小型甜菜收獲機的研制

德州學(xué)院機電工程學(xué)院 周正飛 李彩霞 李士平 孫瑞吉

我國農(nóng)業(yè)機械日益發(fā)展且對農(nóng)業(yè)質(zhì)量追求不斷提高，農(nóng)業(yè)可以說是一個國家發(fā)展與建設(shè)的基礎(chǔ)。我國是甜菜生產(chǎn)大國，甜菜產(chǎn)業(yè)在我國北方農(nóng)業(yè)、糖業(yè)發(fā)展以及增加農(nóng)民收入等方面作用極大，其因含糖量高、產(chǎn)量高的特點在我國的種植范圍不斷增大。我國在甜菜收獲機械設(shè)備制造方面發(fā)展程度低，自動化程度低，產(chǎn)品質(zhì)量低，收獲流程單一且成套性差，總體達不到需求水平，甜菜生產(chǎn)機械化的問題難以解決，甜菜收獲機械化成為阻礙我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的因素。

針對上述情況，設(shè)計了一款集合甜菜的除葉、修整、殺秧、起拔、收集于一體的小型甜菜收獲機，保證了甜菜收獲質(zhì)量，降低了甜菜的收獲成本，大幅度節(jié)省了勞動力成本，提高了作業(yè)效率。

1 總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計

小型甜菜收獲機的總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，該機主要由前置殺秧機、控制艙、發(fā)動機、前箱體、輸送鏈擋板、后儲存箱、后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、輸送鏈、盤形起拔器、抖動刀、前輪等組成。操作平臺位于車頂，能按照操作過程的要求單獨控制整個工作流程。實現(xiàn)了除葉、甜菜起拔、甜菜收獲等功能，解決了操作過程工人多、步驟復(fù)雜、收獲甜菜慢的問題。甜菜收獲機采用大前輪驅(qū)動和小后輪轉(zhuǎn)向的技術(shù)，每壟甜菜收獲完后，推動操縱手桿，將前置打秧機從地面抬起迅速改變方向，轉(zhuǎn)彎半徑小，靈敏方便，適合丘陵小塊地段和甜菜育種小區(qū)。

圖1 小型甜菜收獲機的總體結(jié)構(gòu)圖

2 工作方案設(shè)計

小型甜菜收獲機的作業(yè)性能受作業(yè)對象、作業(yè)環(huán)境、秧葉處理方式等的影響。各地甜菜種植區(qū)的自然條件不同，播種期也不同。以不同地區(qū)種植環(huán)境、土壤性質(zhì)的差異為依據(jù)設(shè)計了此款小型甜菜收獲機，本款小型甜菜收獲機分為三大工作部分。

2.1 前置殺秧機

圖2 前置殺秧機

前置殺秧機連接于小型甜菜收獲機控制艙前面臂體機構(gòu)的下端，其前置殺秧機的后部連接有液壓桿，可以推動前置殺秧機，完成上升下降運動。前置殺秧機主要包括殺秧機外殼、變速器、殺秧排出裝置及螺旋軸等部件。優(yōu)化后的前置殺秧機的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.2 盤形起拔器

盤形起拔器是甜菜收獲機的關(guān)鍵部位，主要由旋轉(zhuǎn)主軸和旋轉(zhuǎn)刀等組成，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。為了防止起拔的遺漏甜菜，增加了旋轉(zhuǎn)刀片的厚度，將一把旋轉(zhuǎn)刀分成兩個長度有一定距離間隔的旋轉(zhuǎn)刀，并且在旋轉(zhuǎn)輸出軸的連接部位設(shè)計高度調(diào)節(jié)裝置，讓起拔器充分適應(yīng)不同的地面質(zhì)量、不同品種及不同大小的甜菜。優(yōu)化后的盤形起拔器結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 盤形起拔器

2.3 盤形爪式輸送機構(gòu)

當(dāng)?shù)撞勘P形轉(zhuǎn)動時將松動過的甜菜輸送進傳送帶內(nèi)，傳送帶將甜菜放于后儲箱內(nèi)，盤形爪式輸送機構(gòu)是一種能夠間歇性地輸送甜菜，并且能使甜菜間距保持一致步長的傳送機構(gòu)。甜菜經(jīng)過隔斷板從料輪滑到輥道上，隔斷板做間歇往復(fù)直線運動，甜菜經(jīng)過一定的時間間隔向后下滑落。在工作過程中，輸送滑架做往復(fù)線性運動，其上處于最左端的推爪推動起始點位置的甜菜向前運動一個步長，當(dāng)滑架返回時，起始點處又從料輪位置收到一個新甜菜。推爪下裝有壓力彈簧，當(dāng)推爪返回時，從甜菜底面滑過，而甜菜保持不動。當(dāng)滑架再次向前推進時，該推爪已復(fù)位并推動新甜菜前移，在此期間，該推爪與前面的推爪一起推動位于前工位的甜菜，向前再運動一個步長。循環(huán)運行，完成甜菜的按步推進式運輸。顯然，隔斷板的插斷運動必須與甜菜的移動協(xié)調(diào)，在時間和空間上相匹配。各部分分工合作，前后相接完成一個完整的收獲過程。

2.4 齒形抖動刀

齒形抖動刀運動方式是通過前后抖動將土中的甜菜松動拔出。該機構(gòu)可以根據(jù)甜菜壟寬的大小，適時調(diào)節(jié)機器作業(yè)的寬度大?。ㄍㄟ^調(diào)節(jié)地輪和地輪軸安裝的位置），根據(jù)不同地區(qū)甜菜壟高的不同，調(diào)節(jié)機器離地面的高度，保持刀軸上齒形抖動刀片的工作形狀與甜菜壟的形狀一致，確保前置殺秧機運作的穩(wěn)定性和粉碎質(zhì)量。

3 結(jié)語

小型甜菜收獲機設(shè)計合理、構(gòu)思新穎、操作靈活、秧葉粉碎效果好，解決了甜菜機械收獲過程中莖秧纏繞在機器工作部件的問題，降低了功耗，節(jié)省了勞動力，提高了作業(yè)效率。秧葉機械粉碎后，留在地里的莖和秧葉可以提高土壤肥力，還可避免壓傷秧及甜菜，避免化學(xué)除秧對環(huán)境帶來的污染。此外，還可應(yīng)用于甜菜的挖掘、去土、削頂、修剪和條形堆積聯(lián)合作業(yè)，確保甜菜的收獲質(zhì)量。小型甜菜收獲機以實用化和多樣化為目標(biāo)，系統(tǒng)綜合性能優(yōu)良、可靠性高，能夠滿足農(nóng)場目前實際需求，具有廣闊的發(fā)展前景。