一種新型割捆機的設計

崔國新 王毅

【摘 要】為解決桑枝韌性極高導致現有的其他作物割捆機發生纏繞無法作業的問題，本文設計了一種新型的?桑割捆機。對動力傳動、行走系統、割臺設計，撥禾輪部分以及打捆機構進行了整體分析，對收割，傳動，撥禾等關鍵部分進行了詳細計算，以確保機構運轉的可靠性。隨著桑樹的關注度增高，對于桑樹收割打捆機械一體的要求也越來越強烈，而因為桑枝韌性極高，現有的其他作物割捆機根本無法作業，會發生嚴重的纏繞現象。

【關鍵詞】?桑割捆機 動力 割臺 撥禾星輪

【Abstract】In order to solve the existing cause high toughness mulberry other crops can not be cut problem wound job baler happen， we design a new type of mulberry binder. For powertrain， travel system， cutting table design， reel part and bundling mechanism for the overall analysis， a key part of the harvest， transmission， call Wo carried out a detailed calculation mechanism to ensure reliability of operation. With the increased attention mulberry， mulberry for mechanical harvesting one bale an increasing demand， and because high toughness mulberry， other existing crops binder can not work， can severely wound occurred.

【Keywords】mulberry binder， power， cutting part， star wheel

1前言

桑樹最傳統最直接的使用方式就是用桑葉來養蠶，它對推動桑蠶養殖業的經濟文化發展起到了非常重要的作用。同時，桑葉包含25%的蛋白與12%左右的可溶糖，抗氧化能力強，礦物質含量高，能夠媲美優質牧草，因此眾多牧民開始使用桑樹來作為其畜牧的食料，可以用它們來飼養豬，牛，羊等畜牧，研究表明，加入25%桑葉，比單純的飼料喂養提高了能量吸收率的同時能夠減少大概27%的甲醛排放，對環境改善也起到非常重要的作用。

正是由于桑樹的應用廣泛，營養價值高，生長周期短，容易種植，環境適應能力強，因此桑樹受到了越來越多的關注，隨著桑樹的關注度增高，對于桑樹收割打捆機械一體的要求也越來越強烈，而因為桑枝韌性極高，現有的其他作物割捆機根本無法作業，會發生嚴重的纏繞現象。本文就是基于這一問題，在現有稻麥類割捆機原理的基礎上，設計提出一種新型的嫩桑專用割捆機，能滿足嫩桑收割打捆一體化的要求。

2割捆機部件設計

2.1割臺部分

初選方案一共三種，有圓盤式切割器、甩刀回轉式切割器、往復式切割器等。

刀盤式切割器可運用于高速的作業，最高速度可以達到25～50m/s，而且切割器能夠實現最低割茬為3cm，工作可靠性能強悍，切割性能強，工作運轉平穩，不會產生較大幅度的振動。但消耗的功率高，而且對于切割的作物，依賴于作物莖稈本身的韌度，同時其慣性支撐也是一個問題。所以該方案不適用于嫩桑切割。

甩刀回轉式切割器的切割器刀片鉸鏈處在垂直于地面的刀盤上，并在垂直方向上圍著刀盤做旋轉，在機器進行工作時，割刀與滾動方向相反的方向進行回轉，作物在被割斷后，被拾起，并拋向后方，其后作物就被鋪放在機器箱體當中了。這種切割器的割刀寬度較大，一般在50～150mm，一個刀盤上存在3～4個刀片，交錯排列。這類型的切割器切割性能強，用于高速作業，速度可以達到50～75m/s，而且割茬比較低，但由于該切割器消耗功率比較大，而且在甩刀過程中容易丟失桑葉等屑末，使得總收獲量要相比于其他要少，因此該方案也不適合于實際應用。

往復式切割器工作原理為發動機通過帶傳動將動力傳送到一四桿機構，最終帶動割刀做往復運動，機構簡單，適應性廣，在各個方面上的作物收割機上都有使用，它的速度一般是控制在1～2m/s，工作質量好，而且能夠適應各種類型的作物切割，所以本機采用該種切割方案。

2.2撥禾部分

第一種方案將撥禾裝置分為兩個部分，一個為縱向撥禾，一個為橫向撥禾，該方案所用的縱向撥禾與地面呈45度角度。撥禾部分動力由發動機輸送到輸入軸，然后通過兩個斜齒輪的傳送到撥禾輪上，通過撥禾輪的轉動帶動撥禾帶轉動，撥禾帶上自帶有撥禾擋板， 作物在擋板的撥禾作用下進入橫向撥禾機構。動力輸入到撥禾輪上，撥禾輪帶動帶上的擋板，從而通過擋板把作物橫向撥禾到打捆機構處。該方案因縱向撥禾機構是與地面呈45度的撥禾裝置，因此其一大優點就是，作物在被切割后不會倒下，收割作物就能夠已直立的狀態進入后面的橫向撥禾機構，從而直立進入打捆機構，方便最后的打捆。但由于相對復雜，因此該方案被否定。

第二種方案是橫向撥禾方案與第一種方案相同，縱向撥禾機構則與地面平行，作物在被切割之前被撥禾輪帶動，通過撥禾輪的轉動將作物輸送到收割機構進行切割，其后撥禾輪還能起到將作物橫向撥禾的作用。該方案結構相對簡單，撥禾罩以及固定軸等部分簡單輕量，撥禾輪有固定作物，縱向輸送，橫向輸送等多重作用，使得機器運用一個部件就能達到多個部件的功能，極大的減輕了機器的總體重量，因此該方案被采用。

2.3動力部分

整機動力傳送的方案為：發動機軸經過帶傳動傳送到減速器軸，減速器再經過帶傳動傳送機器輪胎進行行走，同時減速器帶動橫向撥禾裝置、收割部分、割臺的運行。方案基本能夠實現動力的傳送到各個部位，而且傳動的方式相當簡單，從而減輕了機器整體的重量，在該方案中加入的減速器，能夠滿足行走系統以及割臺部分所以需要的轉速以及扭矩。

3設計計算

選取發動機為WM168FB/P-2，基本參數為5.7（4.2）Kw/3600轉。重量為20kg

3.1割臺部分

收割部分為一個四桿機構。由于收割機行走速度在3.6-6km/h之間，根據實際農田作業情況，選定行走速度為1m/s。又因刀機速比λ[1-3]，即

λ=Vp/Vm （1）

其中Vp為割刀橫向速度，Vm為機器行走速度。

根據實驗結果表示，λ的大小對于收割機的切割作物質量有很大關聯，即需要給出最佳λ值，一般在0.8～1.2，我們在這選取λ為1.2，即割刀橫向速度為1.2m/s。割條選取普通標準I型50mm，在計算過程中，我們選取割刀的一個進程為50mm，選取割幅長度為0.7m。經實驗測定，割刀所受阻力在600～800N，我們選取800N的阻力，根據基本計算得出所需扭矩T=15.28N.m。

3.2撥禾部分

5 結語

為解決桑枝韌性極高導致現有的其他作物割捆機發生纏繞無法作業的問題，本文設計了一種新型的?桑割捆機。對動力傳動、行走系統、割臺設計，撥禾輪部分以及打捆機構進行了整體分析，對收割，傳動，撥禾等關鍵部分進行了詳細計算，確保了機構運轉的可靠性，能滿足嫩桑收割打捆一體化的要求。

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作者簡介：崔國新（1970—），男，遼寧朝陽人，大專，工程師，研究方向：礦山機械設計，自動化控制。