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籽瓜捡拾装置的设计.pdf

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籽瓜捡拾装置的设计.pdf

籽瓜捡拾装置的设计王贵忠新疆石河子市农八师农牧业机械化技术推广站,新疆石河子832000摘要为解决籽瓜收获环节人工参与度高、劳动强度大这一难题,借助于现代机械设计方法,拟定一种可将农田中自然散布的籽瓜捡拾起来的设计方案。阐述了捡拾装置的工作原理、结构组成和主要零件的设计。采用拨瓜尺和倾斜溜板相配合的方法,可在减少对籽瓜损害的前提下达到漏捡率低、果秧分离干净的效果。关键词籽瓜捡拾装置拨瓜尺溜板设计中图分类号TH123文献标识码A文章编号1007-4414201204-0148-03Designofpick-updeviceforseed-usingwatermelonWangGui-zhongMechanizationandtechnologypromotionstationsofagricultureandanimalhusbandry,ShiheziXinjiang832000,ChinaAbstractWiththehelpofmodernmechanicaldesignmethod,aschemeofpick-updeviceusedforpickingupseed-usingwatermeloninanaturaldistributionfarmlandisputforward.thisdesigncansolvetheproblemofartificiallyparticipation,highlaborstrengthinharvestprocess.Theworkingelements,structuralcomposingandkeypartsdesignofthepick-updeviceareexpoundedinthisscheme.Andusingdialthemelonfeetandtilttheslipboard,itcouldachievethepurposeofseparatingfruitseedlingsimpuritywhilereducingthedamageofcottonfiberandgetlowleakagepick-uprate.Keywordsseed-usingwatermelonpick-updevicedialfeetslipboarddesign1引言籽瓜,俗称打瓜,是葫芦科西瓜属普通西瓜的栽培变种。种植籽瓜主要是为了获取瓜籽,是一种极具地域特色的农产品,盛产于我国西北地区[1]。新疆是我国籽瓜的主要种植区,2010年种植面积达到132.72万亩,籽瓜籽产量达9.42万吨,为新疆生产建设兵团的重要经济作物,在兵团农业产业结构调整中占有重要的地位。随着兵团农业产业结构调整,籽瓜种植规模越来越大,人力投入、生产成本的消耗等问题日益突出,籽瓜生产全程机械化问题亟需解决。目前,在籽瓜的收获环节采取人工采摘、人工辅助集条机集条集堆、机械取籽配合作业等方式,劳动强度大,成本高,且籽瓜成熟后不宜在田间放置过久,同时也正是棉花、玉米、甜菜等大宗作物收获农忙之际,劳动力奇缺,给籽瓜人工收获带来很大困难[2]。如今在新疆地区农田作业的籽瓜收获环节机具已无法适应籽瓜大面积种植的发展需求,为此笔者提出一种籽瓜捡拾装置,该装置能实现籽瓜高效捡拾,且漏捡率低、果秧分离干净,作业效率高。通过对捡拾装置的研究和设计,可为进一步研发籽瓜收获取籽联合作业机提供参考和依据。2捡拾装置工作机理及主要参数确定2.1工作机理该籽瓜捡拾装置可将田中自然散布状态籽瓜捡拾起来,且漏捡率低、果秧分离干净。图1籽瓜捡拾装置的结构图1.拨瓜输送链轮2.仿形弹齿轴3.往复式切割器4.升瓜栅板5.清藤辊6.螺旋输送器7.机架该包括在机架7上安装的拨瓜输送轮1、仿形弹齿轴2、往复式切割器3、升瓜栅板4、清藤辊5、螺旋输送器6以及传动系统。当捡拾机构在田间工作时,籽瓜会陆续进入到拨瓜输送轮1的两个拨瓜齿之间,然后随着拨瓜输送轮的转动,籽瓜会沿着仿形弹齿2继续上升,随着捡拾装置的行进,籽瓜会被一拨一拨的捡起并提升,在上升的过程中瓜藤和籽瓜会在拉扯和往复式切割器3的作用下分离,并进一步沿着升瓜栅板4继续上升,当上升至升瓜栅板4尽头时,籽瓜与拨瓜输送轮1的拾瓜齿分开,籽瓜落到清藤辊5上进行进一步清藤,使得瓜藤和籽瓜分离干净。同时拾瓜齿由链轮传动继续旋转,往复不断地进行捡拾动作。当籽瓜经由清藤辊5到达螺旋输送器6时,籽瓜841设计与制造2012年第4期总第120期机械研究与应用收稿日期2012-06-05作者简介王贵忠1962-,男,新疆石河子人,工程师,主要从事农业工程机械的推广技术服务工作。将由螺旋输送器输送到装置的一端,以便后续的运输、取籽作业。籽瓜捡拾装置的总体结构图如图1所示。2.2籽瓜捡拾装置主要参数的确定在查阅相关文献和调研基础上对籽瓜物料特性及产量做出如下假定单瓜质量为5kg,形状近似圆球体,大小均匀,直径为150mm,每667m2产瓜量为3500~4000个。农机装备的研制不能脱离农艺的要求,由籽瓜栽培技术可知,目前籽瓜种植主要采用一膜双行,膜间距离主要在1300~1800mm之间,因此可确定捡拾装置有效捡拾幅宽为2000mm。确定装置的原动力为功率小于20kW的小四轮。螺旋输送器的作用是将在整个工作幅宽上的籽瓜推向装置的一侧,以便于后续向籽瓜脱粒机或集瓜厢中输送。螺旋输送器的功率的计算如下PQ367Lω0H式中Q为每小时的输送量,tL为螺旋输送器在水平方向的投影长度,mH为螺旋输送器在垂直方向上的投影长度,mω0为物料和螺旋输送器之间的摩察系数。取摩察系数ω00.5,可得P0.425kW。设定安全系数S1.5,则螺旋输送器的所需功率为P0.4251.50.6376kW。3关键零部件的设计对捡拾装置而言,零部件的设计主要集中在仿形弹尺部件、清藤机构、螺旋输送器、拨瓜机构、升瓜栅板等零部件上。初步设计的主要参数[9]如下弹尺最大长度466mm各弹尺间距离50mm动刀片光刃刃角19°动刀片纹齿刃刃角23°~25°螺旋输送器螺距190mm螺旋输送器叶片高度215mm螺旋输送器旋转直径70mm拨瓜链轮链节号32A拨瓜链轮节距50.8mm两链轮之间的中心距868mm角钢的规格3660mm角钢上各孔之间的距离25mm升瓜栅板有效工作长度868mm升瓜栅板栅条间距离50mm。3.1仿形弹尺部件的设计仿形弹尺部件用于将自然散布在农田中的籽瓜捡拾起来,根据相关要求,应当符合以下要求。1具备仿形能力可将垄沟中的籽瓜捡拾起来,增强捡拾机构的田块适应性,减少捡拾机构对地面平整度的要求。2具备必要的去石功能在机构捡拾籽瓜的过程中应将可去除的石块去除,以免石块进入脱籽机或其他机构中造成机器的损坏,初步设计应对直径小于50mm的石块具备去除能力。3符合安装要求根据机构的整体布局,要在仿形弹尺下部安装标准往复式切割器,因此弹尺要满足长度和高度的要求。基于以上要求拨瓜弹尺部件主要有仿形弹尺、仿形弹尺轴、仿形弹尺轴承座、内摩擦式棘轮、摩擦外圈、摩擦外圈和加力把手等组成。拨瓜弹尺为主要的仿形和去石部件,可分为螺旋式弹簧部分和标准圆曲线部分,它通过螺栓将其紧固在具有一定距离的孔的拨瓜弹尺轴上,其中各个弹尺之间有一定的距离,石块可从这个间隙中落下以达到一定的去石能力,根据要求各个弹尺之间的距离约为50mm,这也是弹尺部件的最大去石尺寸。仿形弹尺三维造型如图2所示。图2仿形弹尺三维造型图3.2清藤机构的设计采用往复式切割器割刀作为清藤机构,结构简单,适应性较广。清藤机构上使用的往复式切割器为标准往复式切割器,为简化结构,捡拾机构上使用的切割器由定刀杆、定刀片、动刀杆和动刀片组成。定刀片和动刀片的相关参数和结构形式如图3所示。图3定刀片和动刀片结构图3.3螺旋输送器的设计螺旋输送器由槽体、转轴、螺旋叶片、轴承及传动装置组成,主要分为水平螺旋输送器和垂直螺旋输送器两种,适用于干燥的小颗粒物料的输送作业,广泛应用于粮食、种子和饲料加工业中。籽瓜本身的特性决定它只需很小的力即可滚动,因此本装置采用螺旋输送器作为将打瓜输送到装置一侧的工作部件,根据籽瓜个体的尺寸特征,选择的螺旋输送器的螺距为190mm,叶片高度为215mm,旋转轴的直径为70mm,其基本结构如图4所示。3.4拨瓜机构的设计拨瓜机构是将自然散布在农田中的籽瓜捡拾起941机械研究与应用2012年第4期总第120期设计与制造来的最主要动作执行者,本机构采用大节距链轮和拨瓜耙齿相结合的方式来实现。拨瓜耙齿由不等边角钢和螺柱组成,通过在不等边角钢上等距的孔将螺柱固定在角钢上,再通过两端将角钢固定在翼型链上,实现拨瓜耙齿随链传动转动而进行捡拾动作。主要参数翼型链节链号为32A,节距为50.8mm,两链轮之间中心距为868mm螺柱规格M10角钢的规格为36mm60mm,角钢上各孔之间距离为25mm,可根据不同的需要调节耙齿之间的距离,最小间距为25mm。其总装三维效果图如图5所示。图4螺旋输送器三维造型图图5拨瓜机构三维总装图3.5升瓜栅板的设计升瓜栅板是籽瓜经过拨瓜仿形弹尺后经过的一个倾斜式的栅格板,长度与两链轮中心距相同,有效工作长度为868mm,栅条之间的距离为50mm,具备一定的去石能力,去除石头的最大直径和捡拾籽瓜的最小直径皆为50mm。其三维造型如图6所示。图6升瓜栅板三维造型图4结论1初步对籽瓜捡拾装置的总体结构及相关零件的参数进行分析设计,得出系统的合理结构形式同时采用三维软件对零件实体进行造型设计,为进一步优化及改进参数奠定了基础。2该籽瓜捡拾装置具有以下优点结构简单实用,结合多种收获方式的优点,避免了结构庞大、笨重可高效籽瓜,漏检率低,果秧分离干净具备一定的去石功能,直径小于50mm的石块可被有效去除仿形弹齿的应用使装置对地面的适应性强,可有效捡拾沟垄中的籽瓜。3采用现代机械设计方法对籽瓜捡拾装置进行创新设计,解决了当今籽瓜全程机械化中的瓶颈问题,并为其他农业机械的研究设计提供参考。参考文献[1]武冬梅,李冀新,赵志永,等.新疆籽瓜主栽品种营养成分分析比较[J].食品研究与开发,2010,31831-35.[2]王学农,牛长河,陈发,等.新型籽瓜捡拾脱籽联合作业机研制[J].新疆农机化,2008321-23.[3]王曌鹏,田绪顺,徐守志,等.籽瓜机械化收获技术研究现状[D].新疆石河子大学,2010.[4]赵华伟,李亚雄,刘洋.基于Pro/E的裸根棉苗膜上移栽机籽孔装置的三维建模[J].农机化研究,201037-9.[5]齐强,魏联华,莫丽萍.AutoCAD2009机械制图高手成长手册[M].北京中国铁道出版社,2009.[6]樊旭平.Pro/ENGINEER野火版3.0自学手册实例应用篇[M].北京人民邮电出版社,2006.[7]黄纯颖,高志.机械创新设计[M].北京高等教育出版社,2001.[8]朱玉宝.一种籽瓜拾取装置[P].中国专利200720183121.X,2008.[9]中国农业机械化科学研究院.农业机械设计手册[M].北京农业科学技术出版社,櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒2007.上接第147页尺寸。这样机具通过液压装置挂接在拖拉机上,可方便的调整犁体的入土角,保证了机具在不同的犁耕比阻、不同的耕深农艺要求等情况下都能正常工作。4.3机架转向轴与犁柱之间加调整垫板精恒1LF-130耕作机具农具的幅宽小于拖拉机的轮距,且机具为双向翻转犁,左、右犁体对称布局,机架的中心线必需通过牵引中心。在保证不漏耕的情况下,犁体应向右右犁体、向左左犁体偏置一定尺寸,即在机架转向轴与犁柱之间加调整垫板尺寸依据不同型号拖拉机的轮距、耕作机具的幅宽定来达到耕作农艺要求。5结语通过对相关因素的综合分析,进行了多次试验、改进,有效地解决了耕作机具偏牵引将会导致操向困难的问题另外该机具可实现快速调整,解决工作过程中遇到的其它问题,以保证机具正常工作。随着精恒1LF-130耕作机具的研发和应用,将会大幅提高设施农业生产的工作效率,降低劳动强度。为加快设施农业生产机械化进程、生产产业化的发展起到良好的推动作用。参考文献[1]苏联戈功斯基,卡柳日内伊.拖拉机悬挂和半悬挂犁、松土机及挖穴机[M].北京中国工业出版社,1962.[2]李自华,柯宝康.农业机械学[M].北京中国农业出版社,2001.[3]镇江农业机械学院.农业机械学[M].北京中国农业机械出版社,1981.[4]陈志.农业机械设计手册[M].北京中国农业科学技术出版社,2007.[5]江长堆,杨根定,郑义.小四轮拖拉机若干设计问题的探讨[J].拖拉机与农用运输车,2001635-36.051设计与制造2012年第4期总第120期机械研究与应用

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