背負式苜蓿再收集系統滾筒針輥部件設計

河南農業大學機電工程學院 李慧琴

河南省煙草公司鄭州市公司 劉文

河南省煙草公司洛陽市公司 王惠

河南農業大學機電工程學院 吳亞文 張昱翀 江桂升 馬政 賈東亮 丁攀

本文設計了一種新型苜蓿再收集系統關鍵部件設計。該裝置為滿足苜蓿田間作業的特點，由拖拉機背負進行作業，利用滾筒式針輥控制滾針與地面接觸，由滾針接觸地面并扎取葉片，通過梳齒時自動刮落并帶動葉片進入集葉箱，從而完成苜蓿的再收集工作。該裝置與現有拖拉機組合工作，易于推廣，解決了再收集苜蓿葉片費時費力的問題，減少了苜蓿的收獲損傷。

一、收集方法的確定

收集系統是背負式苜蓿再收集裝置的核心部分，經查閱相關農機資料、文獻，提出并比較以下三種收集方式對苜蓿再收集工作的適用性。

（一）收集方式

根據道路清掃機的原理，利用掃刷與滾刷配合，將苜蓿葉片掃入集葉箱。因為苜蓿易與土壤粘結，掃刷刷毛過硬、轉速過快則易損毀苜蓿葉片；刷毛過軟、轉速過低則不足以掃起葉片，且在清掃過程中，易帶入土壤、石塊等雜物，刷毛易磨損，實際收集效果有限。

（二）收集方式

根據吸葉機的原理，利用離心風機產生吸力，將苜蓿葉片吸入風機經分離裝置分離后收集。因各類土壤與苜蓿的粘結程度不同，風機吸力難以確定，且在氣吸過程中易吸入土壤與小石塊，裝置結構較為復雜，且普適性較差。

（三）收集方式

采用針輥收集法，利用針輥上密布的滾針扎取苜蓿。此方案不受土壤粘結性的影響，收集純凈率較高，結構相對簡單，且可背負在拖拉機后部，實現收割與收集工作的同步進行，達到由粗收、漏收到精收、全收的效果，適用于田間復雜的作業環境，實用性較強。

綜上所敘，本文將采取第三種收集方式對本裝置的收集系統進行設計。

收集系統主要由針輥罩、梳齒、針輥、雙齒輪換向器和鏈傳動組成，其結構如圖1所示。

二、針輥的結構設計

由于田間工況復雜，本裝置作業時較易遇到鐵塊、石頭等堅硬、具有破壞性的障礙物，此外遇到工作量較大、連續工作時間較長等超過針體強度極限的情況時，均有可能會對鋼針單體造成破壞。如果將針輥設計成不可拆卸的整體，在遇到此種情況時，則只能更換整個針輥，不但維護成本高，且更換起來十分麻煩。因此，要對針輥采用分體式設計，分為內輥、針座和鋼針單體。如在作業過程中出現部分鋼針損壞，則可以只取下損壞的鋼針單體，而不用將整個針輥換下，大大降低了維護的成本和難度，有效提高了針輥的使用壽命。由于針輥形狀結構的特殊性，使其裸露在外具有一定危險性，因此針輥上必須加裝防護罩，以避免安全事故的發生。為保證鋼針單體具有較好的剛度、強度及抗銹性能，鋼針單體的制作材料采用304不銹鋼，針輥主要由組成，其結構如圖2所示。

三、結論

針輥作為實現苜蓿扎取工作的部件，是本裝置實現收集工作的核心設計。其工作原理是在針輥轉動時，將散落的苜蓿葉片扎取并暫時保留在針部，當針輥轉動至梳齒時將扎取的苜蓿梳落，完成下一步自動化收集操作。根據苜蓿葉片的大小，以及散落在田地后分布不均、形狀各異的特點，針輥所裝配的鋼針應較密布置，防止漏收，提高收集率，由于鋼針單體體積小，較密布置并不會影響所收集苜蓿葉片的完整度。