液壓控制式前置大蒜收獲機的研制

牛青

摘 要：簡要介紹大蒜收獲機械發展現狀，結合商丘市實際情況，研究設計一種無需對動力機械進行任何改裝、整機結構簡單、性能穩定、便于操作的液壓控制式前置大蒜收獲機，用以解決大蒜的機收作業需求。

關鍵詞：旋鈕開關；液壓控制；收獲機

中圖分類號：S225 文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.10.010

0 引言

商丘地處黃淮海平原地區，近幾年隨著大蒜產業的蓬勃發展，大蒜種植面積持續增長，但大蒜生產是一個高投入產業，其中收獲環節的人工成本占比最高，約占總種植成本的30%左右。缺少質優價廉的收獲機械，是制約大蒜生產機械化發展的重要因素之一。

1 大蒜收獲機械發展現狀

目前，市場上較為常見的大蒜收獲機分為前置式大蒜收獲機、打捆式大蒜收獲機和剪稈裝袋式大蒜收獲機。

1.1 前置式大蒜收獲機

該機型結構簡單，配套動力為25馬力以上小型拖拉機，采用前懸掛連接方式，使用偏心軸承、連桿、振動式松土鏟、限深輪和輸送帶等部件，實現大蒜機械化收獲。該機型大多需要對拖拉機進行改裝，拆卸拖拉機自帶的液壓系統管路，轉接到收獲機上使用，整機存在結構復雜、性能不穩定、操作不便等弊端。

1.2 打捆式大蒜收獲機

該機型的機械原理與前置式收獲機基本相同，機具配套動力為80馬力以上大型拖拉機，采用后置三點懸掛，后輸出軸提供動力，收獲機上加裝打捆裝置，直接對植株進行集束打捆，方便后期撿拾作業。該機型需要為大型拖拉機作業預留備壟，降低了耕地利用率，而且作業效率低、價格較貴，不利于推廣應用。

1.3 剪稈裝袋式大蒜收獲機

這是目前市場上較為先進的一種機型，可實現自走對行收獲大蒜，通過鏈夾輸送植株，經過盤刀剪稈后，蒜頭和莖稈分離，由傳送帶把蒜頭逐級傳送，實現自動裝袋，莖稈直接粉碎還田。該機型一次作業，可完成對行收獲、剪稈、裝袋、秸稈還田等多道工序，但市場上每臺售價在15～20萬之間，價格過高，推廣應用較少。

針對上述情況，我們研制了一種結構簡單、性能穩定，使用旋鈕開關調節，便于機手操作的液壓控制式前置大蒜收獲機，用以解決大蒜的機收作業需求。

2 收獲機結構組成及主要參數

收獲機包括基座和收獲機構兩部分，基座使用螺栓固定在拖拉機配重架上。收獲機構由機架、傳動裝置、振動松土裝置、輸送裝置、限深裝置組成。收獲機構與基座通過三點懸掛方式連接，機具安裝有電控旋鈕開關，由拖拉機電瓶供電，使用延長電纜把開關安裝在機手駕駛位置，機手通過調整開關實現對機具的操作（如圖1所示）。

1.拖拉機飛輪 2.皮帶 3.人字架 4.皮帶輪支架 5.皮帶輪

6.基座底板 7.電磁換向閥 8.換向閥出油管 9.基座連接板

10.機架連接卡 11.從動鏈輪 12.主動鏈輪 13.輸送帶 14.導向板

15.托板 16.振動式松土鏟 17.限深輪 18.鏈條 19.限深輪夾板

20.機架 21.連桿 22.底座 23.偏心軸承 24.液壓缸

25.液壓馬達進油管 26.液壓馬達出油管 27.液壓缸油管

28.液壓油缸

圖1 大蒜收獲機結構示意圖

2.1 結構組成

基座由人字架、皮帶輪支架、液壓泵支架、液壓油箱、基座連接板組成，以上部件均焊接在基座底板上，由螺栓固定在拖拉機配重架上，皮帶輪及其配套的軸、軸承通過螺栓固定在皮帶輪支架上，液壓電磁換向閥通過螺栓固定在液壓油箱上，電磁換向閥由拖拉機電瓶提供24 V直流電進行驅動，液壓泵通過螺栓固定在液壓泵支架上。

收獲機構的機架由60 mm×40 mm的矩形鋼管焊接而成，機架連接卡和底座焊接在機架的上部，導向板和托板焊接在下部；傳動裝置和振動松土裝置由液壓馬達、主軸、聯軸器、偏心軸承、連桿、振動式松土鏟等部件組成；輸送裝置由主軸、主動鏈輪、從動鏈輪、鏈條、輸送帶、輸送帶鏈輪、導向板等部件組成；限深裝置由限深輪和限深輪夾板組成，通過螺栓固定在機架上，可通過手柄調節深度。

2.2 主要參數

配套動力：19～36 kW 四輪拖拉機；

收獲深度：5～15 cm（可調）；

作業幅寬：120 cm；

作業速度：2～3 km/h；

機具重量：220 kg；

機器尺寸：1450 mm×1300 mm×700 mm；

工作效率：1.5～2畝/h。

3 工作原理及過程

3.1 大蒜收獲作業

先把限深輪調節至合適高度，機手調節旋鈕開關，當開關觸點在A位置時，電磁線圈通電，電磁換向閥運行在左側工位，機具靠自重下降入土，液壓缸伸長，缸內液壓油流經液壓缸油管、三通、液壓馬達出油管、電磁換向閥，最后經換向閥出油管回到液壓油箱。與此同時拖拉機飛輪通過皮帶帶動皮帶輪旋轉，通過萬向節將旋轉扭矩傳遞到液壓泵，液壓油流經進油管、液壓泵、換向閥進油管、電磁換向閥、液壓馬達進油管、液壓馬達、液壓馬達出油管、單向閥、三通、電磁換向閥，最后經換向閥出油管回到液壓油箱，液壓油驅動液壓馬達旋轉。液壓馬達通過聯軸器帶動主軸，主軸由兩個主軸軸承支撐，軸承座由螺栓固定在底座上，主軸中部安裝有偏心軸承，另一端安裝有主動鏈輪，偏心軸承通過連桿驅動振動式松土鏟往復振動作業，把大蒜從土壤中挖掘出來，主動鏈輪通過鏈條傳動，使從動鏈輪旋轉，從動鏈輪安裝在輸送帶通軸的一端，通軸上安裝有兩個輸送帶鏈輪，用以驅動輸送帶向后側旋轉，導向板呈V字型，可使大蒜聚攏在拖拉機中部，避免被車輪碾壓，輸送帶將松土鏟挖掘出的大蒜輸送至機具后方，實現收獲作業。液壓控制原理和電路控制原理如圖2、圖3所示。

3.2 停止作業

機手調節旋鈕開關，當開關觸點在B位置時，電磁線圈通電，電磁換向閥運行在右側工位，此時液壓馬達停止作業，液壓泵向液壓缸供油，液壓油流經進油管、換向閥進油管、液壓馬達出油管、三通、液壓缸油管進入油缸，油缸收縮，當油缸活塞收縮至最底端時，機具提升至最高位置，此時溢流閥作業，過量的液壓油流經溢流閥出油管回流至液壓油箱。

3.3 運輸

機具運輸途中，長時間不作業，機手應先把機具提升至最高位置，然后調節旋鈕開關，使開關觸點在C位（如圖3），電磁線圈斷電，電磁換向閥運行在中位，此時液壓泵泄壓空轉，節省動力。

4 作業考核

2018年3月，液控式大蒜收獲機研制成功，4月中旬由商丘市金黃河農機有限公司生產首批樣機20臺。5月7日至5月25日，在商丘市虞城縣店集鄉進行作業考核，共投入考核樣機3臺，平均每天作業9 h，3臺機具共作業910畝，平均作業效率為1.77畝/h。考核證明，該機具性能可靠穩定、操作簡便，收獲的大蒜商品率高，可在黃淮海地區大面積推廣應用。本機具現已申請國家專利，申請號為201820964048.8。（05）