背负式苜蓿再收集系统滚筒针辊部件设计

河南农业大学机电工程学院 李慧琴

河南省烟草公司郑州市公司 刘文

河南省烟草公司洛阳市公司 王惠

河南农业大学机电工程学院 吴亚文 张昱翀 江桂升 马政 贾东亮 丁攀

本文设计了一种新型苜蓿再收集系统关键部件设计。该装置为满足苜蓿田间作业的特点，由拖拉机背负进行作业，利用滚筒式针辊控制滚针与地面接触，由滚针接触地面并扎取叶片，通过梳齿时自动刮落并带动叶片进入集叶箱，从而完成苜蓿的再收集工作。该装置与现有拖拉机组合工作，易于推广，解决了再收集苜蓿叶片费时费力的问题，减少了苜蓿的收获损伤。

一、收集方法的确定

收集系统是背负式苜蓿再收集装置的核心部分，经查阅相关农机资料、文献，提出并比较以下三种收集方式对苜蓿再收集工作的适用性。

（一）收集方式

根据道路清扫机的原理，利用扫刷与滚刷配合，将苜蓿叶片扫入集叶箱。因为苜蓿易与土壤粘结，扫刷刷毛过硬、转速过快则易损毁苜蓿叶片；刷毛过软、转速过低则不足以扫起叶片，且在清扫过程中，易带入土壤、石块等杂物，刷毛易磨损，实际收集效果有限。

（二）收集方式

根据吸叶机的原理，利用离心风机产生吸力，将苜蓿叶片吸入风机经分离装置分离后收集。因各类土壤与苜蓿的粘结程度不同，风机吸力难以确定，且在气吸过程中易吸入土壤与小石块，装置结构较为复杂，且普适性较差。

（三）收集方式

采用针辊收集法，利用针辊上密布的滚针扎取苜蓿。此方案不受土壤粘结性的影响，收集纯净率较高，结构相对简单，且可背负在拖拉机后部，实现收割与收集工作的同步进行，达到由粗收、漏收到精收、全收的效果，适用于田间复杂的作业环境，实用性较强。

综上所叙，本文将采取第三种收集方式对本装置的收集系统进行设计。

收集系统主要由针辊罩、梳齿、针辊、双齿轮换向器和链传动组成，其结构如图1所示。

二、针辊的结构设计

由于田间工况复杂，本装置作业时较易遇到铁块、石头等坚硬、具有破坏性的障碍物，此外遇到工作量较大、连续工作时间较长等超过针体强度极限的情况时，均有可能会对钢针单体造成破坏。如果将针辊设计成不可拆卸的整体，在遇到此种情况时，则只能更换整个针辊，不但维护成本高，且更换起来十分麻烦。因此，要对针辊采用分体式设计，分为内辊、针座和钢针单体。如在作业过程中出现部分钢针损坏，则可以只取下损坏的钢针单体，而不用将整个针辊换下，大大降低了维护的成本和难度，有效提高了针辊的使用寿命。由于针辊形状结构的特殊性，使其裸露在外具有一定危险性，因此针辊上必须加装防护罩，以避免安全事故的发生。为保证钢针单体具有较好的刚度、强度及抗锈性能，钢针单体的制作材料采用304不锈钢，针辊主要由组成，其结构如图2所示。

三、结论

针辊作为实现苜蓿扎取工作的部件，是本装置实现收集工作的核心设计。其工作原理是在针辊转动时，将散落的苜蓿叶片扎取并暂时保留在针部，当针辊转动至梳齿时将扎取的苜蓿梳落，完成下一步自动化收集操作。根据苜蓿叶片的大小，以及散落在田地后分布不均、形状各异的特点，针辊所装配的钢针应较密布置，防止漏收，提高收集率，由于钢针单体体积小，较密布置并不会影响所收集苜蓿叶片的完整度。