農(nóng)田廢舊滴灌帶撿拾機(jī)的研究設(shè)計(jì)

王宏章

[摘 要] 廢舊滴灌帶撿拾機(jī)是大面積推廣、應(yīng)用滴灌技術(shù)的關(guān)鍵機(jī)械裝備，本文結(jié)合本地區(qū)農(nóng)作物的種植特點(diǎn)，闡述了滴灌帶回收設(shè)備的設(shè)計(jì)思路、技術(shù)難點(diǎn)、整機(jī)結(jié)構(gòu)、主要技術(shù)參數(shù)、工作原理。本設(shè)備的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)為采用相應(yīng)的機(jī)構(gòu)解決了卷好的滴灌帶的打捆問題，避免了卷好的滴灌帶拆卸后的松散現(xiàn)象；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的排管機(jī)構(gòu)保證滴灌帶在卷筒上排列緊而整齊。主要技術(shù)參數(shù)為：撿拾行數(shù)2行；配套動(dòng)力≥14.7kw：作業(yè)速度2～4km/h。

[關(guān)鍵詞] 農(nóng)田環(huán)保 滴灌帶 研究設(shè)計(jì) 撿拾機(jī) 技術(shù)參數(shù)

[中圖分類號(hào)] S23 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1003-1650 （2015）06-0224-01

我國自20世紀(jì)80年代開始研究和推廣噴灌、移動(dòng)式噴灌等新技術(shù)，隨著技術(shù)的不斷完善改進(jìn)，滴灌形式的出現(xiàn)，簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的解決了農(nóng)田干旱的問題，滴灌屬于最先進(jìn)的精細(xì)灌溉，最早使用該技術(shù)的是以色列，自動(dòng)化程度高，對(duì)土壤和地形的適應(yīng)性強(qiáng)，灌水均勻度達(dá)80%-90%以上，實(shí)踐表明：采用噴灌技術(shù)比明渠澆水灌溉節(jié)水70%，而采用滴灌技術(shù)又比噴灌節(jié)水30%，節(jié)能達(dá)55%～60%。故近年來在我國（特別是干旱，缺水的北方和西部地區(qū)）推廣力度較大。為了保證農(nóng)田環(huán)保，隨之而來殘留在農(nóng)田里的廢舊滴灌帶的撿拾已成為頭疼問題，實(shí)現(xiàn)滴灌各個(gè)環(huán)節(jié)操作的機(jī)械化勢(shì)在必行，廢舊滴灌帶的撿拾是重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，目前回收滴灌帶全靠人工，勞動(dòng)強(qiáng)度大、費(fèi)工時(shí)、撿拾成本大，嚴(yán)重影響此技術(shù)的推廣應(yīng)用，因此，有必要研制一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、操作方便、適用性強(qiáng)的滴灌帶回收設(shè)備。

1 設(shè)計(jì)思路與技術(shù)難點(diǎn)

1.1 設(shè)計(jì)思路

1.1.1滴灌帶回收設(shè)備配套動(dòng)力為輪式拖拉機(jī)，配套動(dòng)力為12馬力四輪拖拉機(jī)，運(yùn)輸時(shí)由拖拉機(jī)懸掛；工作時(shí)仍然懸掛在拖拉機(jī)上，通過控制離合器，由帶傳動(dòng)和萬向節(jié)將拖拉機(jī)的動(dòng)力傳到卷筒及排管機(jī)構(gòu)。

1.1.2為回收滴灌帶和為方便滴灌帶循環(huán)再利用，必須設(shè)計(jì)纏繞滴灌帶的圓柱形卷筒。

1.1.3為使滴灌帶在卷筒上排列整齊，且有一定緊度，必須設(shè)計(jì)排帶機(jī)構(gòu)。

1.1.4設(shè)計(jì)的滴灌帶回收設(shè)備應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，回收率高，工作可靠，不損傷滴灌帶，整機(jī)造價(jià)低。

1.2 技術(shù)難點(diǎn)

1.2.1確保滴灌帶在卷筒上排列基本整齊且有一定緊度的排帶機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

1.2.2整機(jī)適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)能回收不同廠家生產(chǎn)的不同規(guī)格的滴灌帶，且不受地面狀況的影響，可直接在有莖稈的地里回收，也可在莖稈粉碎還田后的地里回收，并為來年再次使用做準(zhǔn)備。

1.2.3滴灌帶在卷筒上卷滿后拆卸工序應(yīng)安全方便。

2 結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1 整機(jī)結(jié)構(gòu)

圖1 農(nóng)田滴灌帶回收設(shè)備整機(jī)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖

1.導(dǎo)向頭1部裝2.拉桿1焊合3.卡板4.拉板2焊合5.帶輪擋片6.后帶輪7.圓盤焊合8.導(dǎo)向頭2部裝9.導(dǎo)向架焊合10.中帶輪11.卷筒部裝12.機(jī)架焊合13.前帶輪14.牽引架焊合15.萬向節(jié)16.離合器17.連接管軸18.導(dǎo)向架U型卡19.減速器20滑道部裝

滴灌帶回收設(shè)備由機(jī)架、懸掛架、卷筒及排管機(jī)構(gòu)等組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2 工作原理

工作時(shí)，滴灌帶回收設(shè)備懸掛在拖拉機(jī)的后面，拖拉機(jī)前進(jìn)，控制離合器，拖拉機(jī)動(dòng)力通過萬向節(jié)和三角帶傳到卷筒上，實(shí)現(xiàn)卷筒；另一路通過三角帶和減速器將動(dòng)力傳到排帶機(jī)構(gòu)，使滴灌帶整齊且有一定緊度纏繞在卷筒上。當(dāng)工作到一定程度，卷筒上的滴灌帶纏繞直徑變大，因此纏繞速度變快，可能出現(xiàn)纏繞速度大于四輪車的前進(jìn)速度，為了避免扯斷滴灌帶的現(xiàn)象，這時(shí)候應(yīng)該適當(dāng)加快四輪車的前進(jìn)速度。

2.3 主要技術(shù)參數(shù)

外形尺寸/mm（長×寬×高）： 1054×960×630

收管行數(shù)/行：2

配套動(dòng)力/kW：≥14.7

作業(yè)速度/km·h ：2—4

3 主要部件及參數(shù)的確定

3.1 卷筒的設(shè)計(jì)

為回收滴灌帶和為來年鋪放做準(zhǔn)備，必須設(shè)計(jì)纏繞滴灌帶的圓柱形卷筒，當(dāng)?shù)喂鄮г诰硗采侠p滿后，卷好的滴灌帶拆卸應(yīng)方便，并且應(yīng)能保證在拆卸后不松散，所以，應(yīng)在拆卸前對(duì)已卷好的滴灌帶打捆，對(duì)此，卷筒設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和拆卸過程如圖2所示

圖2卷筒機(jī)構(gòu)圖解

3.2 排管機(jī)構(gòu)曲柄轉(zhuǎn)數(shù)確定

目前市場(chǎng)上的拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)數(shù)大多都是540轉(zhuǎn)/分，設(shè)計(jì)動(dòng)力輸出的帶輪半徑R0=120mm=R2 ，傳動(dòng)帶輪R3=R1=500mm。根據(jù)轉(zhuǎn)數(shù)和帶輪半徑成反比，即R0/R1=500/120=R2/R3=n1/n0=n3/n2，將數(shù)值代入公式n3=32轉(zhuǎn)/分，即卷筒軸的轉(zhuǎn)數(shù)是32轉(zhuǎn)/分。

排管機(jī)構(gòu)曲柄轉(zhuǎn)數(shù)應(yīng)根據(jù)卷筒的轉(zhuǎn)數(shù)來確定，在工作時(shí)，為了保證滴灌帶不在卷筒上重疊纏繞，所以，卷筒每轉(zhuǎn)一圈時(shí)，曲柄滑塊沿卷筒軸向方向應(yīng)移動(dòng)一個(gè)滴灌帶寬度的距離，根據(jù)這個(gè)來確定曲柄轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)數(shù)。排管機(jī)構(gòu)的工作原理如圖3所示。

圖3 排管機(jī)構(gòu)工作原理示意圖

已知條件：曲柄輪直徑AB=AE=350mm；連桿長ED=BC=500mm；滴灌帶寬度CD=32mm；卷筒轉(zhuǎn)數(shù)32轉(zhuǎn)/分。

滴灌帶卷筒轉(zhuǎn)一圈時(shí)，滑塊的走過的距離應(yīng)是等于滴灌帶的寬度CD，假如曲柄連桿起始階段曲柄和連桿處于同一線上，即圖中曲柄AE和連桿ED處于同一線上，當(dāng)卷筒轉(zhuǎn)一圈時(shí)，曲柄和連桿轉(zhuǎn)到圖中位置即曲柄AB和連桿BC。

其中AC=AE+ED-CD=643mm

將數(shù)值代入公式 計(jì)算得出 cosα=0.8624 α=arccos0.8624=30°

也就是說卷筒轉(zhuǎn)一圈，排管機(jī)構(gòu)曲柄轉(zhuǎn)30°，卷筒轉(zhuǎn)數(shù)是32轉(zhuǎn)/分，由此計(jì)算得出排管機(jī)構(gòu)的曲柄轉(zhuǎn)數(shù)是2.6轉(zhuǎn)/分。

以上從理論上闡述了滴灌帶回收設(shè)備的設(shè)計(jì)思路，理論上的完善還需實(shí)踐來驗(yàn)證，所以還需對(duì)該設(shè)備進(jìn)行樣機(jī)制造、試驗(yàn)、發(fā)現(xiàn)問題再繼續(xù)改進(jìn)，使之成為性能可靠的產(chǎn)品。

4 應(yīng)用前景

目前，解決農(nóng)田農(nóng)作物干旱問題的發(fā)展趨勢(shì)是滴灌，尤其是在北方干旱的地區(qū)，因此，滴灌技術(shù)的機(jī)械化發(fā)展勢(shì)在必行，現(xiàn)在很多地方還采用人工的方法來收集廢舊的滴灌帶或者不回收直接放在地里，這樣不但生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且造成污染，影響土壤環(huán)境質(zhì)量，使農(nóng)作物減產(chǎn)。由于種種原因，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高的滴灌帶回收設(shè)備還不能普及和推廣，本文設(shè)計(jì)的這種滴灌帶回收設(shè)備正是順應(yīng)了這種要求。整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，造價(jià)低，實(shí)用性強(qiáng)，一般的機(jī)械廠均可生產(chǎn)，有廣大的市場(chǎng)前景。

參考文獻(xiàn)

[1]機(jī)械設(shè)計(jì)/濮良貴，紀(jì)名剛主編 —6版 北京：高等教育出版社，1996