六行履帶式大蒜聯合收獲機設計

崔 軍，鐘志堂，王成文，吳小偉，李 想，蔣婷婷

（1.江蘇省農業機械技術推廣站，江蘇南京 210017；2.徐州三石工控科技有限公司/徐州庫卡機械科技有限公司，江蘇豐縣 221700；3.江蘇省農機化服務站，江蘇南京 210017）

0 引言

我國是世界上大蒜種植面積最大的國家，但是我國大部分種植區生產中人工作業仍占較大比重，勞動強度大，工作效率低，尤其是收獲環節，人工收獲嚴重影響了對大蒜的適時收獲，從而導致大蒜品質不高同時導致生產成本居高不下。目前，大蒜聯合收獲機在發達國家的研制已形成體系。歐美地區國家主要采用大型側置牽引式聯合收獲機，不僅作業效率高，而且節省大量勞動力，適合大面積的種植模式。我國現在的大蒜聯合收獲機針對中國大蒜種植農藝，也已經逐步走向實用階段。但是存在以下問題：①國外國內大蒜聯合收獲機價格昂貴，售后維修成本高，超出了農民的購買力；②對操作人員技術要求高；③由于我國大蒜主產區大蒜種植多以小地塊為主，對大型收獲機的使用受到一定的限制。

2004年國家施行農機具購置補貼政策以來，大蒜收獲機械有了初步發展。近幾年，隨著農業產業機構調整的深入，要求農業科技創新為農業結構調整提供技術支撐，大蒜收獲機械出現新一輪發展。但是由于大蒜的不規則形狀，以及挖掘、清土、切秧、切根、清選、裝袋等復雜工序，使得大蒜收獲機械的發展一直沒有達到預期目標。

本設計旨在設計能適應不同土壤條件，適應行距在20 cm左右的履帶自走式大蒜聯合收獲機，它能一次完成挖掘、去土、夾持輸送、切秧及蒜頭收集等作業。該機能夠切除蒜秧，挖掘阻力小，履帶式行走機構不易纏繞薄膜。該機獲得了一項實用新型專利：六行履帶式大蒜聯合收獲機，專利號ZL201822264578.4。

1 基本結構及工作原理

1.1 基本結構

該六行履帶式大蒜聯合收獲機主要包括行走機構：1.工作主架，2.可調限位機構，3.蒜頭輸送機構，4.蒜頭提升機構，5.振動掘取刀機構，6.夾持機構，7.排秧機構，8.對齊切秧機構，9.蒜倉，10.和操作臺，11.行走機構。1采用履帶式行走機構，行走機構1的上部設置工作主架，操作臺11安裝于工作主架2的前上方，操作臺1上設置各種控制手柄，控制整個收獲機工作；可調限位機構3和振動掘取刀機構6設置于工作主架2的前部，對齊切秧機構9位于工作主架2的中部，夾持機構7從前向后傾斜設置，位于振動掘取刀機構6和對齊切秧機構9的上方，將振動掘取刀機構6掘取的蒜秧輸送到對齊切秧機構9；對齊切秧機構9的下方設置蒜頭輸送機構4，蒜頭輸送機構4運行的末端設置有尾端位于蒜倉10口的蒜頭提升機構5；對齊切秧機構9的后方設置排秧機構8；可調限位機構3的前端設有扶禾器12，夾持機構7的前端安裝有分禾器13；工作主架2的后部設置柴油機15、油箱16、蓄電池17和液壓泵18，柴油機15為收獲機行走以及液壓系統提供動力。

圖1 大蒜聯合收獲機結構圖

1.2 工作原理

作業時最前方的分禾器將大蒜莖葉扶正，同時位于土層下方的掘取刀通過前后和上下振動將大蒜根須切斷，并將土蒜分離，大蒜在夾持機構的夾持下通過切秧裝置，將蒜秧與蒜頭切割分離，蒜秧在夾持機構的夾持下順勢向后方拋出至地面，蒜頭在重力作用下掉入在切秧裝置下方的蒜頭收集箱。

1.3 基本參數

外形尺寸：長×寬×高=450 cm×160 cm×180 cm，配套動力：65馬力多缸柴油機，掛接形式：履帶自走式，作業幅寬：120 cm，作業行數：6行，作業行距：20 cm，株距：6～8株/m。

2 遠距離變速箱擋位操控裝置設計

目前我國大部分收獲機的操控臺都在主機變速箱周圍，而無法遠距離操控變速箱擋位，其中有相當一部分產品設計也是迫不得已，因為遠離主機變速箱，就很難操控工作主機。為了實現遠距離變速箱擋位操控，還有相當一部分產品廠家只好自己設計獨立的變速箱。有的采用液壓系統遠距離操控變速箱，但成本高、系統復雜，液壓相比較機械式具有巨大的成本優勢和結構優勢。在此背景下本項目設計了一種遠距離變速箱擋位操控裝置，使用該裝置，方便變速箱的布置，不局限于操控臺與變速箱之間的距離，從而為整機各機構的布局帶來方便。

如圖2所示，一種遠距離變速箱擋位操控裝置，包括：變速箱體2、擋位放大器3、前后換擋軟軸4、立柱5、左右換擋軟軸6、高低速手柄7、擋位器8、高低速換擋軟軸9、擋桿10、高低速擋桿11、軟軸固定組件12，變速箱體2安裝在主機底盤1上，變速箱體2上設有高低速擋桿11和擋桿10，主機底盤1上還設有立柱5；高低速擋桿11通過高低速換擋軟軸9與高低速手柄7聯接；擋桿10通過前后換擋軟軸4與擋位器8連接；擋位器8還通過左右換擋軟軸6連接有擋位放大器4，擋位放大器4與立柱5轉動連接，并與擋桿10間隙配合，操作換擋器8，能夠控制擋位放大器4轉動，從而帶動擋桿10左右移動。該裝置設計獲得了一項實用新型專利：一種遠距離變速箱檔位操控裝置，專利號ZL201821836724.X。

圖2 遠距離變速箱擋位操控裝置結構圖

3 試驗

3.1 試驗條件

試驗地點在邳州市宿羊山鎮，大蒜品種為華農白蒜，大蒜地表面為地膜覆蓋。試驗地塊面積為220 m×250 m，倒伏比例為4%，大蒜種植行距為20 cm，株距為15 cm，蒜頭平均直徑為6.0 cm，蒜頭高度為4.4 cm。土壤類型為沙壤土，含水率為25.4%。土壤硬度24.6 kPa。試驗條件適合機械收獲作業要求。

3.2 試驗內容

試驗內容主要考察機具的性能指標，尤其是與作業質量密切相關的5個指標：損失率、傷蒜率、含雜率、切頭成功率、挖掘深度。

3.3 試驗結果及分析

經過多次試驗，對獲得的試驗數據進行統計并分析，結果及分析如下：

1）機具操作方便簡單，作業時運轉正常，傳動順暢，轉彎和調頭平穩，沒有發生陷車、傾翻等情況，蒜秧、蒜頭沒有發生堵塞裝置的情形，刀具無變形折斷現象，沒發生壅土、卡滯等現象，通過性能可靠。

2）遠距離變速箱擋位操控裝置運行可靠、平穩，換擋順暢、靈敏，達到了設計目標。

3）機具性能：損失率為2.5%，傷蒜率為1.3%，含雜率為3.8%，切頭成功率為98%，挖掘深度在0～12 cm可調。

從試驗結果看，作業性能良好，主要性能指標均符合設計要求和國家有關標準要求。

4 結語

本文結合我國大蒜種植模式的實際需求，設計了六行履帶式大蒜聯合收獲機，該機結構緊湊，采用履帶式底盤通過性好，動力利用率高，作業效率高。試驗結果表明，履帶式自走底盤結合大蒜聯合收獲作業技術是可行的，機具性能滿足設計要求和國家相關技術標準，其有應用推廣的價值。根據近年在江蘇、山東、河南等地的推廣使用情況來看，深受農戶的喜愛，企業獲得了良好經濟效益。