新型棉柴收獲粉碎一體機研究

[摘 要] 通過大量社會調研，從生產實踐和推廣實際出發，設計了一款集棉柴收獲和秸稈粉碎于一體的棉柴一體機。該一體機通過拖拉機上皮帶輪的轉動，傳遞給各個皮帶，最終帶動錐齒輪的轉動，以將水平作用力轉變為豎直作用力，進而帶動刀盤的轉動，進行作業，然后將采集的棉柴進行粉碎，不僅減輕了廣大棉農朋友的棉柴收獲強度，而且最大限度地提高了棉柴的利用率。

[關鍵詞] 拔柴機構;粉碎機構;刀盤;傳動系統

[中圖分類號] S225.912 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-7909（2019）10-121-2

1 研究背景

棉花不僅是我國農產品中最大的經濟作物，而且是關系國計民生的特殊商品。國家發展政策的不斷傾斜促使棉花種植面積越來越大。但在棉花的整個種植過程中，勞動強度最大的作業環節就是棉柴的收獲，因為沒有完整成型的合適機械設備，多采用人工拔棉柴的方式，既費工又費時。因此，棉農急需性能優良穩定的農業機械來收獲棉柴。為提高廣大棉農朋友的種植積極性，這款小型可拆卸的棉柴收獲粉碎一體機應運而生[1]。

2 總體設計方案

該機構總體方案主要考慮以下問題。第一，適應性要強，即對土壤的適應性要強，要適用于不同棉花種植行距，要適應不同品種的棉花種植。第二，傳動要可靠，減少在田間作業時的故障。第三，操作方便，結構簡單。

該機構動力部分全部由拖拉機主軸提供，通過皮帶與粉碎機上的皮帶輪連接來提供粉碎機的動力，再通過皮帶與拔柴機構上的皮帶輪連接來提供拔柴部分的動力。通過皮帶輪的轉動，帶動錐齒輪的轉動，以將豎直作用力轉變為水平作用力，進而帶動刀盤的轉動，進行作業。拔柴過來的棉柴通過梳齒的作用向傳送帶上靠攏，然后靠撥盤使秸稈更好地向上傳遞，使其到達粉碎機的入料口，進行粉碎，完成粉碎的秸稈通過傳送帶傳送到料箱，進行收集[2]。圖1為總體設計方案。

3 關鍵技術研究

根據設計要求，棉柴收獲機要解決的關鍵技術問題有4個，即傳動方式的設計、拔棉柴機構的設計、粉碎機構的設計以及與拖拉機的連接設計，機構裝配如圖2所示。

3.1 傳動系統的設計

該傳動系統是由表面粗糙的傳送帶、撥盤及梳齒等組成。首先由梳齒將拔柴過來的棉柴盡量地向傳送帶上靠攏，然后靠撥盤使秸稈更好地向上傳遞，使之到達粉碎機的入料口。該部分的動力源也是由拖拉機的主軸提供。通過皮帶的連接完成動力的傳動[3]。

3.2 拔柴機構的設計

該拔柴裝置是設計的重點，由螺旋式撥盤、撥禾輪及輥壓機等組成，如圖3所示。

拔柴時，當棉桿接觸到螺旋式撥盤底部的刀口時，刀口立即抓緊棉桿，通過螺旋機構，利用間隙將棉桿向上傳動同時完成初步拔柴，同時配合上方撥禾輪的轉動，將棉桿導向喂入到輥壓機內，由輥壓機進行最終拔柴。

3.3 粉碎機構的設計

該粉碎機結構是由滾筒、刀軸及刀片等組成，如圖4所示。該部分動力是通過皮帶與帶輪與拖拉機主軸直接相連接，以帶動刀軸的旋轉，將傳送過來的棉柴直接進行粉碎。由于刀片的形狀存在偏角，故粉碎的秸稈順勢成螺旋狀向出口傳遞，在離心力的作用下，將粉碎的秸稈送上運輸帶，運至車頂的倉內，收集完成[4]。

3.4 與拖拉機機體連接

將設備安裝于拖拉機的正前方，通過液壓裝置與機體連接，如圖5所示。在拖拉機啟動和收獲機非作業狀態時，借助離合器讓發動機主軸與皮帶輪分離，如圖6所示。

4 創新點

①該機構采用聯合機械方式，集拔桿、撿拾、粉碎與收集于一體，有效減少機械近地壓地次數，提高棉桿收獲效率[5]。

②該拔柴機構的刀盤可在一定空間內做適當調整，以滿足行距不同棉柴的要求，提升機構的適應性。

③該機構采用螺旋撥盤機構和輥壓機的雙重采拔，保證且提高了采拔率。

④該設備結構簡單，經濟實用，可以實現對棉柴的再回收，便于棉柴應用于不同方面。

5 應用前景

該產品能明顯改變傳統收割棉柴的方式，采拔、撿拾、粉碎及收集的機械化將會省時、省工、省力，大大提高收割效率。該一體機一方面減少了廣大棉農朋友的勞動強度，為其解決種植棉花的后顧之憂;另一方面，收集的粉碎棉柴可作為食用菌材料、造紙、填充材料、纖維板及木塑板等的原材料，還可碳化制成新能源材料，為棉農增加經濟效益。

參考文獻

[1]上官林建.SoildWorks三維設計及動畫制作[M].北京：電子工業出版社，2012.

[2]沈茂.我國棉柴機械收獲技術現狀綜述[J].農機化研究，2009（6）：22-25.

[3]徐灝.機械設計手冊[M].2版.北京：機械工業出版社出版，2000.

[4]王雪艷，成聰，龐紅.機械技術基礎[M].武漢：華中科技大學出版社，2007.

[5]陳立德.機械設計基礎課程設計指導書[M].北京：高等教育出版社，2008.