5MDZJ—380—1400型毛豆摘莢機的設計

王福義

摘要：為解決毛豆摘莢作業中豆莢破損和分離損失率高的問題，設計5MDZJ-380-1400型毛豆摘莢機。介紹毛豆摘莢機的總體設計方案及關鍵部件設計思路。機具性能試驗表明：作業后的豆莢破損率低，莢葉分離徹底，主要作業性能參數均達到設計要求。

關鍵詞：摘莢機；毛豆；設計；夾持式喂入；莢葉分離

中圖分類號：S225.6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2016）09-0011-03

毛豆（南方又稱菜用大豆或青毛豆）因味道鮮美、營養價值高、食用方便而越來越受民眾歡迎，近年來種植面積以10%～15%的速度遞增。毛豆不僅滿足不斷增長的國內需求，出口量也在不斷增加，成為調整產業結構、增加經濟收入的新途徑。隨著毛豆生產規模的不斷加大，毛豆生產的薄弱環節愈加凸顯，著重表現在毛豆收獲過程中的摘莢作業。摘莢作業大多采用人工方式，作業效率低，用工量大，生產成本居高不下，而且容易耽誤農時，現已成為制約毛豆生產的瓶頸。

現有的摘莢機大多需要人工手持喂入，機具結構不盡合理，存在摘不凈、豆莢破損和分離損失率較高的問題，且用工量大、勞動強度高。為解決這一技術難題，遼寧省農業機械化研究所與沈陽市鶴湖農機制造有限公司組建了課題組，研究開發結構合理、性能先進、作業質量優、生產效率高的機械加持式毛豆摘莢機，旨在為毛豆收獲摘莢作業提供先進適用機具。

1 5MDZJ-380-1400型毛豆摘莢機設計方案

1.1 結構組成

MDZJ-380-1400型毛豆摘莢機由機架及工作平臺總成、機械夾持式喂入機構、摘莢滾筒總成、柴油發動機組、傳動系統總成、風扇總成、豆莢輸出帶總成、莖葉輸出總成等8部分組成。其結構示意圖見圖1。

1.2 工作原理及作業流程

毛豆摘莢機的工作原理為：在柴油發動機的帶動下，毛豆株體在機械夾持式喂入機構2的帶動下，進入機器內部的摘莢滾筒3的上方，摘莢滾筒上的膠指通過旋轉作用把豆莢及莖葉從株體上面錘打下來，落入滾筒下方的輸送帶上，并隨輸送帶到達風扇口，莖葉被吹入莖葉輸出口排出，豆莢落入豆莢輸出帶，實現莢葉徹底分離。

毛豆摘莢機的生產作業流程如圖2所示。

1.3 設計思路

1.3.1 配套動力 為保證摘莢機的工作效率，兼顧工作環境特殊、無法供電等特殊情況，毛豆摘莢機采用柴油發動機作為動力輸入。

1.3.2 整機結構及機架材料 整機采用一體式結構設計，各工作部件緊湊有序地布置于機架內，底部裝有活動輪，可以隨時移動到田間地頭采摘。機架采用40×40×3優質鋼管焊接而成，在保證機身剛度的同時減輕機身質量。

1.3.3 傳動方式及各運轉部件傳動比 整機選擇鏈傳動與帶傳動組合的方式，保證傳動效率及工作可靠性。根據動力及生產效率確定各總成之間的傳動比。

1.3.4 摘莢膠指結構及排列方式 膠指采用無毒環保柔軟的聚酯材料，為長三角形結構，與輥筒中心線成15°排列。

1.3.5 豆莢與豆葉分離方式 采用風選方式實現脫落的豆莢與莖葉分離。

2 5MDZJ-380-1400型毛豆摘莢機關鍵部件設計

2.1 機械夾持式喂入機構

機械夾持式喂入機構取代人工手持喂入，減少用工量，提高作業效率，實現毛豆收獲摘莢的機械化作業。如圖3所示，工作時，毛豆秸稈由喂入端喂入，在驅動輪1帶動下，由上下皮帶夾持前行，送入脫莢輥筒。

2.2 摘莢滾筒上喂入式結構

摘莢作業時，毛豆秸稈被置于摘莢滾筒上方，靠重力與摘莢棘爪貼合，提高摘凈率。由于無需施加外力，從而簡化了機具結構，降低了制作成本（見圖4）。

2.3 摘莢滾筒膠指排列方式

摘莢膠指在滾筒上斜向排列，可以增大豆莢與膠指的接觸面積，減少豆莢的破損。同時膠指斜面具有向外推送豆莢作用，有利于豆莢與枝葉分離（見圖5）。

3 5MDZJ-380-1400型毛豆摘莢機總體性能指標

毛豆摘莢機的總體性能指標如表1所示。

4 5MDZJ-380-1400型毛豆摘莢機性能試驗

為確定5MDZJ-380-1400型毛豆摘莢機的作業性能，進行主要作業性能參數（含雜率、破損率、二次處理率）測定試驗。

4.1 試驗方法

1） 機具連續作業30 min，中間隨機取樣3次，每次取樣時間30 s或連續收集樣品質量3 kg。

2） 將從清選裝置出料口接取的樣品混合均勻，取小樣500 g，分揀出完整毛豆莢（保留豆莢上附帶的豆莢柄）、破損豆莢和雜質。

3） 從秸稈排除口取得的樣品中分揀出未摘凈豆莢和夾帶的毛豆莢。

4） 從清選分離口分揀出夾帶的毛豆莢。

5） 分揀出料口（清選口回收區）和非回收區的毛豆莢。

6） 對3次取得的樣品分別進行分揀處理并稱其質量，結果取3次的算術平均值。

4.2 參數計算方法

含雜率計算公式為：

ZZ=WXZ/WXh×100% （1）

破損率計算公式為：

Zp=×100%-Zyp （2）

二次處理率計算公式為：

Ze=We/W×100% （3）

式中：WXh為樣品質量；WXZ為雜質質量；WXp為破損豆莢質量；We為二次處理毛豆莢質量；W毛豆莢總質量，W=（WXh-WXZ）+We；Zyp為原始破損率，取Zyp=0。

4.3 結果與分析

在摘莢機作業質量試驗中，豆莢總質量、雜質質量、破損豆莢質量及二次處理毛豆莢質量等數據見表2。

由表2和表3中的試驗結果可知，毛豆摘莢機的主要作業性能參數均達到設計要求。

5 結論

5MDZJ-380-1400型毛豆摘莢機結構簡單、可靠性高、故障少、維護方便、摘莢及莢葉分離一次完成，能滿足摘莢連續作業要求。摘莢膠指在滾筒上斜向排列，增大豆莢與棘爪的接觸面積，減少豆莢破損率。創新的機械夾持式喂入機構及輥筒上方脫莢工作方式，能夠有效提高工作效率、降低勞動強度及生產成本。作業后的豆莢破損率低，莢葉分離徹底，免除二次篩選，為毛豆機械化摘收提供了新選擇。

參考文獻

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