液壓控制式前置大蒜收獲機(jī)的研制

牛青

摘 要：簡要介紹大蒜收獲機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合商丘市實際情況，研究設(shè)計一種無需對動力機(jī)械進(jìn)行任何改裝、整機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、便于操作的液壓控制式前置大蒜收獲機(jī)，用以解決大蒜的機(jī)收作業(yè)需求。

關(guān)鍵詞：旋鈕開關(guān)；液壓控制；收獲機(jī)

中圖分類號：S225 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.10.010

0 引言

商丘地處黃淮海平原地區(qū)，近幾年隨著大蒜產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，大蒜種植面積持續(xù)增長，但大蒜生產(chǎn)是一個高投入產(chǎn)業(yè)，其中收獲環(huán)節(jié)的人工成本占比最高，約占總種植成本的30%左右。缺少質(zhì)優(yōu)價廉的收獲機(jī)械，是制約大蒜生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展的重要因素之一。

1 大蒜收獲機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀

目前，市場上較為常見的大蒜收獲機(jī)分為前置式大蒜收獲機(jī)、打捆式大蒜收獲機(jī)和剪稈裝袋式大蒜收獲機(jī)。

1.1 前置式大蒜收獲機(jī)

該機(jī)型結(jié)構(gòu)簡單，配套動力為25馬力以上小型拖拉機(jī)，采用前懸掛連接方式，使用偏心軸承、連桿、振動式松土鏟、限深輪和輸送帶等部件，實現(xiàn)大蒜機(jī)械化收獲。該機(jī)型大多需要對拖拉機(jī)進(jìn)行改裝，拆卸拖拉機(jī)自帶的液壓系統(tǒng)管路，轉(zhuǎn)接到收獲機(jī)上使用，整機(jī)存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、性能不穩(wěn)定、操作不便等弊端。

1.2 打捆式大蒜收獲機(jī)

該機(jī)型的機(jī)械原理與前置式收獲機(jī)基本相同，機(jī)具配套動力為80馬力以上大型拖拉機(jī)，采用后置三點懸掛，后輸出軸提供動力，收獲機(jī)上加裝打捆裝置，直接對植株進(jìn)行集束打捆，方便后期撿拾作業(yè)。該機(jī)型需要為大型拖拉機(jī)作業(yè)預(yù)留備壟，降低了耕地利用率，而且作業(yè)效率低、價格較貴，不利于推廣應(yīng)用。

1.3 剪稈裝袋式大蒜收獲機(jī)

這是目前市場上較為先進(jìn)的一種機(jī)型，可實現(xiàn)自走對行收獲大蒜，通過鏈夾輸送植株，經(jīng)過盤刀剪稈后，蒜頭和莖稈分離，由傳送帶把蒜頭逐級傳送，實現(xiàn)自動裝袋，莖稈直接粉碎還田。該機(jī)型一次作業(yè)，可完成對行收獲、剪稈、裝袋、秸稈還田等多道工序，但市場上每臺售價在15～20萬之間，價格過高，推廣應(yīng)用較少。

針對上述情況，我們研制了一種結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定，使用旋鈕開關(guān)調(diào)節(jié)，便于機(jī)手操作的液壓控制式前置大蒜收獲機(jī)，用以解決大蒜的機(jī)收作業(yè)需求。

2 收獲機(jī)結(jié)構(gòu)組成及主要參數(shù)

收獲機(jī)包括基座和收獲機(jī)構(gòu)兩部分，基座使用螺栓固定在拖拉機(jī)配重架上。收獲機(jī)構(gòu)由機(jī)架、傳動裝置、振動松土裝置、輸送裝置、限深裝置組成。收獲機(jī)構(gòu)與基座通過三點懸掛方式連接，機(jī)具安裝有電控旋鈕開關(guān)，由拖拉機(jī)電瓶供電，使用延長電纜把開關(guān)安裝在機(jī)手駕駛位置，機(jī)手通過調(diào)整開關(guān)實現(xiàn)對機(jī)具的操作（如圖1所示）。

1.拖拉機(jī)飛輪 2.皮帶 3.人字架 4.皮帶輪支架 5.皮帶輪

6.基座底板 7.電磁換向閥 8.換向閥出油管 9.基座連接板

10.機(jī)架連接卡 11.從動鏈輪 12.主動鏈輪 13.輸送帶 14.導(dǎo)向板

15.托板 16.振動式松土鏟 17.限深輪 18.鏈條 19.限深輪夾板

20.機(jī)架 21.連桿 22.底座 23.偏心軸承 24.液壓缸

25.液壓馬達(dá)進(jìn)油管 26.液壓馬達(dá)出油管 27.液壓缸油管

28.液壓油缸

圖1 大蒜收獲機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

2.1 結(jié)構(gòu)組成

基座由人字架、皮帶輪支架、液壓泵支架、液壓油箱、基座連接板組成，以上部件均焊接在基座底板上，由螺栓固定在拖拉機(jī)配重架上，皮帶輪及其配套的軸、軸承通過螺栓固定在皮帶輪支架上，液壓電磁換向閥通過螺栓固定在液壓油箱上，電磁換向閥由拖拉機(jī)電瓶提供24 V直流電進(jìn)行驅(qū)動，液壓泵通過螺栓固定在液壓泵支架上。

收獲機(jī)構(gòu)的機(jī)架由60 mm×40 mm的矩形鋼管焊接而成，機(jī)架連接卡和底座焊接在機(jī)架的上部，導(dǎo)向板和托板焊接在下部；傳動裝置和振動松土裝置由液壓馬達(dá)、主軸、聯(lián)軸器、偏心軸承、連桿、振動式松土鏟等部件組成；輸送裝置由主軸、主動鏈輪、從動鏈輪、鏈條、輸送帶、輸送帶鏈輪、導(dǎo)向板等部件組成；限深裝置由限深輪和限深輪夾板組成，通過螺栓固定在機(jī)架上，可通過手柄調(diào)節(jié)深度。

2.2 主要參數(shù)

配套動力：19～36 kW 四輪拖拉機(jī)；

收獲深度：5～15 cm（可調(diào)）；

作業(yè)幅寬：120 cm；

作業(yè)速度：2～3 km/h；

機(jī)具重量：220 kg；

機(jī)器尺寸：1450 mm×1300 mm×700 mm；

工作效率：1.5～2畝/h。

3 工作原理及過程

3.1 大蒜收獲作業(yè)

先把限深輪調(diào)節(jié)至合適高度，機(jī)手調(diào)節(jié)旋鈕開關(guān)，當(dāng)開關(guān)觸點在A位置時，電磁線圈通電，電磁換向閥運行在左側(cè)工位，機(jī)具靠自重下降入土，液壓缸伸長，缸內(nèi)液壓油流經(jīng)液壓缸油管、三通、液壓馬達(dá)出油管、電磁換向閥，最后經(jīng)換向閥出油管回到液壓油箱。與此同時拖拉機(jī)飛輪通過皮帶帶動皮帶輪旋轉(zhuǎn)，通過萬向節(jié)將旋轉(zhuǎn)扭矩傳遞到液壓泵，液壓油流經(jīng)進(jìn)油管、液壓泵、換向閥進(jìn)油管、電磁換向閥、液壓馬達(dá)進(jìn)油管、液壓馬達(dá)、液壓馬達(dá)出油管、單向閥、三通、電磁換向閥，最后經(jīng)換向閥出油管回到液壓油箱，液壓油驅(qū)動液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)。液壓馬達(dá)通過聯(lián)軸器帶動主軸，主軸由兩個主軸軸承支撐，軸承座由螺栓固定在底座上，主軸中部安裝有偏心軸承，另一端安裝有主動鏈輪，偏心軸承通過連桿驅(qū)動振動式松土鏟往復(fù)振動作業(yè)，把大蒜從土壤中挖掘出來，主動鏈輪通過鏈條傳動，使從動鏈輪旋轉(zhuǎn)，從動鏈輪安裝在輸送帶通軸的一端，通軸上安裝有兩個輸送帶鏈輪，用以驅(qū)動輸送帶向后側(cè)旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)向板呈V字型，可使大蒜聚攏在拖拉機(jī)中部，避免被車輪碾壓，輸送帶將松土鏟挖掘出的大蒜輸送至機(jī)具后方，實現(xiàn)收獲作業(yè)。液壓控制原理和電路控制原理如圖2、圖3所示。

3.2 停止作業(yè)

機(jī)手調(diào)節(jié)旋鈕開關(guān)，當(dāng)開關(guān)觸點在B位置時，電磁線圈通電，電磁換向閥運行在右側(cè)工位，此時液壓馬達(dá)停止作業(yè)，液壓泵向液壓缸供油，液壓油流經(jīng)進(jìn)油管、換向閥進(jìn)油管、液壓馬達(dá)出油管、三通、液壓缸油管進(jìn)入油缸，油缸收縮，當(dāng)油缸活塞收縮至最底端時，機(jī)具提升至最高位置，此時溢流閥作業(yè)，過量的液壓油流經(jīng)溢流閥出油管回流至液壓油箱。

3.3 運輸

機(jī)具運輸途中，長時間不作業(yè)，機(jī)手應(yīng)先把機(jī)具提升至最高位置，然后調(diào)節(jié)旋鈕開關(guān)，使開關(guān)觸點在C位（如圖3），電磁線圈斷電，電磁換向閥運行在中位，此時液壓泵泄壓空轉(zhuǎn)，節(jié)省動力。

4 作業(yè)考核

2018年3月，液控式大蒜收獲機(jī)研制成功，4月中旬由商丘市金黃河農(nóng)機(jī)有限公司生產(chǎn)首批樣機(jī)20臺。5月7日至5月25日，在商丘市虞城縣店集鄉(xiāng)進(jìn)行作業(yè)考核，共投入考核樣機(jī)3臺，平均每天作業(yè)9 h，3臺機(jī)具共作業(yè)910畝，平均作業(yè)效率為1.77畝/h。考核證明，該機(jī)具性能可靠穩(wěn)定、操作簡便，收獲的大蒜商品率高，可在黃淮海地區(qū)大面積推廣應(yīng)用。本機(jī)具現(xiàn)已申請國家專利，申請?zhí)枮?01820964048.8。（05）