内容简介：: 温室韭菜收割机的设计刘豪1 范修文1塔里木大学机械电气化工程学院，新疆阿拉尔 843300）摘要：本文通过对温室韭菜收割机的设计同时介绍了韭菜收割机的意义、发展、工作原理及其主要参数。并详细的分析了收割机的构成、以及收割机的收割方式，并分析了韭菜收割机的收割原理和收割过程。韭菜收割机的设计过程从对韭菜收割的机械化转换，总结普通农业机械的运动模式和功能实现，到具体机构的设计构思和分析计算，产品模型的建立，工程分析和设计制造，一步一步完整走过，让整个设计路程圆满而成果丰硕。其中，数字化的设计方法和基于特征的参数化设计系统让设计过程高速而有效，对这个设计过程起到了关键性的作用。所以温室韭菜收割机有很好的发展前景。关键词：温室韭菜；收割机；设计中图分类号:TD451文献标识码：A0引言我国吃韭菜有着悠久的历史，好多菜肴都有韭菜。可见我国人民对韭菜的热爱之深。随着科技的进步，各种粮食蔬菜都大面积种植，源自于有着机械收割装置，限制韭菜种植面积发展的重要因素就是在于机械化问题。我国劳动人民在长期的生产实践中对收割工具有许多发明创造，据古书记载在三千五百年前已经发明了镰刀，在十三世纪中叶创造了推镰等高效工具。但这些成就在长期的封建和半封建、半殖民地的社会中得不到应有的发展和重视。当韭菜种植面积大时靠人们用镰刀收割，效率太低，在收割时菜农一直蹲着非常累，而且如果大面积种植，收割的劳动力比较少，而且工价很高，又加大了韭菜的做种植成本，相应的单位面积的效益也随之降低了。随着种植业结构调整和设施栽培的迅速发展，韭菜的种植面积逐年增加，在面积上已经由过去的占蔬菜面积的2%-3%发展到现在的5%-6%。一亩地一年亩产韭菜3000斤，一斤一块钱，除去成本和人力一亩地可以获取1500块钱，收割韭菜一斤一毛钱，要损失300元钱，况且农村这样的工人也很难找，大面积种植时，人工收割成本会很高，如果有一台机器来代替这样的工作，不但可以减少菜农成本，还可以推广大面积种植。可见现在研制一台韭菜收割机器十分重要。1总体设计思路温室韭菜收割机的设计是通过往复式的割刀来实现温室韭菜的收割。首先是通过分禾器实现韭菜的分禾和喂入，进而拨禾轮使其扶正，然后再通过传送滚筒实现韭菜的夹紧最后喂入割刀系统，紧接着实现传送完成整个韭菜收割的过程。1.1设计原理韭菜收割机在驱动轮的作用下实现韭菜收割机的向前前行，韭菜收割机的前一部分主要是为了实现韭菜的喂入及收割。韭菜通过分禾器实现韭菜的分禾并通过拨禾轮实现韭菜的喂入，喂入之后进入到传送机构。刚刚进入传送机构的韭菜在两个立起来的传送滚筒实现韭菜的夹紧更方便的实现韭菜的割断，进而通过传送带的夹持作用实现韭菜的传送。由于传送带的夹持和传送作用使韭菜进入后部的接收筐中。从而大致完成整个设计原理。1.2设计总体结构温室韭菜收割机的结构主要有分禾器、拨禾轮、割刀、曲柄摇杆机构、传送滚、传送带、电机、机架等结构组成，如图1所示。在确定好行距之后，在发动机的驱动下经过减速器来实现韭菜收割机的驱动。在进地之后，在分禾器的作用下实现单行的韭菜的喂入，进而经过拨禾轮来进行韭菜的扶正，通过与机架垂直的两个传送滚进行韭菜的扶正并且夹紧。往复式割刀在曲柄摇杆机构的作用下实现动割刀的往复运动进而实现实现韭菜的切割，在韭菜隔断之后直接通过传送带传送至后面的接收器内，从而完成了韭菜的收割。传送带的传动是传送电机来带动的，通过齿轮来连接两个传送滚的反向转动。传送带的主动传送滚带动从动传送滚的运动再通过皮带和齿轮的连接来实现拨禾轮的转动。在整个韭菜收割的过程中主要机构是传送装置和割刀装置，在这两个装置的配合使用下使得整个过程变得简单。此次韭菜收割机的设计可以实现一机多用的作用，根据不同作物的要求，要求收割时的割茬也会不一样。韭菜的收割割茬一般在1cm左右，而其他作物的割茬显然不同，所以可以通过调整前轮的高度来调节不同作物割茬的要求。对于不同的作物来实现不同的割茬要求，较好的解决了收割机都不同作物的适应性，生产效率高。图1温室韭菜收割机结构图1分禾器 2拨禾轮 3支撑前轮 4双传送带 5传送带电机6主传送滚筒 7接收筐 8曲柄摇杆机构 9驱动轮 2关键部件的设计2.1拨禾轮的设计拨禾轮的设计是韭菜收割的开始，拨禾轮的使用可以收割直立和一般倒伏的作物。拨禾轮的运动轨迹的形状，决定于拨禾轮的圆周速度Vy与机器前进的速度Vm的比值；为拨禾速度比。只有当1时，才有可能将作物茎干引向割刀配合切割，并在割断后继续的向后推送茎杆，一面在割刀上发生堆积和堵塞。1时，拨禾轮的工作情况才是正常的。拨禾轮的工作过程中，需要拨禾轮具有良好的工作质量，除了满足1外，还应该满足工作过程中不同阶段的要求。切割时，拨禾轮应该扶持作物茎杆，以配合进行切割，避免切割器将茎杆向前推到。要使拨禾轮能够正常够其安装高度就必须满足：（1-1）式中：R拨禾轮的半径； h割刀离地的高度； L为作物高； H拨禾轮轴安装高度。清扫割刀和稳定推送的条件当茎杆被割断够，要求拨禾轮继续起推送作用，如果此时拨禾轮的作用点位于已割作物中心的上方，就能将茎杆稳定的向后推送，直到与拨禾轮圆周相切的位置，如果拨禾轮的作用点过高，清扫切割的作用将减弱，如果拨禾轮的作用点在重心之下，则隔断的作物很可能回绕在拨禾轮向前翻或者被挑起，造成损失。已割断作物的中心位置一般在顶部向下的13处，设已割部分长L则l=13L。因此，要求拨禾齿在割断作物的中心点以上，则应该保证：（1-2）为了选择拨禾轮的转速，首先确定拨禾速度比，前已分析，拨禾轮正常工作的必要条件是1，加大拨禾轮的速度比，拨禾轮的作用范围和作用程度增加，但是也不能过大，它受到两方面的限制，但是机器的前进速度Vm一定时，增大值，就要提高拨禾轮的圆周速度Vy，这将对作物的冲击增加，而使作物不能够很好地切割。经实验证明，韭菜收割的速度一般在1.5ms。另一方面，当机器前进速度Vm较高时，为了使Vy不超过受脱离损失限制的允许值，拨禾轮的速度比就应该减小。当机器前进速度较低时，很有可能在Vy不超过3ms烦人情况下，大大增加拨禾轮速度比，但是过大则会出现回弹现象。（1-3）（1-4）经过专家实验韭菜收割机的一般取1.32.3。这里取1。即： R为拨禾轮的半径，为拨禾轮的角速度。n初取为22rmin，前进速度Vm应该根据机器的生产率、割副、调配动力等因素而定，在使用中，由于地块条件亩产量和作物的状态等情况的改变而需要改换不同的前进速度。拨禾轮的直径与稳定推送有很大的关系，拨禾轮的直径应该满足： (1-5)其中取1.8，L取0.3，h取0.01；即拨禾轮的直径取0.4m。 2.2曲柄摇杆机构的设计具有一个 HYPERLINK /subview/949815/949815.htm t _blank 曲柄和一个摇杆的 HYPERLINK /subview/612779/612779.htm t _blank 铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构。通常，曲柄为主动件且等速转动，而摇杆为从动件作变速往返摆动，连杆作平面复合运动。曲柄摇杆机构中也有用摇杆作为主动构件，摇杆的往复摆动转换成曲柄的转动。在韭菜收割机的割刀传动的问题下，结合实际情况，所以曲柄摇杆机构是一种很好的是割刀进行往复运动的很好地方式，其结构简图见图2。图2 曲柄摇杆机构简图曲柄摇杆机构作为韭菜收割时的核心机构，AB为曲柄摇杆结构中的摇杆，AB杆在割刀电机的带动下绕着A点进行转动从而带动连杆BC进行摆动。D点为一定点，CDE为一弯曲的连杆，在连杆BC的作用下CDE进行摆动，再用连杆EF连接刀具，从而可以实现动刀具的往返运动，今儿实现韭菜的切割。2.3 切割机构的设计切割器是主要的工作部件，本次韭菜收割机的设计我们采用的是往复式切割器。其割刀作往复运动，结构简单，适应性较广。目前在谷物收割机、牧草收割机、谷物联合收获机和玉米收获机上采用较多。它能适应一般或较高作业速度的要求，工作质量较好，但其往复惯性力较大，震动较大。切割时，茎秆有倾斜和晃动，因而对茎秆坚硬、易于落粒的作物易产生落粒损失。粗茎秆作物，由于切割时间长和茎秆多次切割现象，则会出现割茬不够整齐。对于韭菜收割来说，比较适宜。利用往复式割刀来进行收割，其结构简单，容易设计。试验证明：在割刀锋利、割刀间隙正常（动、定刀片间的间隙为00.5mm）的条件下，切割速度在0.60.8ms以上时能顺利的切割茎杆，若低于此限制速度，则会出现割茬不齐并有堵刀的现象出现。为了探讨切割器在切割茎杆过程中的速度大小，需绘制切割器的切割速度图，并进行分析，切割器的切割速度简图如图3。图3 切割速度简图切割器切割速度的特点是：割刀在一个行程中与两个定刀片相遇，因而有两个切割速度范围，分别为Va1-Vb1及Va2-Va2。从两个范围的速度看，虽然没有最大割刀速度，但仍属于较高速度区段，因而切割性能良好。因此，安装割刀时，应当使用销处左右两止点位置，定刀片和动刀片的中心线重合。割刀的速度为一变量，为了便于表示割刀速度的大小，常以平均值即割刀平均速度Vp表示。（2-1）式中 n割刀曲柄速度； r割刀曲柄半径； s割刀行程。有Vp又在0.9和1ms之间，选择Vp=1ms代入可得：n=394rmin切割器的功率包括：切割功率Ns和空转功率Nh两部分。即：（2-2）（2-3）式中：机器前进的速度；机器割副； L0切割每平方米面积的茎杆所需功率。割韭菜L0在10和20马力间。Nh大小与切割器安装技术状态有关，一般每米割副所需空转功率为0.81.5马力。Vm=0.56米秒，B=0.2米，L0取15马力Nh=1.2马力。代入可得：N=1.37马力。 3.6 传送机构韭菜收割的传送机构我选用带式传送，带式输送机是连续运输机的一种，其运输特点是形成装载点到装载点之间的连续的物料流，所以输送带的传送可以很好地是韭菜从收割点到接收点的传送，然而普通的传送并不能完全满足韭菜收割机的要求。传送带分为以下几个类型：（1）按放置方向水平、倾斜和组合三种；（2）按转向分为顺时针、逆时针两种；（3）按运动状态分为匀速和变速两种。结合温室韭菜收割机特点我们采用组合式的传送类型来给与传送。就韭菜收割机而言传送部分是相对来说比较重要的一个组成部分。本次设计的主动传送滚在韭菜收割机的后方，来实现动力的输入。由于韭菜收割机特殊性，所以必须实现双传送来实现韭菜收割机的传送，动力输出的同时要实现主动传送滚的反转，鉴于这一特殊性我们使用齿轮连接两个传送滚筒的方式来实现滚筒的反转即可。3总结割刀是温室韭菜收割机的关键部件，主要是用来实现韭菜的收割。割刀的速度和割刀电机的功率同样对切割效果有着重要的影响。在设计割刀的时候同样要注意割刀材料的选取各个方面。同样的传送带的设计也是本次设计的重中之重，选择传送带的样式以及传送方法是关键。在经过设计的之后解决各种问题之后，温室韭菜收割机也是一大进步。参考文献1马建国,程佳卫,姚运萍.镰刀型韭菜收割机的设计J.机械制造,2015（8）：56-58.2孙朋朋.设施韭菜全程机械化生产技术探索与推广J.安徽农学通报,2014（78）:108.3吴聚红，李向前.浅析我国韭菜的生产现状及发展趋势J.农业科技通讯,2006(9):10-11.4王俊超.韭菜收种实现全程机械化J.农业知识,2014（32）：37.5奚方.双刀韭菜收割机J.农业知识,2013（13）:106-109.6郭志东,郭春瑶.剪刀式韭菜收割机J.2013,（12）:78.7龚明明,张雪琴.一种新型半自动打捆机的设计P.201236960252.5,2012-06-19.8时胜德.小型半喂入水稻联合收割

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