小型葡萄埋藤机的研制

刘伟

摘要：针对目前我国北方葡萄冬季埋藤人工作业劳动强度大、质量差等问题，研究设计一种小型葡萄埋藤机。阐述该机的整体结构与工作原理，详细介绍其主要工作部件的设计方案，并通过田间试验考察该机工作性能。结果表明：该机结构简单，作业效率高、质量好，性能可靠，适宜大面积推广应用。

关键词：农业机械；葡萄；埋藤机；结构；原理；性能

中图分类号：S224.4 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2016）10-0021-03

葡萄是我国主要水果品种之一。我国葡萄主要产区有新疆、山东、河北、辽宁、山西、吉林和河南等，目前已形成规模化、产业化发展格局。这对葡萄生产全程机械化的需求越来越高，同时也为葡萄生产全程机械化发展提供了条件。

我国葡萄在北方气候寒冷地区种植面积很大，形成了特有的种植模式：春天扒藤—上架绑藤—除草施肥浇水—喷施药剂—收获—冬季埋藤等。其中，入冬前掩埋葡萄藤蔓是葡萄生产过程中最繁重的一个作业环节，一直以人工作业为主，劳动强度大、效率低，且作业质量难以保证，急需实现机械化作业。为此，研制一种小型葡萄埋藤机，以解决目前主要依靠人工埋藤作业的困难。

1 整体结构与工作原理

通过广泛的市场调研，借鉴国内外先进的同类技术成果，提出了拖拉机后输出轴—三角带传动—开沟扣土的设计方案。保证机具可以利用小功率轮式拖拉机驱动，不改装拖拉机就可以在葡萄架下进行作业，实现高效作业、节本增效的目的。

1.1 整机结构及技术参数

该机主要由机架、传动轴及支撑轴承、三角带、变速箱和扣土装置组成。整机三维设计结构如图1所示。

扣土装置主要参数：最小配套动力为18.4 kW；最大开沟直径为500 mm；开沟深度为150～230 mm。

1.2 工作原理

葡萄埋藤机由拖拉机牵引和驱动。埋藤机的机架与拖拉机3点悬挂机构相连接，拖拉机后动力输出轴通过万向节传动轴与本机传动轴相连接。工作时，拖拉机动力通过后输出轴传递给埋藤机传动轴，传动轴再通过三角带传输给变速箱，经变速箱减速和改变旋转方向后，驱动扣土装置旋转，切削土壤；被切削下来的土壤随扣土板旋转，通过土壤相互挤压和与外壳体摩擦达到碎土的目的，破碎的土壤回转到壳体开口处，由于速度的原因被抛送出去。在扣土装置回转切削土壤的同时，埋藤机被拖拉机牵引向前运动，使扣土装置上的切土刀不断切削新土壤，被切削下来的土壤又经破碎被抛送到葡萄藤蔓上，完成埋藤作业。

2 主要工作部件设计

扣土装置是葡萄埋藤机的主要工作部件。葡萄埋藤机工作在葡萄篱架下，这就限制了与埋藤机配套的拖拉机的作业高度，也就限制了拖拉机的功率，所以要求埋藤机必须具有低动力消耗。为此，对扣土装置进行降低功耗设计。扣土装置主要由犁刀、切土刃、抛土板、回转圆盘和壳体组成（如图2所示）。

2.1 犁刀

合理设计犁刀是保证机具工作阻力小、功耗低的重要措施之一。犁刀采用三角形铲式结构，其尖端先与土壤接触，利用其尖端对土壤形成较大的压强，破坏土壤的结构。犁刀的布置与土壤呈一定的入土角度，犁刀两侧面开有刃口，犁刀在土壤中向前运动时，使土壤土体受到剪切、弯曲、掀起和向上及两侧的挤压等综合作用，当挤压力大于土体剪切强度时，土体被剪切破坏，经过犁刀圆弧面过渡，达到破碎土壤和减小工作阻力的目的。

2.2 切土刀

切土刀由60Si2Mn钢板制作，刀的前端为楔形结构，磨有刃口，表面经高频淬火处理，保证了切削刃的硬度和耐磨性，使刃口锋利，减小了切削土壤的阻力。切土刀通过螺栓安装在抛土板上，其与土壤断面有一定的切削角，这个切削角可以减小切土刀切削土壤的阻力。工作时，切土刀随抛土板回转，对土壤进行切削，从而降低机具的功耗。切土刀可以拆卸、刃磨，以保证刃口锋利。

2.3 抛土板

抛土板由锰钢板制作，抛土板均布焊在回转圆盘圆周上，驱动轴与回转圆盘固定，驱动回转圆盘旋转。工作时，抛土板承接切土刀切削下来的土壤，并带动土壤回转，与回转圆盘一起对土壤进行挤压，使土壤破碎。同时，抛土板给土壤一定的回转速度，使土壤到达壳体开口处能够抛出去。

2.4 回转圆盘

回转圆盘主要由抛土盘端板、碎土锥面和轮毂组成（如图3所示）。

碎土锥面和轮毂焊接于抛土盘端板上。作业时，随着机具的前进和切土刀的压送，大量土壤进入碎土锥面，并沿着锥面向上移动，这个过程中，碎土锥面对土壤进行挤压，使土壤进一步碎化。同时，抛土板带动其内的土壤沿抛土盘壳体高速回转，这个过程中，抛土板内土壤高速运动，而抛土盘壳体却是静止的，这就造成了土壤间较大的速度差，这个速度差使土壤间相互摩擦和推挤，让土壤更加碎化，然后被抛送出去，完成碎土抛送过程。

2.5 壳体

抛土盘壳体主要由端板、护板和圆弧壳体焊接组成。端板和护板承载着抛土盘壳体主要受力，端板由钢板制造，护板为60Si2Mn钢板经热处理制成，具有较好的耐磨性和强度，圆弧壳体为钢板取型而成。整体结构通过护板和圆弧壳体上部与机架焊接，护板前部与犁刀焊接，支撑犁刀切割土壤，故要求抛土盘壳体要有足够的强度。圆弧壳体为一侧上部开口的结构，其配合抛土盘粉碎土壤和抛送土壤。

3 田间试验

2014 年 11 月，在辽阳、沈阳、抚顺的试验田基地进行田间试验。试验田土壤为轻壤土，土壤含水率 20%～30%，试验对象为 3～5 a期葡萄藤，配套动力20.58 kW拖拉机，作业速度 1.83 km/h。取土沟一侧距葡萄藤45～50 cm，取土沟宽度51 cm，堆土高度可达15～25 cm。

葡萄埋藤機作业试验结果表明：该机结构简单，操作方便，性能可靠，覆土厚度均匀，土壤细碎，床面整齐，堆土致密，不透风。该机取土沟断面为半圆形，作业时不易伤根。该机围绕葡萄根抛土作业1周，基本可达到葡萄越冬所需的土层厚度，其作业效率是人工覆土作业的6～7倍。

4 结语

葡萄藤越冬掩埋作业是北方地区葡萄生产的一个重要环节。采用葡萄埋藤机完成葡萄覆土埋藤作业，可有效争抢农时，防止葡萄藤风干和冻伤，保证葡萄藤的安全越冬。该机技术先进，结构简单，性价比高，实用性强，作业质量好，作业效率高且不易堵塞，一次作业基本上可完成葡萄藤越冬埋土的全过程，能有效减轻劳动强度，适合各大、中、小型葡萄园使用。

参考文献

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