一種新型物料升運(yùn)系統(tǒng)在辣椒收獲機(jī)中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

徐玉龍

（新疆新研牧神科技有限公司，新疆烏魯木齊830026）

0 引言

牧神4JZ-3600A 型自走式辣椒收獲機(jī)是新疆新研牧神科技有限公司在吸收國(guó)內(nèi)外辣椒收獲機(jī)械先進(jìn)技術(shù)和多年的研發(fā)攻關(guān)基礎(chǔ)上，緊密結(jié)合我國(guó)現(xiàn)階段辣椒種植和收獲的農(nóng)藝要求，研制出的一種大型自走式辣椒收獲機(jī)械。該機(jī)具的主要收獲功能部件由收獲割臺(tái)、清選系統(tǒng)、升運(yùn)系統(tǒng)三大部分組成，其中升運(yùn)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)將經(jīng)過清選系統(tǒng)的辣椒提升、運(yùn)送至糧箱，在提升和運(yùn)送過程中盡量降低辣椒的破損率和掉落損失率，完成最后的輸送工作，實(shí)現(xiàn)顆粒歸倉(cāng)。

1 設(shè)計(jì)理念及基本結(jié)構(gòu)

1.1 設(shè)計(jì)理念

目前國(guó)內(nèi)辣椒收獲機(jī)械的升運(yùn)裝置基本上都采用的是兩級(jí)，或者三級(jí)鏈條—刮板式輸送器[1]，在每一級(jí)的輸送器交接處有一個(gè)開放式的連接料口，這樣的結(jié)構(gòu)會(huì)讓一部分辣椒在連接料口處擠壓破碎和掉落，造成損失。鏈條—刮板式輸送器每一級(jí)物料的提升角度和提升高度受整個(gè)收割機(jī)長(zhǎng)度、高度和其他工作部件位置的限制，具有較大的局限性，會(huì)直接影響輸送器的提升效率，消耗較多的系統(tǒng)動(dòng)力。

牧神4JZ-3600A 型自走式辣椒收獲機(jī)采用滾筒式提升器和封閉式刮板輸送器組合使用，交接處采用密封式連接，這樣的結(jié)構(gòu)能夠最大限度的減少辣椒在輸送過程中的掉落損失，降低辣椒的破損率，提高輸送效率，使結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，性能更優(yōu)良，同時(shí)方便了整機(jī)其他工作部件的位置布置，節(jié)省空間，降低成本，提高整個(gè)升運(yùn)系統(tǒng)的工作效率。

1.2 基本結(jié)構(gòu)

4JZ-3600A 型自走式辣椒收獲機(jī)物料升運(yùn)系統(tǒng)主要由滾筒式提升器、封閉式刮板輸送器、封閉式連結(jié)料口、輸送器傳動(dòng)系統(tǒng)和提升器傳動(dòng)系統(tǒng)五個(gè)部分構(gòu)成[2]。

如圖1，封閉式刮板輸送器通過輸送器連接板一和輸送器連接板二分別固定在糧倉(cāng)后部支架和提升器前部支撐梁上，運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出系統(tǒng)通過輸送器傳動(dòng)系統(tǒng)傳導(dǎo)至輸送器。

滾筒式提升器上部通過輸送器連接板二與封閉式刮板輸送器固定在一起，中部通過提升器連接板一和提升器連接板二與機(jī)架固定，下部通過提升器連接板三與后橋固定，運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出系統(tǒng)通過提升器傳動(dòng)系統(tǒng)傳導(dǎo)至滾筒式提升器。

封閉式連結(jié)料口下部與封閉式刮板輸送器連接，上部和兩側(cè)與滾筒式提升器連接，組合成一個(gè)完整的物料升運(yùn)機(jī)構(gòu)。

如圖2，滾筒式提升器的主體為提升器滾筒，提升器滾筒內(nèi)側(cè)安裝有防止辣椒掉落的提升器滾筒內(nèi)擋板。提升器滾筒和內(nèi)擋板安裝在提升器后部支撐梁與前部支撐梁之間，前、后支撐梁上部通過上橫梁和上部連接軸連接在一起，中部通過提升器連接板一和提升器連接板二與機(jī)架固定在一起，下部通過底部支架連接板連接在底部支架上。

2 工作原理及技術(shù)特點(diǎn)

2.1 工作原理

辣椒經(jīng)過收獲割臺(tái)和清選系統(tǒng)后，掉落到提升器滾筒下方輸送槽中，如圖2 提升器滾筒逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，使辣椒被運(yùn)送到提升器滾筒上方，在重力作用下，辣椒會(huì)通過封閉式連結(jié)料口掉落至封閉式刮板輸送器下后方，然后通過輸送器中的刮板式輸送帶運(yùn)送至輸送器前方，直至掉落到糧倉(cāng)內(nèi)，完成整個(gè)升運(yùn)—輸送過程[3]。

在提升器滾筒內(nèi)側(cè)安裝有提升器滾筒內(nèi)擋板，保證在提升過程中辣椒始終在提升器滾筒輸送槽中，不會(huì)掉落；提升器滾筒的外表面和輸送槽隔板上分布著大量圓孔，能使辣椒在提升過程中過濾掉一部分細(xì)小雜質(zhì)，具有一定的清選功能。

滾筒式提升器的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力來源于發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出系統(tǒng)將動(dòng)力傳送至滾筒式提升器傳動(dòng)箱體，傳動(dòng)箱體將動(dòng)力經(jīng)過減速和換向，通過鏈條一傳送至鏈輪一，鏈輪一通過左側(cè)主動(dòng)軸將動(dòng)力傳給兩個(gè)安裝在軸上的摩擦輪和鏈輪二，鏈輪二通過鏈條二將動(dòng)力傳送至鏈輪三，鏈輪三通過右側(cè)主動(dòng)軸將動(dòng)力傳給兩個(gè)安裝在軸上的摩擦輪；通過下部四個(gè)摩擦輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，在摩擦力的作用下使提升器滾筒逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，上部的四個(gè)摩擦輪起輔助固定作用，保證提升器滾筒在垂直于地面的方向上勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，不會(huì)與后部支撐梁和前部支撐梁發(fā)生摩擦。

因?yàn)檫B結(jié)料口和輸送器都是封閉式的，這樣就避免了辣椒在輸送過程中出現(xiàn)掉落損失；輸送器的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力來源于發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出系統(tǒng)將動(dòng)力傳送至輸送器傳動(dòng)系統(tǒng)，輸送器傳動(dòng)系統(tǒng)中的兩級(jí)輸送鏈輪將轉(zhuǎn)動(dòng)速度調(diào)整至輸送器所需速度，達(dá)到輸送器旋轉(zhuǎn)速度可控的目的。通過調(diào)節(jié)輸送器上輸送帶的速度來控制辣椒被拋入糧倉(cāng)的初速度，從而控制辣椒落入糧倉(cāng)的位置，實(shí)現(xiàn)糧倉(cāng)均勻充滿的效果。

2.2 技術(shù)特點(diǎn)

4JZ-3600A 新型自走式辣椒收獲機(jī)物料升運(yùn)系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)及其主要優(yōu)勢(shì)在于：

（1）滾筒式提升器布置在機(jī)器的后方，方便了整機(jī)其他工作部件的位置布置，節(jié)省了空間，可以單獨(dú)拆卸，方便維修；

（2）滾筒式提升器能夠在垂直方向上一次性將辣椒提升3 m 的高度，沒有中間的過渡機(jī)構(gòu)，減少了辣椒在提升過程中的掉落損失，降低了辣椒被擠壓和碰撞出現(xiàn)破損的可能性，還能提高輸送效率，節(jié)約生產(chǎn)成本；

（3）滾筒式提升器的滾筒外表面和輸送槽隔板上分布著大量圓孔，能使辣椒在提升過程中過濾掉一部分細(xì)小雜質(zhì)，具有一定的清選功能；

（4）封閉式刮板輸送器布置在機(jī)器的后上方，不占用其他工作部件的空間，可以單獨(dú)拆卸，方便維修，封閉式的設(shè)計(jì)可以使辣椒在輸送過程中最大限度的降低掉落損失；

（5）封閉式連結(jié)料口能使辣椒從滾筒式提升器進(jìn)入刮板式輸送器時(shí)沒有掉落損失，降低破碎率；

（6）傳動(dòng)系統(tǒng)均采用簡(jiǎn)單的鏈條傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，損失功率小，不會(huì)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。

3 產(chǎn)品試制與試驗(yàn)情況

牧神4JZ-3600A 新型自走式辣椒收獲機(jī)的試制工作于2019 年9 月開始，由公司研發(fā)中心確定產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程，制定相應(yīng)的工藝操作技術(shù)規(guī)程，在公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)產(chǎn)品制造及科技成果轉(zhuǎn)化基地內(nèi)建成了自走式辣椒收獲機(jī)裝配生產(chǎn)線，確定了產(chǎn)品加工工藝、工裝及工位布置。新疆牧神機(jī)械制造有限責(zé)任公司負(fù)責(zé)零部件的加工生產(chǎn)和樣機(jī)的裝配工作。在樣機(jī)試制過程中，物料升運(yùn)系統(tǒng)最難加工和裝配的就是滾筒式提升器，其結(jié)構(gòu)緊湊，加工工藝比較復(fù)雜，加工精度要求高，裝配要求高，需要熟練掌握機(jī)具生產(chǎn)工藝，精確制作相應(yīng)工裝模具；使用仿形加工、激光切割等先進(jìn)的加工手段，保證了每個(gè)零件的加工精度和整個(gè)部件的裝配質(zhì)量。

物料升運(yùn)系統(tǒng)在生產(chǎn)和裝配中需要注意以下幾點(diǎn)：

（1）圓形的提升器滾筒是整個(gè)物料升運(yùn)系統(tǒng)的關(guān)鍵。制作時(shí)必須使用工裝模具，保證提升器滾筒的圓度，不能出現(xiàn)扭曲和凹凸不平的現(xiàn)象；裝配時(shí)必須保證提升器滾筒垂直于底部支架[4]。

（2）安裝提升器滾筒內(nèi)擋板時(shí)，左右兩側(cè)與提升器滾筒的左右側(cè)壁之間應(yīng)該留有5 mm 間隙，既要防止間隙太大導(dǎo)致辣椒掉落，又要防止間隙太小導(dǎo)致兩個(gè)部件產(chǎn)生摩擦。

（3）提升器滾筒下方的4 個(gè)摩擦輪是滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力的來源，安裝時(shí)必須保證4 個(gè)摩擦輪的軸心在同一水平平面內(nèi)，使提升器滾筒受力均勻，給滾筒提供連續(xù)平穩(wěn)的動(dòng)力。

（4）封閉式刮板輸送器安裝時(shí)，要保證輸送帶的前、后軸處于水平平面內(nèi)，不能傾斜，保證物料在運(yùn)輸時(shí)均勻分布在輸送帶上，不能讓物料因?yàn)檩斔蛶У膬A斜而導(dǎo)致物料堆積。

2019 年10 月，第一臺(tái)4JZ-3600A 新型自走式辣椒收獲機(jī)在焉耆、和靜、和碩等地區(qū)進(jìn)行了的收獲作業(yè)。機(jī)具整體性能優(yōu)良，收獲效率高，達(dá)到了預(yù)期的效果。在田間試驗(yàn)中，物料升運(yùn)系統(tǒng)性能良好，未出現(xiàn)大的故障和缺陷，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了一些可以優(yōu)化和改進(jìn)的地方。

（1）提升器滾筒內(nèi)的輸送槽間隔板剛性不足，有個(gè)別擋板出現(xiàn)了彎曲變形，需要加強(qiáng)板厚或者增加加強(qiáng)筋。

（2）提升器滾筒內(nèi)擋板制作弧度不夠，安裝時(shí)不能和提升器滾筒內(nèi)側(cè)緊密貼合，需重新改善焊接工裝。

（3）提升器滾筒轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)要靠更換齒輪實(shí)現(xiàn)，為了能快速調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，需增加一個(gè)無級(jí)變速機(jī)構(gòu)或者使用電液控制[5]。

（4）刮板輸送器左側(cè)壁出現(xiàn)脫焊現(xiàn)象，需要加強(qiáng)焊接質(zhì)量。

通過一個(gè)季度的田間作業(yè)和針對(duì)不同辣椒品種、不同種植模式的實(shí)地收獲試驗(yàn)，體現(xiàn)出本機(jī)具有良好的收割效果，其中辣椒損失率、破碎率、工作效率等各項(xiàng)性能指標(biāo)都達(dá)到了產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，也為以后的機(jī)具升級(jí)、性能提升、結(jié)構(gòu)優(yōu)化等工作提供了具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)和第一手資料。

4 結(jié)論

4JZ-3600A 新型自走式辣椒收獲機(jī)物料升運(yùn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、布置方便、空間利用率高、物料損失小、辣椒破碎率小、輸送效率高，各個(gè)部件可以單獨(dú)拆卸，方便維修，而且提升器滾筒具有一定的清選功能，具備很好的實(shí)用性和較高的推廣前景。