牽引式南瓜籽粒聯(lián)合收獲機(jī)的設(shè)計(jì)

張占勝

(黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械工程科學(xué)研究院 牡丹江分院，黑龍江 牡丹江 157011)

0 引言

目前，籽用南瓜的種植主要分布黑龍江、內(nèi)蒙古、新疆、甘肅等地，黑龍江省主要分布在密山、寶清、樺南、林口、穆棱，種植面積50萬(wàn)hm2左右，白南瓜籽年總產(chǎn)量36～54萬(wàn)t，產(chǎn)品主要出口俄羅斯、日本、臺(tái)灣、韓國(guó)，出口量占全國(guó)的70%左右，是南瓜籽主要出口基地。南瓜籽富含優(yōu)質(zhì)植物油和蛋白質(zhì),還含有多種氨基酸、維生素、礦物質(zhì)、多糖等物質(zhì),對(duì)高血壓、慢性腎小球腎炎和糖尿病有一定療效。其特殊的口味和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值深受國(guó)內(nèi)外消費(fèi)者的歡迎，市場(chǎng)售價(jià)已由14元·kg-1漲至24元·kg-1。近幾年隨著南瓜籽出口量的增加，籽用南瓜種植面積和每個(gè)種植戶的種植規(guī)模也在逐年增加。但黑龍江省南瓜籽收獲機(jī)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，尚停滯在人工撿拾南瓜、人工歸堆、人工喂入南瓜進(jìn)行籽粒分離作業(yè)階段。在南瓜籽粒收獲季節(jié)，種植戶需雇傭6～7人，跟隨機(jī)器作業(yè)，增加了收獲作業(yè)成本，也降低了作業(yè)效率。隨著進(jìn)城務(wù)工人員的增多，在農(nóng)忙季節(jié)越來(lái)越難以雇到人手。種植戶普遍需要一種能夠一次性完成撿拾、喂入、籽粒分離和籽粒裝袋等功能的南瓜籽粒聯(lián)合收獲機(jī)。逐漸取代現(xiàn)有產(chǎn)品，以期達(dá)到作業(yè)可靠、高效、省時(shí)、省工之目的。

1 牽引式南瓜籽粒收獲機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理

1.1 結(jié)構(gòu)

牽引式南瓜籽粒收獲機(jī)主要由攏瓜器、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、牽引架、南瓜破碎裝置、液壓缸、撿瓜驅(qū)動(dòng)輪、撿瓜器、行走輪、輸送過(guò)橋、抽秧器、籽粒分離裝置、籽粒清選裝置、籽粒灌袋裝置等工作部件組成(圖1)。

1.攏瓜器；2.輪式拖拉機(jī)；3.動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)；4.牽引架；5.南瓜破碎裝置；6.液壓缸；7．撿瓜驅(qū)動(dòng)輪；8.撿瓜器；9.行走輪；10.輸送過(guò)橋；11.抽秧器；12.籽粒分離裝置；13.籽粒清選裝置；14.籽粒灌袋裝置圖1 牽引式籽粒收獲機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

2 工作原理

運(yùn)輸或地壟頭轉(zhuǎn)彎時(shí)，啟動(dòng)液壓系統(tǒng)將液壓桿提升，使攏瓜器和撿瓜裝置處于離地30 cm以上。籽粒收獲機(jī)作業(yè)時(shí)，液壓桿放置初始位置。也可根據(jù)實(shí)際作業(yè)環(huán)境控制液壓桿的伸出長(zhǎng)度，使攏瓜器和撿瓜器處于最佳的作業(yè)位置。農(nóng)用輪式拖拉機(jī)沿壟地行駛作業(yè)過(guò)程中，位于拖拉機(jī)前端的南瓜被攏瓜器撥動(dòng)而聚攏成條狀鋪放。隨后撿瓜驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)撿拾裝置的撿瓜齒釘將南瓜扎起并回轉(zhuǎn)送至起瓜柵欄處，被起瓜柵欄翹出而滾落到南瓜破碎裝置內(nèi)，南瓜秧蔓被抽秧器抽落到地面上。南瓜破碎機(jī)內(nèi)設(shè)有南瓜破碎機(jī)構(gòu)，破碎后的南瓜通過(guò)輸送過(guò)橋?qū)⑵湮谷氲侥瞎献蚜７蛛x機(jī)內(nèi)。籽粒分離機(jī)內(nèi)設(shè)有用直徑為8 mm的鋼筋纏繞的輥筒圓鋼圈和嵌有按螺旋排列的橡膠板的攪瓜皮軸，二者反向旋轉(zhuǎn)對(duì)破碎后的南瓜進(jìn)行抿壓。南瓜籽粒和細(xì)雜通過(guò)輥筒圓鋼圈的鋼筋縫隙落入籽粒清選機(jī)內(nèi)，破碎的南瓜皮和大的雜余從機(jī)體出口端排出。籽粒清選機(jī)由圓筒篩和嵌有按螺旋排列的橡膠板攪籽皮軸組成，進(jìn)入到籽粒清選機(jī)的南瓜籽粒在橡膠板抿壓下，細(xì)雜和南瓜果汁被排出機(jī)外，清潔后的南瓜籽粒被送入籽粒灌袋機(jī)內(nèi)。籽粒灌袋機(jī)內(nèi)設(shè)有籽粒提升裝置，將南瓜籽粒提升并灌入袋內(nèi)。

3 核心裝置的結(jié)構(gòu)與功能

3.1 攏瓜器的結(jié)構(gòu)與功能

攏瓜器主要由攏瓜螺旋攪龍、減速箱、懸掛架、防護(hù)罩、動(dòng)力輸入箱和液壓桿等組成(圖2)。其功能是把位于機(jī)車前方散落在地面的幅寬2 m內(nèi)的南瓜，通過(guò)軸上正、反方向旋轉(zhuǎn)的螺旋攪龍聚攏成條，堆放在機(jī)車兩輪中間，以利于后續(xù)的撿瓜器拾取。

1.攏瓜螺旋攪龍；2.減速箱；3.懸掛架；4.防護(hù)罩；5.動(dòng)力輸入箱；6.液壓桿圖2 攏瓜器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

3.2 撿瓜器的結(jié)構(gòu)與功能

撿瓜器主要由撿瓜驅(qū)動(dòng)輪、牽引架、液壓缸、起瓜柵欄和撿瓜齒釘?shù)冉M成(圖3)。其功能是拖拉機(jī)沿壟地行駛時(shí)，拉動(dòng)撿瓜驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)撿拾裝置的撿瓜齒釘也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。撿瓜齒釘在轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，將聚攏成條的南瓜扎起并回轉(zhuǎn)送至起瓜柵欄處，被起瓜柵欄翹出而滾落到南瓜破碎機(jī)內(nèi)。

1.撿瓜驅(qū)動(dòng)輪；2.牽引架；3.液壓缸；4.起落架；5.撿瓜齒釘；6.起瓜柵欄圖3 撿瓜器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

3.3 南瓜破碎裝置的結(jié)構(gòu)與功能

南瓜破碎裝置主要由機(jī)架、推料螺旋攪龍、阻瓜柵欄、南瓜破碎軸、四棱破碎齒、箱體等組成(圖4)。其功能是將被起瓜柵欄翹出而滾落到機(jī)內(nèi)的南瓜進(jìn)行破碎。南瓜破碎機(jī)設(shè)有阻瓜柵欄、南瓜破碎軸和四棱破碎齒。破碎軸帶動(dòng)四棱破碎齒高速旋轉(zhuǎn)對(duì)南瓜漸次打擊而使南瓜破碎，破碎的南瓜通過(guò)推料攪龍將其推送到輸送過(guò)橋內(nèi)。

1.機(jī)架；2.推料螺旋攪龍；3.阻瓜柵欄；4.南瓜破碎軸；5.四棱破碎齒；6.箱體圖4 南瓜破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

3.4 南瓜籽粒分離機(jī)的結(jié)構(gòu)與功能

南瓜籽粒分離機(jī)主要由機(jī)架、籽粒分離機(jī)、下罩板、齒圈、脫籽粒輥筒、攪瓜皮軸、上罩板、喂入斗等組成(圖5)。其功能是將喂入到南瓜籽粒分離機(jī)內(nèi)的破碎南瓜進(jìn)行籽粒與南瓜皮的清選與分離。籽粒分離機(jī)內(nèi)設(shè)有用直徑為8 mm鋼筋纏繞的輥筒圓鋼圈和嵌有按螺旋排列的橡膠板的攪瓜皮軸，二者反向旋轉(zhuǎn)對(duì)破碎后的南瓜進(jìn)行抿壓。南瓜籽粒和細(xì)雜通過(guò)輥筒圓鋼圈的鋼筋縫隙落入籽粒清選機(jī)內(nèi)，破碎的南瓜皮和大的雜余從機(jī)體出口端排出。

1.機(jī)架；2.籽粒分離機(jī)；3.下罩板；4.齒圈；5.脫籽粒輥筒；6.攪瓜皮軸；7.上罩板；8.喂入斗圖5 南瓜籽粒分離機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

3.5 籽粒清選裝置的結(jié)構(gòu)與功能

籽粒清選裝置的結(jié)構(gòu)主要由傳動(dòng)鏈輪、軸承座、出料推板、清選滾筒、抿籽粒膠板、推料螺旋葉片、進(jìn)料口和出料口組成(圖6)。其功能是將籽粒分離機(jī)分離出來(lái)的南瓜碎雜和籽粒進(jìn)一步分離清潔并注入籽粒灌袋裝置內(nèi)。進(jìn)入到籽粒清選裝置內(nèi)的南瓜碎雜和籽粒在旋轉(zhuǎn)軸的帶動(dòng)下，首先物料前推送入到清選滾筒內(nèi)，南瓜碎雜和籽粒在抿籽粒膠板的作用下和清選滾筒相互抿壓，細(xì)雜通過(guò)清選滾筒上的孔眼被抿壓出滾筒外排出，清潔籽粒則在出料推板的作用下通過(guò)出料口進(jìn)入籽粒灌袋裝置內(nèi)。

1.傳動(dòng)鏈輪；2.軸承座；3.出料推板；4.清選滾筒；5.抿籽粒膠板；6.推料螺旋葉片；7.進(jìn)料口；8.出料口圖6 籽粒清選裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

3.6 籽粒灌袋裝置的結(jié)構(gòu)與功能

籽粒灌袋裝置主要由固定底座、進(jìn)料口、螺旋攪龍推料軸、固定耳、罩殼、出料口、控制手柄、密封罩和主動(dòng)力傳動(dòng)軸等零件組成(圖7)。其功能是將籽粒清選裝置分離出來(lái)的清潔的南瓜籽提升并將其注入包裝袋里。籽粒灌袋裝置內(nèi)設(shè)有螺旋攪龍推料軸，主動(dòng)力軸通過(guò)一對(duì)錐齒將動(dòng)力傳遞給螺旋攪龍推料軸并帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn)，從進(jìn)料口進(jìn)入到罩殼的籽粒在螺旋葉片的推送下提升并推入到出料口，籽粒在重力的作用下進(jìn)入包裝袋，實(shí)現(xiàn)了籽粒自動(dòng)灌袋的作用。

1.固定底座；2.進(jìn)料口；3.螺旋攪龍推料軸；4.固定耳；5.罩殼；6.出料口；7.控制手柄；8.密封罩；9.主動(dòng)力傳動(dòng)軸圖7 籽粒灌袋裝置的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

4 應(yīng)用前景

牽引式南瓜籽粒收獲機(jī)的研制成功，填補(bǔ)了黑龍江省南瓜聯(lián)合收獲機(jī)的空白，提升了黑龍江省南瓜籽粒收獲作業(yè)的機(jī)械化水平。因其能夠一次性完成南瓜撿拾、喂入、籽粒分離和籽粒裝袋等功能，大幅度降低了南瓜籽收獲作業(yè)的人工成本，提高了南瓜籽粒收獲作業(yè)效率。與傳統(tǒng)的南瓜籽粒脫粒機(jī)相比可節(jié)省人工7～8人·d-1，與自走式南瓜籽粒收獲機(jī)相比整機(jī)造價(jià)節(jié)省50%。產(chǎn)品投入市場(chǎng)后深受南瓜種植戶的好評(píng)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。