滩涂地芦苇收割机的设计研发

苏孝敏 季天华

(浙江同济科技职业学院，浙江 杭州 310000)

滩涂地芦苇收割机的设计研发

苏孝敏 季天华

(浙江同济科技职业学院，浙江 杭州 310000)

针对传统芦苇收割机在滩涂地环境作业存在的困难，设计研发了采用新的滩涂地行走系统和收割方式的新型滩涂地芦苇收割机，并做了相关试验，验证了该机的科学性。

滩涂地行走；芦苇收割机；研发

目前芦苇产业面临着人工收割芦苇成本高、效率低、人力资源紧缺等实际问题。同时也存在着现有的芦苇收割机械不能解决在滩涂上行走的技术难题，使得大面积芦苇无人收割，导致惊人的浪费及生态问题。因此有必要发明一种实用、高效的滩涂地芦苇收割机械来改善这一现状。

1 滩涂地芦苇收割机械需求

我国有大面积的芦苇生长在湿地环境中，而湿地系统以滩涂地、浅水环境为主。每年秋季枯水期是芦苇收割的季节，芦苇多数暴露在滩涂地上，现有的芦苇收割机械难以在此类环境中作业，造成了芦苇难以收割的难题。

同时，现有的芦苇收割机械的收割机具与配套动力多采用前悬挂的方式组合，造成动力车的前轮承载过重，整车重心不稳定，导致出现前轮下陷的现象。常常也因为操作人员对待割芦苇区域情况不明而造成机具损坏。

2 新型滩涂地芦苇收割机械的设计

2.1 关键技术内容

近期的目标为研制出一部适合在滩涂地使用的芦苇收割机械。当机组前进时，机组最前端的分苇器会自动伸入植株，然后将芦苇分成切割区和待切割区；若进入切割区的芦苇稍有前倾或略有倒伏状，会由扶苇器扶正后送入割台，然后实现切割。切割后的芦苇经过横向输送装置和纵向输送机构传送到收割机后方储存部位，之后可进行放倒、聚堆和打捆。

2.2 设计技术参数

2.2.1 性能参数

滩涂地芦苇收割机械设计作业性能见下表。

滩涂地芦苇收割机械设计作业性能表

2.2.2 设计工艺路线

滩涂地芦苇收割机械由三个系统组成，即滩地行驶动力系统、割台系统和输送系统。为了保持机械在作业时的稳定和平衡，将割台系统设计在机组的前端，将聚堆、放倒部件设计在机组的左后端，动力系统及主变速箱安装在驾驶室的底部，其输送系统在机组的左侧形成“7”形轨迹，从而使整体结构基本达到平衡。

2.2.3 滩涂地行驶动力系统

2.2.3.1 滩涂地行驶机械设计概述

试制了一种能够承载芦苇收割机在沿海滩涂中行走的行驶机械，通过建立滩涂车数学模型，寻找最优参数，并对其在滩涂地上的行驶原理和工作过程进行了分析。通过对其主要性能参数的模拟计算和试验，基本解决了芦苇收割机械在滩涂地上行驶难的问题。

2.2.3.2 滩涂地行驶机械的研发

目前常见的滩涂地行驶机械结构有螺旋推进船式和浮箱履带式。螺旋推进船式结构不能在水陆交错的地方行驶，同时结构尺寸一般较小，运输量小，不宜作为滩涂地芦苇收割机械的行驶机械；浮箱履带式结构因其造价昂贵，不适宜用于芦苇收割机械。因此，经过反复研究，选择了一种超低宽胎面大直径轮胎、四轮马达驱动、全液压控制的行走结构用于滩涂地芦苇收割机械。

由于滩涂的特点是无硬底层，淤泥层深、软、黏，这种特殊的路况要求寻找一种与常规行驶机械不同的车辆结构：轮胎采用超低压特宽胎面滩涂轮胎，车架采用全承载结构。为了降低整车的重量，同时达到简化制造工艺的目的，避开了前、后驱动方式，采用液压站集中供油、低速大扭转液压马达驱动轮子。采用这种结构后整车重量轻、成本低。

通过理论分析、漂浮性试验可知轮胎直径为1000mm、轮胎宽度为570mm的滩涂地行驶机械能在承受荷载2000kg的情况下在浅水、泥浆和淤泥中行走，适合滩涂作业。

2.2.4 割台系统

割台是收割机的关键部件，由分苇扶苇器、拔苇轮、传动系统、机架、割刀等组成，其结构示意图见图1。

图1 割台结构示意图1-机架；2-主传动；3-上拨苇轮；4-下拨苇轮；5-分苇、扶苇器；6-割刀

工作原理：当机组开始运行时，芦苇先经过分苇器进入切割区。由拔苇轮将其扶正后送入割刀实现切割，完成切割的苇杆将借助拔苇轮的作用进入输送系统。该割台装置可实现芦苇一次性的扶、切、送。

2.2.5 输送系统

输送系统由输送拔齿和输送链组成，为了使得切割后的芦苇能顺利输送到后方，输送部件采用“7”形轨迹，其结构示意图见图2。

图2 输送系统示意图1-上、下输送链轮；2-链条；3-拨指；4-夹持机构；5-脱苇机构

合适的输送链传送速度与收割工作效率的提高、输送的顺畅性和机械运行的可靠性有很大的关系。

2.2.6 割刀的驱动机械设计

南方芦苇具有秆粗、硬度大的特点，造成了切割阻力大的问题。这使得刀具材料的选择和结构设计至关重要。

芦苇的生长特点是每年入冬前发出部分新苇芽。保证一定的割茬高度是不破坏下年出苗率的关键，但这会导致割刀磕碰凹凸不平的苇地，刀片极易受损。为了解决这一问题，拟提高割台升降的灵活性，与地面相适应，达到保护刀片的目的。

3 滩涂地芦苇收割机械应用前景与市场需求

目前人工收割芦苇效率为2亩/人，需要花费100元/亩。而新研制的滩涂地芦苇收割机械效率约为8亩/h,按每天工作8h计算，一天每台机械能收割64亩，只需要花费约800元人工费和燃料费等费用，机器折旧费为1000元，合计收割成本为28元/亩。

例如上海某湿地芦苇有10万亩，采用该机械每年可节约收割成本约720万元。我国大约有800万亩芦苇地无人收割，若全面推广该机械，效益将是非常可观的。

滩涂地芦苇收割机械有着广泛的应用前景，它的出现解决了滩涂地芦苇收割难、收割成本高的问题，使我国广泛的芦苇资源得到利用。

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Designing and Development of Reed Harvester in Wetland

SU Xiaomin, JI Tianhua

(ZhejiangTongjiTechnologyOccupationCollege,Hangzhou310000,China)

Operation of traditional reed harvesting is difficult in wetland. It designs and develops new wetland reed harvester with new wetland operation system and harvesting means. It also carries out relevant tests to verify scientificity of the machine.

wetland operation; reed harvest machine; research and development

10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2017.04.017

S225

A

1673-8241(2017)04- 0065- 03