术实现挖掘深度的自动控制, 实时调控挖掘铲与限深轮高度。德国格力莫公司GT170型双行输送带式马铃薯收获机的自动深度控制系统。选择使用半限深轮进行2+2收获方式, 可以使一台双行马铃薯挖掘机将2垄马铃薯起出并侧输出到后方联合收获机2垄路线上, 然后由联合收获机一起收起, 节约了拖拉机动力, 提高了工作效率。
2.1.2 垄减压装置
通过垄减压装置托起一部分起收装置的重量, 从而减轻了限深轮对马铃薯垄的压力, 能够使机器在土壤松软的情况下限深轮前方不会堵土, 同时避免压伤浅层马铃薯。图3为德国格力莫公司GT170型双行输送带式马铃薯收获机的垄减压装置。
2.2 分离装置
分离装置将土石、秧蔓和杂草等从挖掘物料中清除, 得到较为干净的马铃薯, 包含振动器, 薯秧分离、杂物分离以及薯块分级等功能。
2.2.1 筛土网和振动器
筛土网是分离环节的第一步, 根据不同土壤环境调节铁棍间距, 间距越大筛土效果越好。筛土网配合振动器可有效抖土。振动器有液压振动和机械振动两种。同时也可以附加使用电子控制系统。
2.2.2 薯秧分离系统
薯秧分离系统由多组位于筛网后的卷秧辊子构成, 挖掘物料中的薯秧在行进过程中被两组筛网中间的卷秧辊子向下夹持脱离马铃薯块, 最终从机器下方排出。图5为德国格力莫公司的卷秧辊子。
2.2.3 多级除杂器
多级除杂器适用于所有土壤、多土块和小石头的情况, 有多组除杂辊组成, 每组包含一个钢辊 (小) 和一个橡胶辊子 (大) , 两种辊子各由一组液压驱动, 通过调整钢辊转向来选择除杂模式和输送模式。多级除杂器整体倾角和辊子速度可调, 除杂效果越低, 保护马铃薯效果升高。多级除杂器可更换为星形轮除杂器, 适用于沙性土壤到中性土壤, 少石少杂草的情况。由三个星形轮组构成, 每组包含两组星形轮和一个钢轴, 星形轮与钢辊反向转动。多级除杂器通过相互反向的旋转来向下夹持杂物, 杂物从机器下方排出。图6和图7为德国格力莫公司的多级除杂器和星形轮除杂器。
2.3 升运器或料斗
杂物基本清理干净后由马铃薯联合收获机尾部升运器 (图8) 提升到联合作业的马铃薯运输车或直接进入料斗随收获机前进至料斗满载再卸料到马铃薯运输车, 图9为德国格力莫公司SE150-60型料斗式马铃薯收获机的料斗, 料斗容积最高可达7.5 t, 大大提高了工作效率, 也可通过增加料斗装袋系统直接将马铃薯装袋。升运器由多组液压控制伸展或收回, 通过升运器末端卸料口处的传感器感应与马铃薯表层的高度差并加以电子液压调控可实现最小坠落高度, 减少马铃薯碰伤, 这有利于马铃薯的贮存。
3 马铃薯收获机发展趋势
未来马铃薯收获机的发展趋势是:以先进制造工艺保证机器的高强度;机、电、液相结合;简化各个环节于一体;融合电子控制系统、卫星定位系统、信息技术、遥感测控等技术保证自动化和智能化;通过提高机器的多功能模块化来适用于不同土质的土壤、农艺要求、马铃薯品种等收获环境。马铃薯收获机进入快速发展阶段, 单一收获环节机具成为马铃薯全程机械化成套装备的一部分。通过提高生产效率、降低人工成本、降低马铃薯破损率和降低设备维护费用来获得最佳的经济效益;通过建立及时的零部件供给流程及售后服务体系使收获进度得到有效保障, 为保证马铃薯的品质与产量奠定坚实的基础。
摘要：本文分析了国内外马铃薯收获机现状, 存在的问题和制约因素, 按照马铃薯收获过程的各个环节流程, 阐述了马铃薯联合收获机主要结构, 马铃薯收获机向智能化、自动化发展的趋势, 为进一步研究马铃薯收获机提供参考。
关键词：马铃薯,收获机,自动化,趋势
参考文献
[1]孙红梅.“十一五”马铃薯收获机械化什么样[J].农业技术与装备, 2007 (139) :30-31.
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[4]初旭宏, 黄丙申.马铃薯收获机械存在的主要问题及解决办法[J].农机使用与维修, 2010 (1) .
新型马铃薯收获机 篇6
目前,市场上销售的马铃薯收获机以小型机为主,能够实现将薯块挖掘出土的功能[1,2]。近几年,联合马铃薯收获机的研究取得了较大进展,但我国的地块相对较小,大型联合马铃薯收获机的普及尚需时日,小型马铃薯收获机将会在很长的时间里仍然作为主力机型[3]。马铃薯收获方式主要是依靠小型挖掘机进行挖掘,铺放在田间,再由人工进行拾捡装袋,效率比较低下[4]。
基于上述原因,在小型马铃薯收获机的基础上通过技术改进,加长输送部分,在马铃薯收获机的后方设计一个临时薯块收集器[5],实现了马铃薯的连续挖掘收获及收集薯块间隔定向定量堆放功能。该马铃薯收获机的设计在较大程度上降低了人工弯腰捡拾的劳动强度,提高了工作效率。
1 总体结构及工作原理
1. 1 总体结构
基于定向定量堆放的马铃薯收获机由挖掘装置、杆条式抖动输送装置、传动系统、定向定量堆放装置、悬挂架及机架等构成,如图1所示[6]。
1. 悬挂架 2. 动力系统 3. 定向定量堆放装置 4. 行走装置 5. 杆条式抖动输送装置 6. 挖掘装置
1. 2 工作原理
该机械针对单垄单行进行作业。作业时,切土防漏圆盘沿垄滚动,在压碎表层土块的同时进行导向;切土防漏圆盘在挖掘铲两侧以刃口纵向切开土壤,同时挡住可能侧漏的薯块; 挖掘铲沿垄将含薯土壤铲起,并沿铲面拾升、后移,期间部分碎土顺铲片间隙及延伸筛条杆间隙漏下; 含薯土壤越过挖掘铲及延伸栅条后落在输送链上,经抖动、输运,到达输送链末端时大部分土壤被抖落,薯土分离彻底; 最后进入定向定量堆放装置,实现马铃薯的定向定量堆放。
通过调整导向限深轮、挖掘铲角度调节机构及支撑行走轮等处各调节螺杆上的螺母,可改变并确定挖掘铲的铲面倾角、导向限深轮和支撑行走轮的高度。收获机和拖拉机通过前三点悬挂联接。
2 主要工作部件的设计
2. 1 挖掘装置
挖掘装置设计的基本原则是: 能有效降低牵引阻力,防止土壤壅堵,保证马铃薯挖净率,不伤、切薯块[7]。要满足这一原则,必须做到: 1铲面倾角可进行微调; 2挖掘深度稳定,进入机器的土壤量应尽可能少; 3在克服各种阻力时消耗能量最少,防止缠草等; 4挖掘深度稳定,进入机器的土壤量应尽可能少。挖掘装置的结构示意图如图2所示。
1. 切土圆盘 2. 切土圆盘调节机构 3. 机架 4. 挖掘铲角度调节装置 5. 挖掘铲及延伸栅条
2. 1. 1 装置结构
挖掘铲由3个三角形挖掘铲组合而成,铲片与铲片之间留有4cm间隙。三角形铲的结构简单、维修方便、成本低。延伸栅条末端延伸至升运链导向撑链轮的上方。通过切土圆盘调节,装置和挖掘铲角度调节,可以实现对切土圆盘高度和挖掘铲角度的调整,以适应不同工作环境的需要。
2. 1. 2 挖掘装置主要参数的确定
若杂草和根茎都能滑离铲刀,则必须满足
式中F1—作用于铲刃上的阻力( N) ;
μ1—茎秆对钢的摩擦因数,μ1≈0. 85 ~ 0. 9。
从图3中可得到下列不等式
铲面与地面的夹角越小,铲刃上的滑切速度越大,防挂草能力越好; 但铲尖的长度会随之增加,铲尖变得更尖,开出的沟槽不平整。一般土壤对铲刃的摩擦角φ= 26. 5° ~ 35°[8]。取φ = 30°,则根据以上公式可知θ≤120°。本设计中取θ = 100°,即挖掘铲刃切口夹角为100°,此时挖掘铲有较好的入土性能。
挖掘铲长度和铲面倾角α主要由提升掘起物所需的高度及土壤质地因素所确定[9],经受力分析可得
式中P—沿着挖掘铲移动掘起物所需的力( N) ;
F—土壤对铲的摩擦力( N) ;
N—铲对土壤的反作用力( N) ;
G—铲面上掘起物的重力( N) ;
μ—土壤对挖掘铲的摩擦因数。
由式( 3) 、式( 4) 、式( 5) 联立可求得
挖掘铲工作阻力是由铲起的土壤沿铲移动和切割土壤共同造成的。理想状态下不考虑垄台沿着挖掘铲移动速度变化,则挖掘铲所受总阻力可表示为
式中φ—土壤对钢的摩擦角;
A—挖掘垄沟的横截面积( m2) 。
查资料得知: K为挖掘垄沟的比阻系数,轻质土壤K = 16 000 ~ 20 000N / m2,中等轻质土壤K = 20 000 ~24 000N / m2,中等坚实土壤K = 24 000 ~ 3 000N /m2。
铲长可由挖掘深度h与倾角α关系计算得出,即
由马铃薯农艺要求可知,挖掘深度h在15 ~ 25cm时能将马铃薯完全挖出,且不损坏马铃薯。增大α角有利于破碎土垡,但导致铲的入土阻力增加和造成壅土。以中等轻质土壤为例,综合各个公式可得: 该机械选取的铲面倾角α = 25°, = 30°,铲的长度L =45cm。
2. 2 杆条式抖动输送装置
杆条式抖动升运装置由导向撑链轮、输送链、托链轮、偏心抖动轮及驱动轮等组成,如图4所示。输送链的倾角一般为20° ~ 30°,在设计中角度应越小越好,太大会有薯块滑落的现象[10]。结合本设计所需的升运高度,综合考虑取倾角为23°,输送链有效输运距离为1 750mm,相较其他的收获机加长了至少500mm,有利于增加薯土在链上的时间,宽度与挖掘铲总宽度相同。杆条链式抖动输送装置的作用是去除夹杂在马铃薯中的土壤,实现彻底的薯土分离,并将马铃薯运至收集箱。
1. 导向撑链轮 2. 偏心抖动轮 3. 驱动轮 4. 输送链 5. 托链轮 6. 橡胶挡片
在杆条上错位安装了橡胶挡片( 如图5所示) ,从而防止马铃薯在输送链上滚动,保证马铃薯的升运。片状挡片较针状挡片而言,降低了马铃薯的伤薯率,防滑效果更优越。
2. 3 定向定量堆放装置
2. 3. 1 工作原理
定向定量堆放装置采用重力开启方式,主要由收集箱、挡板、棘轮、配重块及挡块等组成[10],如图6所示。挡板将收集箱分成4个分区: 来自输送链末端的马铃薯从进薯口进入收集箱,其中一个临时集薯区便开始收集马铃薯; 当临时集薯区的薯块达到一定质量时,会使挡板往下沿逆顺时针转动,挡板及配重块绕固定轴旋转,使装置开启,马铃薯由临时集薯区经排薯区排出[11]; 同时由于挡块右端的压力消失,配重块绕逆时针旋转,挡块复位; 在后续收集的马铃薯重力的作用下,下一分区转到临时集薯区开始收集薯块,从而实现单靠薯块质量实现四分区的单向转动。四分区装置中心轴上安装有棘轮,能保证挡板的单向转动; 收集箱下面有导向板,可以实现薯块侧向或者中间堆放; 挡块上具有刻度,可以通过调节配重块位置实现定量收集。
1. 收集箱 2. 棘轮 3. 挡板 4. 配重块 5. 固定螺栓 6. 挡块
2. 3. 2 主要参数确定
收集箱的长度 为96cm,高度为80cm,宽度为10. 5cm,临时集薯区的有效体积为20 160cm3,马铃薯的密度为1. 0 ~ 1. 2g /cm3。所以,单个临时集薯区所能收集马铃薯的质量为20. 16 ~ 24. 19kg。堆放装置的开启利用杠杆原理,依靠收集薯块重量打破力矩平衡,马铃薯由临时集薯区进入排薯区。开启装置的受力分析如图7所示。
图7( a) 中,F1为挡块对挡板的支持力; G1为所收集的马铃薯的重力; FO1为挡板的转动轴对挡板的支持力。由受力关系得
由上式可知: 挡块对挡板的支持力F1随着收集的马铃薯的重力G1增大而逐渐增大。图7( b) 中,G2为配重块的重力; FO2为固定轴的支持力; F2为收集箱壁对挡块的支持力; F'1为挡板对挡块的压力。由平衡关系可得
当所收集马铃薯的重力G1达到一定数值时,使得F2= 0,为临界状态; 当G1再继续增大时,将会打破原有的平衡,触发定向定量堆放装置启动开关,挡板逆时针转动,收集箱中马铃薯迅速下落,从而实现了定向定量堆放。
3 结论
1) 基于定向定量堆放的马铃薯收获机的挖掘铲角度调节机构可通过对挖掘铲和升运链导向链轮的同步调节,实现挖掘铲铲面倾角较大范围的连续调整,为不同土壤条件下综合优化作业提供了条件。
2) 杆条式运输链的长度进行加长,使马铃薯和土壤的分离更加彻底。杆条上错位分布的橡胶挡片加强了输送的平稳性,降低了伤薯率。
3) 定向定量堆放装置在无额外动力情况下,有效的实现了马铃薯的定向定量堆放。
4) 定向定量堆放功能的实现大大降低了人工捡拾的劳动强度,提高了工作效率,降低了人工成本。
摘要：在研究小型马铃薯收获机的基础上,设计了一款能根据收集薯块质量往特定方向堆放的马铃薯收获机,主要由挖掘装置、输送装置及定向定量堆放装置等组成。在马铃薯收获机的后部设计一个四分区临时集薯器,能根据所收获马铃薯的质量来打开集薯器,将收集的马铃薯向中间或者一侧堆放,从而实现了马铃薯的连续挖掘及收集薯块的定向定量间隔堆放,可在较大程度上降低人工捡拾的工作量,同时避免拖拉机碾压伤薯。
关键词：马铃薯收获机,定向定量堆放,集薯器,重力开启方式
参考文献
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新型马铃薯收获机 篇7
青海省农牧机械推广站, 根据市场的需求和青海省手扶拖拉机动力资源广泛这一特点, 与青海省乐都县光明农机制造有限公司, 联合研制出了与手扶拖拉机配套使用的2CM-2型马铃薯种植机和4UM-1型马铃薯收获机。这两种机具的使用, 相应提高了青海省手扶拖拉机的利用率。
(1) 2CM-2型马铃薯种植机。适用于平地、坡地的马铃薯机械化种植作业 (包括免耕播种) , 可一次完成开沟、施肥、播种、覆土和起垄等多道工序, 具有结构紧凑、播种均匀、播深一致、播种效果好、操作简单, 维护保养方便以及生产效率高等特点。另外, 该机可根据农艺要求调整施肥量、播种量、垄高和播种深度。
(2) 4UM-1型马铃薯收获机。适用于平地、起垄种植或地膜种植的马铃薯收获作业, 而且价格低廉。主要特点:采用特殊传动装置和较短的振动筛, 解决了与手扶拖拉机配套动力传输机构的难题, 减少了马铃薯在振动筛上的滞留时间, 也保证了土薯分离效果;采用一尖两刃犁铲结构, 通过调整螺母调整犁体入土角和挖掘深度, 可减少漏收和伤薯率;结构紧凑、安装方便、操作简单、性能可靠、作业质量稳定。
2 推广情况
2006年, 青海省马铃薯收获机已经实现规模化生产, 产品已进入2006—2008年度国家支持推广农机产品目录。2007年, 已推广马铃薯收获机3 000余台, 其中贵州省1 100台、甘肃省500台、宁夏800台和青海省内600台。2007年, 在青海省互助、湟中、平安、大通、乐都和民和等县推广了马铃薯种植机100台, 完成马铃薯机械种植面积233 hm2, 马铃薯机械收获面积21 333 hm2。
3 经济效益
(1) 马铃薯机械化种植。 (1) 人工和半机械化种植劳动强度大, 种植效率低、时间长, 人工2人每天 (8 h) 只能种0.067 hm2, 加上气候条件的限制, 种植期很长。而2人组成的机械种植小组可种植0.067 hm2/h以上, 效率是人工收获的8倍以上, 提高了作业效率, 缩短了种植期。 (2) 增收。用机械化种植较人工种植可增产1 500kg/hm2, 以平均价0.6元/kg计, 可增收900元/hm2。 (3) 节支。用播种机种植可节省化肥180 kg/hm2, 按5元/kg计, 可节资900元/hm2;节约种薯420 kg/hm2, 按1.6元/kg计, 可节约种薯费用675元/hm2。以上几项合计增收节支2 475元/hm2。
(2) 马铃薯机械化收获。 (1) 人工收获费时费力, 8人每天 (8 h) 只能收获0.067 hm2, 难以达到规模化收获作业。而6人组成的收获机组可收获0.067 hm2/h以上, 效率是人工收获的10倍以上, 大大提高了作业效率, 缩短了收获期, 在青海省海东地区可以提前种植第2茬作物, 保证二茬作物的生长期。 (2) 增收。明薯率可增加4.47%, 马铃薯机械化收获较人工收净率提高4个百分点, 可增产1 500 kg/hm2, 按0.6元/kg计, 可增收900元hm2。 (3) 节支。破损率降低5%, 减少损失1 125 kg/hm2, 可增收675元/hm2。以上几项合计, 可增收节支1 575元hm2, 同时, 马铃薯品质也得到提高。
(3) 企业效益。2006—2008年, 农机生产企业新增工业产值470万元, 新增利润47万元, 新增税金20.68万元。
4 社会效益