小型葡萄埋藤機的研制

劉偉

摘要：針對目前我國北方葡萄冬季埋藤人工作業勞動強度大、質量差等問題，研究設計一種小型葡萄埋藤機。闡述該機的整體結構與工作原理，詳細介紹其主要工作部件的設計方案，并通過田間試驗考察該機工作性能。結果表明：該機結構簡單，作業效率高、質量好，性能可靠，適宜大面積推廣應用。

關鍵詞：農業機械；葡萄；埋藤機；結構；原理；性能

中圖分類號：S224.4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2016）10-0021-03

葡萄是我國主要水果品種之一。我國葡萄主要產區有新疆、山東、河北、遼寧、山西、吉林和河南等，目前已形成規模化、產業化發展格局。這對葡萄生產全程機械化的需求越來越高，同時也為葡萄生產全程機械化發展提供了條件。

我國葡萄在北方氣候寒冷地區種植面積很大，形成了特有的種植模式：春天扒藤—上架綁藤—除草施肥澆水—噴施藥劑—收獲—冬季埋藤等。其中，入冬前掩埋葡萄藤蔓是葡萄生產過程中最繁重的一個作業環節，一直以人工作業為主，勞動強度大、效率低，且作業質量難以保證，急需實現機械化作業。為此，研制一種小型葡萄埋藤機，以解決目前主要依靠人工埋藤作業的困難。

1 整體結構與工作原理

通過廣泛的市場調研，借鑒國內外先進的同類技術成果，提出了拖拉機后輸出軸—三角帶傳動—開溝扣土的設計方案。保證機具可以利用小功率輪式拖拉機驅動，不改裝拖拉機就可以在葡萄架下進行作業，實現高效作業、節本增效的目的。

1.1 整機結構及技術參數

該機主要由機架、傳動軸及支撐軸承、三角帶、變速箱和扣土裝置組成。整機三維設計結構如圖1所示。

扣土裝置主要參數：最小配套動力為18.4 kW；最大開溝直徑為500 mm；開溝深度為150～230 mm。

1.2 工作原理

葡萄埋藤機由拖拉機牽引和驅動。埋藤機的機架與拖拉機3點懸掛機構相連接，拖拉機后動力輸出軸通過萬向節傳動軸與本機傳動軸相連接。工作時，拖拉機動力通過后輸出軸傳遞給埋藤機傳動軸，傳動軸再通過三角帶傳輸給變速箱，經變速箱減速和改變旋轉方向后，驅動扣土裝置旋轉，切削土壤；被切削下來的土壤隨扣土板旋轉，通過土壤相互擠壓和與外殼體摩擦達到碎土的目的，破碎的土壤回轉到殼體開口處，由于速度的原因被拋送出去。在扣土裝置回轉切削土壤的同時，埋藤機被拖拉機牽引向前運動，使扣土裝置上的切土刀不斷切削新土壤，被切削下來的土壤又經破碎被拋送到葡萄藤蔓上，完成埋藤作業。

2 主要工作部件設計

扣土裝置是葡萄埋藤機的主要工作部件。葡萄埋藤機工作在葡萄籬架下，這就限制了與埋藤機配套的拖拉機的作業高度，也就限制了拖拉機的功率，所以要求埋藤機必須具有低動力消耗。為此，對扣土裝置進行降低功耗設計。扣土裝置主要由犁刀、切土刃、拋土板、回轉圓盤和殼體組成（如圖2所示）。

2.1 犁刀

合理設計犁刀是保證機具工作阻力小、功耗低的重要措施之一。犁刀采用三角形鏟式結構，其尖端先與土壤接觸，利用其尖端對土壤形成較大的壓強，破壞土壤的結構。犁刀的布置與土壤呈一定的入土角度，犁刀兩側面開有刃口，犁刀在土壤中向前運動時，使土壤土體受到剪切、彎曲、掀起和向上及兩側的擠壓等綜合作用，當擠壓力大于土體剪切強度時，土體被剪切破壞，經過犁刀圓弧面過渡，達到破碎土壤和減小工作阻力的目的。

2.2 切土刀

切土刀由60Si2Mn鋼板制作，刀的前端為楔形結構，磨有刃口，表面經高頻淬火處理，保證了切削刃的硬度和耐磨性，使刃口鋒利，減小了切削土壤的阻力。切土刀通過螺栓安裝在拋土板上，其與土壤斷面有一定的切削角，這個切削角可以減小切土刀切削土壤的阻力。工作時，切土刀隨拋土板回轉，對土壤進行切削，從而降低機具的功耗。切土刀可以拆卸、刃磨，以保證刃口鋒利。

2.3 拋土板

拋土板由錳鋼板制作，拋土板均布焊在回轉圓盤圓周上，驅動軸與回轉圓盤固定，驅動回轉圓盤旋轉。工作時，拋土板承接切土刀切削下來的土壤，并帶動土壤回轉，與回轉圓盤一起對土壤進行擠壓，使土壤破碎。同時，拋土板給土壤一定的回轉速度，使土壤到達殼體開口處能夠拋出去。

2.4 回轉圓盤

回轉圓盤主要由拋土盤端板、碎土錐面和輪轂組成（如圖3所示）。

碎土錐面和輪轂焊接于拋土盤端板上。作業時，隨著機具的前進和切土刀的壓送，大量土壤進入碎土錐面，并沿著錐面向上移動，這個過程中，碎土錐面對土壤進行擠壓，使土壤進一步碎化。同時，拋土板帶動其內的土壤沿拋土盤殼體高速回轉，這個過程中，拋土板內土壤高速運動，而拋土盤殼體卻是靜止的，這就造成了土壤間較大的速度差，這個速度差使土壤間相互摩擦和推擠，讓土壤更加碎化，然后被拋送出去，完成碎土拋送過程。

2.5 殼體

拋土盤殼體主要由端板、護板和圓弧殼體焊接組成。端板和護板承載著拋土盤殼體主要受力，端板由鋼板制造，護板為60Si2Mn鋼板經熱處理制成，具有較好的耐磨性和強度，圓弧殼體為鋼板取型而成。整體結構通過護板和圓弧殼體上部與機架焊接，護板前部與犁刀焊接，支撐犁刀切割土壤，故要求拋土盤殼體要有足夠的強度。圓弧殼體為一側上部開口的結構，其配合拋土盤粉碎土壤和拋送土壤。

3 田間試驗

2014 年 11 月，在遼陽、沈陽、撫順的試驗田基地進行田間試驗。試驗田土壤為輕壤土，土壤含水率 20%～30%，試驗對象為 3～5 a期葡萄藤，配套動力20.58 kW拖拉機，作業速度 1.83 km/h。取土溝一側距葡萄藤45～50 cm，取土溝寬度51 cm，堆土高度可達15～25 cm。

葡萄埋藤機作業試驗結果表明：該機結構簡單，操作方便，性能可靠，覆土厚度均勻，土壤細碎，床面整齊，堆土致密，不透風。該機取土溝斷面為半圓形，作業時不易傷根。該機圍繞葡萄根拋土作業1周，基本可達到葡萄越冬所需的土層厚度，其作業效率是人工覆土作業的6～7倍。

4 結語

葡萄藤越冬掩埋作業是北方地區葡萄生產的一個重要環節。采用葡萄埋藤機完成葡萄覆土埋藤作業，可有效爭搶農時，防止葡萄藤風干和凍傷，保證葡萄藤的安全越冬。該機技術先進，結構簡單，性價比高，實用性強，作業質量好，作業效率高且不易堵塞，一次作業基本上可完成葡萄藤越冬埋土的全過程，能有效減輕勞動強度，適合各大、中、小型葡萄園使用。

參考文獻

[1] 德啟科.葡萄埋藤機械化技術發展研究[J].農業科技與裝備，2011（2）：113-114.

[2] 章慧全.3MT-5.0型葡萄埋藤機的研制[J].農業科技與裝備，2013（11）：44-46.

[3] 奚佳有.葡萄埋藤機械化技術探討[J].農業技術與裝備，2010（4）：63-64.

[4] 蒙賀偉，李進江，坎雜，等.PM-1200型懸掛式葡萄埋藤機研制[J].新疆農機化，2012（2）：97-100.

[5] 張景岐，李憶萱，李鳳鳴.葡萄生產機械化技術探討[J].農機市場，2005（5）：30-31.

[6] 裴新民，金曉青.新疆釀酒葡萄生產機械化現狀及發展建議[J].農業開發與裝備，2014（8）：6-8.