大蒜打捆收获机设计与试验分析

分类：论文文献与常识 发表时间：2019-11-19 10:24

　　摘要：针对山东省大蒜种植农艺多样性和大蒜收获机械收获模式单一的现状，创新设计了大蒜打捆收获机。为此，阐述了大蒜打捆收获机的整体结构和各部分的工作原理。该机可一次完成多行大蒜的对行、挖掘、大蒜秧蔓夹送、侧向归集输送及打捆等工序。运用SolidWorks建立样机的三维模型，并利用Workbench对关键部件进行静力学分析。通过对整机田间试验和数据采集，得出了大蒜打捆收获机作业参数。当前进速度为0.0138m/s、挖掘深度为0.10m、夹持高度为0.035In、夹送速度为0.018m/s时，样机获得最优的结构参数配比。

　　关键词：大蒜;打捆收获机;静力学分析;数据采集与分析

　　0引言

　　大蒜作为我国典型的经济作物，种植面积居世界首位。大蒜具有很高的营养价值，富含多种元素，可加工多种产品，可作为调味剂、美容化妆品的原料。其次，大蒜有较高的医学价值，有抗肿瘤的作用…。因此，大蒜在国际市场中成为主导产品。据统计，我国大蒜以山东、河南和江苏为大蒜种植主产区，总面积约80万hm。近年来，随着国家对“三农”的帮扶与政策支持及我国大蒜深加工产业的快速发展，大蒜的种植面积将以每年约3%～5%的速度增加_2。因此，大蒜收获问题成为社会焦点，大蒜机械化收获成为我国大蒜产业需求和研究的重点。目前，我国大蒜的收获方式以人工或半机械半人工为主，生产率低J。其次，大蒜在种植我国山东、河南及江苏等地种植农艺存在差别，垄距、行距不统一，平作、垄作、问作均有，严重影响收获机械的适用性j。20世纪90年代，我国自主研发了一台4DS一75A型大蒜收获机;随后，各大企业和科研所相继研制4S-1型大蒜挖掘机、4s一60型大蒜收获机、4DS一1000型大蒜挖掘机等多种大中型大蒜收获机，但同发达国家收获水平仍有较大差距，技术落后和收获机械适应性差问题有待解决H。针对山东省大蒜种植的现状和收获问题，设计了一种大蒜打捆收获机，旨在提高收获效率，适应我国多种种植模式下的大蒜收获。

　　1设计机构及原理

　　1.1整机机构

　　大蒜打捆收获机主要包括液控对行装置、限深一挖掘机构、柔性夹送机构、侧向归集机构、打捆装置及配套的悬挂部件等重要结构，如图1所示。

　　1.2工作原理

　　整机配套8～12kW拖拉机，采用前悬挂的方式。整机发动后，机手根据大蒜的行距大小，调节手动换向阀控制液控对行装置的液压缸推动柔性夹送机构随行平移;挖掘铲进入地下15cm左右，切断大蒜的埋在土壤的根。整机开动后，柔性夹送机构将挖掘后的大蒜秧蔓从土壤中拔出，大蒜与土壤分离¨;大蒜在柔性夹送机构的作用下往上输送到侧向归集机构，侧向归集机构将大蒜秧蔓有序直立，归集到集束打捆装置中;集束打捆装置的收集机构将输送而来的大蒜进行有序归集，送绳机构和系扣机构共同作用实现大蒜的扎捆，打捆后的大蒜被弹又抛送田间。

　　2关键部件设计

　　2.1限深一挖掘机构

　　限深一挖掘机构主要包括铲刀、限深轮、挖掘架和地面仿形部件。该机构主要是将大蒜铲刀深入一定深度后，切断埋在土壤中的大蒜根系，易于大蒜夹持;大蒜铲刀与挖掘架之间采用螺栓联结，改变大蒜铲刀与挖掘架相对位置，实现调节挖掘深度功能。为了保证限深轮对地面的接触，实现限深一挖掘机构对不同地面的仿形功能，在限深一挖掘机构上方安装地面仿形部件…j。运用SolidWorks软件对限深一挖掘机构三维成型，如图2所示。

　　3田间试验与结果

　　3.1试验基本条件

　　试验地点选威海文登区文登营镇东杜里村大蒜示范区，示范面积3.3hm。对大蒜种植示范区的大蒜第10期生长特性进行数据采集并记录，如表1所示。

　　3.2试验结果

　　对大蒜试验区分别取得前进速度、夹持高度、夹持输送速度和挖掘深度为四因素进行试验。试验因素水平表如表2所示。

　　选用L。(3)正交表安排试验，计算得每组的不合格率、伤蒜率和漏蒜率，并利用极差法计算的每组数据填入表3。不考虑各因素之间的交互作用，通过表中的试验结果判断各因素对性能指标的影响程度，从而确定整机的最优组合。

　　该试验为多指标正交试验，采用加权评分法将三指标整合为综合指标…。根据实际经验，3个指标越小越好。由表3得出：前进速度为0.0138m/s、挖掘深度为0.1Om、夹持高度为0.035m、夹送速度为0.O18m/s时，收获机获得最优的结构设计参数，为后期样机的调试与优化提供依据。

　　4结论

　　1)创新设计了液压系统与柔性夹送机构组合的液控对行装置，设计了两个液压缸同步运行推动夹送机构短程移动，实现夹送机构的对行功能，解决了大蒜收获机械因种植模式多样化而不适用的收获问题，满足了农机农艺融合的要求。

　　2)运用Workbench软件对导轨梁进行划分网格，施加载荷约束，从而得到了导轨梁的总变形云图，比较直观地展现导轨梁变形量，为结构的合理性提供了依据。

　　3)通过样机的试验数据收集，采用多指标正交试验，确定了整机最佳结构参数。当前进速度为0.0138m/s、挖掘深度为0.15m、夹持高度为0.035m、夹送速度为0.018m/s时，大蒜打捆收获机打捆不合格率、漏蒜率和伤蒜率等性能参数最低，为后续样机优化提供了理论依据。

　　参考文献：

　　[1]许磊.大蒜的营养价值与食疗保健[J].上海蔬菜，2005(5)：94—95.

　　[2]高清海，陈思刚.前置式大蒜收获机的研发[J].河北农机，2015(12)：13—15.

　　[3]张会娟，胡志超，吴峰，等.我国大蒜机械化种植与收获概况[J].江苏农业科学，2010(3)：460-461.

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