自走式圓白菜收獲機設計研究

胡昀

摘 要 圓白菜在我國具有非常大的種植量，傳統的圓白菜收獲工作主要通過人力來完成，不僅浪費大量資源，還無法有效提高工作效率。自走式圓白菜收獲機能夠實現圓白菜的自動收獲。該設備以液壓系統為基礎，包含了引撥機構、輸送提升機構、切根機構以及剝葉機構，在顯著提升圓白菜收獲速度的同時，能夠確保圓白菜的收獲品質。基于此，闡述圓白菜收獲機工作原理，并分析傳動系統與關鍵機構的具體設計。

關鍵詞 圓白菜;收獲機;設計

中圖分類號：S225.51 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.29.081

圓白菜是我國普遍種植的蔬菜，總種植面積超過了20萬公頃，其年產量位列我國蔬菜種植的第3名[1]。然而，現階段我國圓白菜收獲方式主要是依靠人力勞動來完成，不僅勞動效率低、勞動強度大，也增加了生產成本，不利于圓白菜種植產業的長久發展。盡管目前有一些學者開展了圓白菜自動收獲機械設備的研發工作，但是大多是從理論層面進行，沒有從實際狀況出發，設計出滿足各種使用工況的自動化機械設備。伴隨著現代社會經濟的不斷發展，人工成本越來越高，年輕的勞動力通常不愿意從事該項工作。在這樣的背景下，加強推廣自動化機械成為了圓白菜收獲的重要方向，對于圓白菜種植行業的進一步發展有非常重要的作用。基于此，探究自走式圓白菜收獲機的工作原理，并對其中的液壓系統以及關鍵機構進行設計，為實現圓白菜自動化收獲提供幫助。

1 圓白菜收獲機工作原理

自走式圓白菜收獲機工作過程中，第一步通過液壓控制系統使得收獲臺機架和地面的夾角為25°左右，確保引撥機構中的引撥部件和地面的夾角為0°，并和地面相接觸。收獲機在向前運動過程中，引撥機構會對行性不良的圓白菜進行聚攏，然后將其從土壤中拔出。拔出后的圓白菜會進入輸送提升機構中，通過輸送帶將圓白菜運送到切根機構，通過切根機構中的雙圓盤割刀將圓白菜的根部切除，切下的根部會直接掉落在田地中，而圓白菜以及外側包葉會繼續沿著輸送帶進入剝葉機構中，通過葉輥部件的滾動摩擦，使得圓白菜外側破損的包葉被清除，并將圓白菜送入包裝盒中，完成圓白菜的收獲工作[2-4]。

2 傳動系統與關鍵機構設計

2.1 傳動系統

考慮到自走式圓白菜收獲機工作的穩定性，為降低收獲機設計與生產難度，須采用液壓系統控制。泵站主要依靠收獲機驅動機構中的柴油機帶動，并在液壓系統中設置兩組回路，分別為高速回路以及低速回路。其中高速回路主要負責驅動圓盤割刀以及剝葉輥，將圓白菜的根莖以及外周包葉清除掉;低速回路主要負責各個輸送帶的運動，確保收割的圓白菜能夠順利抵達各個機構中。每個油路上都裝配有流量調節閥，在負載出現改變時，流量調節閥能夠確保液壓馬達輸出流量不變[5]。

2.2 引撥機構

引拔機構的主要作用是將田地中的圓白菜挖掘出來，并將其引導至輸送裝置。在實際運行過程中，需要配合收獲機的自動行走功能，保持引拔鏟平行于地面，使之處于地面與圓白菜之間，在行走中將圓白菜從土壤中拔出來，然后將收獲的圓白菜運送到輸送提升機構中，在此過程中拔輪的職能是幫助圓白菜順利喂入[6]。如圖1所示為收獲機引拔機構圖。圖中序號1表示為機構固定座、序號2為導向桿、序號3為引拔鏟、序號4為葉板、序號5為拔輪、序號6為圓白菜、序號7為傳輸帶、序號8為彈性浮動桿。

2.3 輸送提升機構

輸送提升機構包含了雙螺旋輸送式以及橫向輸送帶式兩種類型，其中橫向輸送帶式能夠有效避免出現擠壓破損，保證收獲圓白菜的完整性。如圖2所示為收獲機輸送提升機構圖。圖中序號1為設備固定架、序號2為雙圓盤割刀、序號3為夾持輸送帶、序號4為彈性張緊輪、序號5為距離調整裝置、序號6為調節絲桿、序號7為主動輪旋轉桿、序號8為主動輪。在進行輸送提升機構設計時，要保證輸送效率大于收獲機的行走效率，保證收獲上來的圓白菜能夠及時傳輸出去，避免產生堵塞。

2.4 切根機構

圓白菜收獲機切割機構是十分重要的一部分，不僅與輸送提升裝置相配合，同時切根的效果也會直接影響到后續剝葉的完整性。通常情況下，切根機構主要有單圓盤切割器以及雙圓盤切割器兩種，但是由于單圓盤切割器需要較高的轉速，會產生較大的能源浪費，為此本設計采用雙圓盤切割器[7]，如圖3所示為收獲機切根機構圖。其中序號1為左夾菜輸送帶、序號2為圓白菜、序號3為右夾菜輸送帶、序號4為彈性張緊輪、序號5為右圓盤割刀、序號6為固定架、序號7和8為傳動鏈輪、序號9為左圓盤割刀。

2.5 剝葉機構

收獲機切根機構在工作過程中切除圓白菜根部的同時，也會切割到外包葉片的底部，導致一些外包葉片損壞。在傳統工作中，主要通過人工方式去除外側的葉片，而本文設計了一種可以自動剝離圓白菜外包葉子的機構，通過剝葉輸送帶與剝葉輥相向運動產生的摩擦碰撞來實現，并將剝離好的圓白菜運輸到指定位置。

3 結語

自走式圓白菜收獲機解決了傳統人工收獲勞動強度大、工作效率低的問題，是未來圓白菜種植行業自動化發展的重要方向，具有非常高的應用價值，盡管本文中設計的圓白菜收獲機能夠實現各個功能，但是還需要結合實際應用狀況不斷優化，保證設備運行的穩定性與高效性。

參考文獻：

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[4] 李小強，王芬娥，郭維俊，等.4YB-Ⅰ型甘藍收獲機提升輸送裝置的改進與測試[J].甘肅農業大學學報，2013，48（4）：159-164.

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[6] 王東偉，尚書旗，趙大軍，等.4HBL-4型二壟四行半喂入自走式花生聯合收獲機[J].農業機械學報，2013，44（10）：86-92.

[7] 王家勝，尚書旗.自走式雙行胡蘿卜聯合收獲機的研制及試驗[J].農業工程學報，2012，28（12）：38-43.

（責任編輯：趙中正）