叶菜土下铲根收获机的研究开发

2018-03-06於锋马拯胞

江苏农机化 2018年1期

於锋马拯胞

0 引言

蔬菜作为人们日常生活中必不可少的食品，对人们的健康生活有着至关重要的作用。近年来，随着我省经济的发展和社会的进步，设施蔬菜在高效农业中比重越来越大，但是，蔬菜收获环节机械化进展缓慢。目前市面上的蔬菜收获机以进口为主，主要是叶菜、结球类蔬菜收获机，且多数是土上收获。国内多家单位已研发出蔬菜收获机，但大都是土上收获，跟江苏省内叶类蔬菜消费观念不太吻合。因此，需要开发一种叶菜收获机，解决叶菜土下铲根收获的问题，降低叶菜收获作业成本，减轻劳动强度，提高叶菜种植效益。

1 机具结构及主要技术指标

1.1 机具结构

叶菜土下铲根收获机结构包括机架部分、行走装置、发动机、变速箱、传动装置、铲菜装置、输送装置、升降装置、偏心装置、拨菜装置、分流装置与限深装置（见图1）。该机可一次完成振动铲菜、菜土分离、输送、分流、装筐五道作业工序，具有作业质量好、效率高、成本低等特点。

1.2 主要技术参数

配套动力：4.5 kW汽油机；

整机重量：345 kg；

外形尺寸（长×宽×高)：2 885 mm×1 332 mm×891 mm；

振动铲频率：550次/min；

振动铲振幅：4 cm；

振动铲入土深度：2～4 cm；

机器前进速度:0.7～8 km/h；

工作幅宽：120 cm。

图 1 叶菜土下铲根收获机结构示意图

2 关键部位设计

2.1 主要传动装置设计

当发动机驱动变速箱、行走装置前进作业时，皮带轮一通过主传动皮带驱动皮带轮二和下传动轴转动，然后由皮带轮三、上传动皮带驱动皮带轮四、上传动轴转动，上传动轴左侧的皮带轮五通过拨菜轮传动皮带带动皮带轮六转动，驱动拨菜轮轴和拨菜叶片转动。上传动轴右侧的主动链轮通过链条带动被动链轮和输送主动辊转动，驱动输送带和输送被动辊转动。

2.2 铲菜装置设计

在机架的上方安装有传动装置，在机架的前上方连接了输送装置，在输送装置的前下方连接了限深装置，在输送装置的前方连接了铲菜装置和拨菜装置，在输送装置的前上方连接了偏心装置。

上传动轴通过偏心轴承和连杆推动振动臂上轴绕振动臂中间轴摆动，振动臂上轴在摆动过程中推动振动臂前后往复摆动，振动臂的下部驱动振动铲在地表以下两厘米左右进行铲菜作业，铲下来的菜在栅条前后往复振动作用下将菜根上的土分离落地，分离后的菜在逆时针旋转拨菜叶片的推动下进入到输送带上，然后向后上方输送，当输送到分流挡板位置时，收获的菜从中间被分开集中到两侧，当菜脱离输送带后自然下落到菜筐内，从而完成往复振动铲菜、菜土分离、输送、分流、装筐作业过程。

2.3 配套动力选型设计

江苏省叶菜种植板面较窄，大部分以开沟灌、排水为主，一般的板面在120 cm左右，排水沟密度较大，行走底盘要有一定的过沟通过能力，所以行走底盘不宜大于100 cm。通过调研选型确定采用橡胶履带轻型底盘，变速箱设两个前进工作档：Ⅰ档11 m/min，Ⅱ档13 m/min。两个行走档：Ⅲ档10 km/h，Ⅳ档16 km/h。一个倒档：15 m/min。

发动机采用轻型汽油机。根据120 cm的作业幅宽，铲菜部件采用振动式三角形铲刀，可减少工作阻力。试验表明，振动铲消耗动力在2 kW左右，机组行走部分消耗动力在2 kW左右，所以配套动力选择4.5 kW汽油机。

2.4 振动铲频率设计

振动铲频率的设计原则是以机组11～13 m/min前进速度为计算基础。试验表明，叶菜收获每次进刀量应该在2 cm左右为宜，按机组11 m/min的前进速度计算，振动频率计算为：1 100÷2=550（次/min）。振动铲采用收割机动刀片铆合制造（或者是采用平口斜刃直刀结构），刃口锋利，工作阻力小。振动铲频率设计为500～550次/min，振幅设计为3～5 cm。在振动铲的两侧铲柄上连接有分禾板，在行走过程中自动移动，解决菜秧的分禾问题。