農田廢舊滴灌帶撿拾機的研究設計

王宏章

[摘 要] 廢舊滴灌帶撿拾機是大面積推廣、應用滴灌技術的關鍵機械裝備，本文結合本地區農作物的種植特點，闡述了滴灌帶回收設備的設計思路、技術難點、整機結構、主要技術參數、工作原理。本設備的主要創新點為采用相應的機構解決了卷好的滴灌帶的打捆問題，避免了卷好的滴灌帶拆卸后的松散現象；結構簡單的排管機構保證滴灌帶在卷筒上排列緊而整齊。主要技術參數為：撿拾行數2行；配套動力≥14.7kw：作業速度2～4km/h。

[關鍵詞] 農田環保 滴灌帶 研究設計 撿拾機 技術參數

[中圖分類號] S23 [文獻標識碼] A [文章編號] 1003-1650 （2015）06-0224-01

我國自20世紀80年代開始研究和推廣噴灌、移動式噴灌等新技術，隨著技術的不斷完善改進，滴灌形式的出現，簡單經濟的解決了農田干旱的問題，滴灌屬于最先進的精細灌溉，最早使用該技術的是以色列，自動化程度高，對土壤和地形的適應性強，灌水均勻度達80%-90%以上，實踐表明：采用噴灌技術比明渠澆水灌溉節水70%，而采用滴灌技術又比噴灌節水30%，節能達55%～60%。故近年來在我國（特別是干旱，缺水的北方和西部地區）推廣力度較大。為了保證農田環保，隨之而來殘留在農田里的廢舊滴灌帶的撿拾已成為頭疼問題，實現滴灌各個環節操作的機械化勢在必行，廢舊滴灌帶的撿拾是重要的一個環節，目前回收滴灌帶全靠人工，勞動強度大、費工時、撿拾成本大，嚴重影響此技術的推廣應用，因此，有必要研制一種結構簡單、造價低、操作方便、適用性強的滴灌帶回收設備。

1 設計思路與技術難點

1.1 設計思路

1.1.1滴灌帶回收設備配套動力為輪式拖拉機，配套動力為12馬力四輪拖拉機，運輸時由拖拉機懸掛；工作時仍然懸掛在拖拉機上，通過控制離合器，由帶傳動和萬向節將拖拉機的動力傳到卷筒及排管機構。

1.1.2為回收滴灌帶和為方便滴灌帶循環再利用，必須設計纏繞滴灌帶的圓柱形卷筒。

1.1.3為使滴灌帶在卷筒上排列整齊，且有一定緊度，必須設計排帶機構。

1.1.4設計的滴灌帶回收設備應結構簡單，回收率高，工作可靠，不損傷滴灌帶，整機造價低。

1.2 技術難點

1.2.1確保滴灌帶在卷筒上排列基本整齊且有一定緊度的排帶機構的設計。

1.2.2整機適應性強，應能回收不同廠家生產的不同規格的滴灌帶，且不受地面狀況的影響，可直接在有莖稈的地里回收，也可在莖稈粉碎還田后的地里回收，并為來年再次使用做準備。

1.2.3滴灌帶在卷筒上卷滿后拆卸工序應安全方便。

2 結構及工作原理

2.1 整機結構

圖1 農田滴灌帶回收設備整機及傳動機構示意圖

1.導向頭1部裝2.拉桿1焊合3.卡板4.拉板2焊合5.帶輪擋片6.后帶輪7.圓盤焊合8.導向頭2部裝9.導向架焊合10.中帶輪11.卷筒部裝12.機架焊合13.前帶輪14.牽引架焊合15.萬向節16.離合器17.連接管軸18.導向架U型卡19.減速器20滑道部裝

滴灌帶回收設備由機架、懸掛架、卷筒及排管機構等組成，其結構如圖1所示。

2.2 工作原理

工作時，滴灌帶回收設備懸掛在拖拉機的后面，拖拉機前進，控制離合器，拖拉機動力通過萬向節和三角帶傳到卷筒上，實現卷筒；另一路通過三角帶和減速器將動力傳到排帶機構，使滴灌帶整齊且有一定緊度纏繞在卷筒上。當工作到一定程度，卷筒上的滴灌帶纏繞直徑變大，因此纏繞速度變快，可能出現纏繞速度大于四輪車的前進速度，為了避免扯斷滴灌帶的現象，這時候應該適當加快四輪車的前進速度。

2.3 主要技術參數

外形尺寸/mm（長×寬×高）： 1054×960×630

收管行數/行：2

配套動力/kW：≥14.7

作業速度/km·h ：2—4

3 主要部件及參數的確定

3.1 卷筒的設計

為回收滴灌帶和為來年鋪放做準備，必須設計纏繞滴灌帶的圓柱形卷筒，當滴灌帶在卷筒上纏滿后，卷好的滴灌帶拆卸應方便，并且應能保證在拆卸后不松散，所以，應在拆卸前對已卷好的滴灌帶打捆，對此，卷筒設計的結構和拆卸過程如圖2所示

圖2卷筒機構圖解

3.2 排管機構曲柄轉數確定

目前市場上的拖拉機動力輸出軸轉數大多都是540轉/分，設計動力輸出的帶輪半徑R0=120mm=R2 ，傳動帶輪R3=R1=500mm。根據轉數和帶輪半徑成反比，即R0/R1=500/120=R2/R3=n1/n0=n3/n2，將數值代入公式n3=32轉/分，即卷筒軸的轉數是32轉/分。

排管機構曲柄轉數應根據卷筒的轉數來確定，在工作時，為了保證滴灌帶不在卷筒上重疊纏繞，所以，卷筒每轉一圈時，曲柄滑塊沿卷筒軸向方向應移動一個滴灌帶寬度的距離，根據這個來確定曲柄轉輪的轉數。排管機構的工作原理如圖3所示。

圖3 排管機構工作原理示意圖

已知條件：曲柄輪直徑AB=AE=350mm；連桿長ED=BC=500mm；滴灌帶寬度CD=32mm；卷筒轉數32轉/分。

滴灌帶卷筒轉一圈時，滑塊的走過的距離應是等于滴灌帶的寬度CD，假如曲柄連桿起始階段曲柄和連桿處于同一線上，即圖中曲柄AE和連桿ED處于同一線上，當卷筒轉一圈時，曲柄和連桿轉到圖中位置即曲柄AB和連桿BC。

其中AC=AE+ED-CD=643mm

將數值代入公式 計算得出 cosα=0.8624 α=arccos0.8624=30°

也就是說卷筒轉一圈，排管機構曲柄轉30°，卷筒轉數是32轉/分，由此計算得出排管機構的曲柄轉數是2.6轉/分。

以上從理論上闡述了滴灌帶回收設備的設計思路，理論上的完善還需實踐來驗證，所以還需對該設備進行樣機制造、試驗、發現問題再繼續改進，使之成為性能可靠的產品。

4 應用前景

目前，解決農田農作物干旱問題的發展趨勢是滴灌，尤其是在北方干旱的地區，因此，滴灌技術的機械化發展勢在必行，現在很多地方還采用人工的方法來收集廢舊的滴灌帶或者不回收直接放在地里，這樣不但生產效率低，勞動強度大，而且造成污染，影響土壤環境質量，使農作物減產。由于種種原因，結構復雜，造價高的滴灌帶回收設備還不能普及和推廣，本文設計的這種滴灌帶回收設備正是順應了這種要求。整機結構簡單，操作方便，造價低，實用性強，一般的機械廠均可生產，有廣大的市場前景。

參考文獻

[1]機械設計/濮良貴，紀名剛主編 —6版 北京：高等教育出版社，1996