大蒜收獲機(jī)鏈桿式輸送鏈的運(yùn)動(dòng)分析

河北省農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所有限公司 焦海濤 高清海 張亞振 張秀平

大蒜收獲機(jī)鏈桿式輸送鏈的運(yùn)動(dòng)分析

河北省農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所有限公司 焦海濤 高清海 張亞振 張秀平

河北省農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所有限公司研制的4S-1200型前置式大蒜收獲機(jī)，可一次完成大蒜的挖掘、分離和鋪條等作業(yè)，能較好地適應(yīng)我國(guó)大蒜種植農(nóng)藝和生長(zhǎng)特性要求，具有操作方便，作業(yè)適應(yīng)性強(qiáng)，使用可靠性、經(jīng)濟(jì)性較好等特點(diǎn)，減緩了農(nóng)村勞力不足引起的問(wèn)題，降低了收獲作業(yè)成本。

挖掘；分離；鋪條

4S-1200型前置式大蒜收獲機(jī)主要由限深輪、挖掘鏟、鏈桿式輸送分離部件、集條裝置等組成。

圖1 整機(jī)示意圖

機(jī)具通過(guò)連接架整體安裝在小四輪拖拉機(jī)的前保險(xiǎn)杠上，利用液壓提升機(jī)構(gòu)通過(guò)升降鋼絲繩進(jìn)行升降控制。振動(dòng)挖掘鏟將畦內(nèi)收獲幅寬內(nèi)大蒜與土一起震動(dòng)挖掘，挖掘起來(lái)的大蒜和土壤的混合物移到挖掘鏟柵條末端時(shí)，將被運(yùn)轉(zhuǎn)的輸送分離裝置的橫桿托住向后輸送，利用鏈運(yùn)動(dòng)不均勻性及振動(dòng)現(xiàn)象和前寬后窄的集條板，裹夾著大蒜的碎土從鏈桿條的間隙落下，帶莖的大蒜落入尾部并被收攏于拖拉機(jī)輪距內(nèi)。為了在輸送過(guò)程中使碎土與大蒜分離開(kāi)，本文對(duì)鏈桿輸送鏈的運(yùn)動(dòng)不均勻性及引起的振動(dòng)進(jìn)行了分析，并確定了鏈桿輸送鏈的主要參數(shù)。

1鏈桿輸送鏈的運(yùn)動(dòng)分析

盡管主動(dòng)鏈輪在做等角速度運(yùn)動(dòng)，但因多邊形效應(yīng)，鏈條的瞬時(shí)速度、瞬時(shí)傳動(dòng)比都在做周期性變化。

1.1 鏈條的瞬時(shí)速度

圖2 鏈條速度變化

如圖2所示，若設(shè)主動(dòng)鏈輪節(jié)圓半徑為R1，以等角速度ω1轉(zhuǎn)動(dòng)，現(xiàn)以鏈條緊邊的A點(diǎn)作為分析對(duì)象，則有：VA=R1ω1

將VA分解為沿水平方向的分速度Vx和垂直方向的分速度Vy。

當(dāng)β=0時(shí)，鏈速最大，Vy為最?。?/p>

1.2 運(yùn)動(dòng)不均勻性引起的動(dòng)載荷

從上述運(yùn)動(dòng)分析，鏈條在做周期性的變速運(yùn)動(dòng)，它使從動(dòng)輪的角速度也做瞬時(shí)周期性變化，鏈條的變速運(yùn)動(dòng)必然會(huì)引起動(dòng)載荷，動(dòng)載荷的大小取決于運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量和加速度。

將Vx=R1ω1cosβ和Vy=R1ω1sinβ對(duì)時(shí)間求導(dǎo)數(shù)，可得：

當(dāng)β=0時(shí)，鏈條前進(jìn)的加速度最小，垂直鏈條前進(jìn)方向的加速度最大：

由以上分析，鏈條所受的動(dòng)載荷與轉(zhuǎn)速、節(jié)距有關(guān)，其中又以轉(zhuǎn)速影響最大。

2 鏈桿輸送鏈主要參數(shù)的確定

由前面對(duì)鏈桿輸送鏈的運(yùn)動(dòng)分析，鏈速在做周期性變化的同時(shí)，也必然會(huì)使鏈桿上所輸送的收獲物做相應(yīng)的變速運(yùn)動(dòng)與振動(dòng)，在允許的范圍內(nèi)，利用鏈條運(yùn)動(dòng)不均勻性及其振動(dòng)，使大蒜與碎土分離。

2.1 節(jié)距t的選擇

為了最大限度地使大蒜與土壤分離，同時(shí)又盡可能不丟失大蒜，本機(jī)選取輸送鏈的節(jié)距t為44.45mm。

2.2 主動(dòng)鏈輪齒數(shù)z1與轉(zhuǎn)速n1的選擇

從利用鏈傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)不均勻性來(lái)增強(qiáng)大蒜與碎土的分離作用出發(fā)，鏈輪齒數(shù)宜選偏小的齒數(shù)，本機(jī)選取的主動(dòng)鏈輪齒數(shù)z1為9；因本設(shè)計(jì)的鏈桿輸送鏈主要用于升運(yùn)和分離功能，試驗(yàn)表明，分離輸送鏈最佳線速度為1.5～2.0m/s，并應(yīng)大于作業(yè)時(shí)行走速度。因機(jī)具選用四輪拖拉機(jī)慢Ⅱ擋作業(yè)（行走速度為1.53m/s）,因此選取輸送鏈的平均線速度為1.6m/s。

由此可得主動(dòng)鏈輪的轉(zhuǎn)速n1為240rpm。

3 蒜頭在鏈桿上可能被拋起的最大高度

4 結(jié)論

（1）輸送鏈運(yùn)動(dòng)不均勻性及其振動(dòng)現(xiàn)象，可作為有利因素加以利用。

（2）挖掘物拋起的最大高度與鏈輪節(jié)圓半徑、轉(zhuǎn)速成正比，利用鏈條運(yùn)動(dòng)的不均勻性與振動(dòng)的關(guān)鍵在于合理選擇主要參數(shù)。

（3）本機(jī)設(shè)計(jì)的參數(shù)能順利地拋起挖掘物，并且使鱗莖損傷小。

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焦海濤，男，1986年出生，助理研究員，研究方向：農(nóng)業(yè)機(jī)械化。