推刀式甜葉菊割曬機(jī)的設(shè)計(jì)

馬志凱 潘新環(huán) 韓曉冉 周繁 張博 李浩 郝建軍

摘?要：針對(duì)目前甜葉菊機(jī)械化收割程度低，設(shè)計(jì)了一款具有田間掉頭、轉(zhuǎn)場(chǎng)的低茬推刀式甜葉菊收割機(jī)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，推刀式甜葉菊割曬機(jī)高效可行;在8～20 km·h-1作業(yè)時(shí)，作業(yè)速度越高，收割效果越好;逆茬收割效果優(yōu)于順茬收割。

關(guān)鍵詞：推刀;甜葉菊;割曬機(jī)

中圖分類(lèi)號(hào)：S225?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.11.002

作者簡(jiǎn)介：馬志凱（1984-），男，碩士，講師，研究方向：智能農(nóng)機(jī)裝備，農(nóng)機(jī)系統(tǒng)模型控制。

0?引言

甜葉菊別名糖草、甜菊，為菊科甜葉菊屬的多年生草本植物，原產(chǎn)于南美巴拉圭和巴西交界的高山草地[1]。甜葉菊甜度高（約是蔗糖的300 倍）、熱量低（僅為蔗糖的1/300），同時(shí)還具有一定的藥理作用，因此備受青睞。近年來(lái)，我國(guó)甜葉菊種植面積與產(chǎn)量呈逐年遞增狀態(tài)，但傳統(tǒng)的甜葉菊人工收割方式，不僅耗時(shí)耗力，而且已成為制約我國(guó)甜葉菊產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素[2-4]。相對(duì)于人工收割，機(jī)械收割可一次性完成收割和整理晾曬，具有作業(yè)速度快、收割效率高、人工勞動(dòng)強(qiáng)度低等顯著優(yōu)點(diǎn)，是目前甜葉菊產(chǎn)業(yè)研究的熱點(diǎn)之一。目前，適用甜葉菊割曬機(jī)主要參照自走式割草機(jī)或谷物割曬機(jī)改制而成，此類(lèi)割曬機(jī)只能固定行距收割，而且還存在割茬高、收凈率小、收割效率低、不能順茬收割倒伏的甜葉菊等不足[5-8]。由此可見(jiàn)，開(kāi)展甜葉菊收割技術(shù)研究，研制開(kāi)發(fā)低茬、高效、適應(yīng)性強(qiáng)的甜葉菊割曬機(jī)，對(duì)助力我國(guó)甜葉菊產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。

1?整機(jī)結(jié)構(gòu)及主要技術(shù)參數(shù)

1.1?整機(jī)結(jié)構(gòu)

推刀式甜葉菊割曬機(jī)（如圖1所示）主要由刀架、割刀、分禾裝置、扶禾器、拉繩器、抬升繩索、橫向推桿組成。橫向推桿一端與拖拉機(jī)鉸接，另一端與刀架鉸接，割刀與刀架固定連接。刀架與橫向推桿的連接軸上設(shè)有立桿，立桿通過(guò)拉繩器與刀架相連，分禾裝置分別與刀架、扶禾裝置相連。抬升繩索一端與橫向推桿相連，另一端經(jīng)過(guò)導(dǎo)向滑輪與拖拉機(jī)后部的牛頭固定。其主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

1.2?工作原理

推刀式甜葉菊割曬機(jī)可分為掉頭/田間轉(zhuǎn)場(chǎng)和收割兩種模式。

掉頭/田間轉(zhuǎn)場(chǎng)也稱(chēng)為抬起模式，其工作原理為：拖拉機(jī)牛頭抬起，抬升繩索拉動(dòng)橫向推桿抬起，刀架在拉繩器的拖拽作用下隨橫向拉桿一起被抬起，進(jìn)而整個(gè)裝置脫離地面。整個(gè)裝置被抬起后在拖拉機(jī)的牽引下實(shí)現(xiàn)掉頭、轉(zhuǎn)場(chǎng)等工作。

收割模式的工作原理為：拖拉機(jī)牛頭放下，割刀在重力的作用下，處于緊貼地面狀態(tài)。在拖拉機(jī)的推動(dòng)下，分禾裝置沿壟間將倒伏的甜葉菊向兩側(cè)扶起分開(kāi)，與此同時(shí)割刀貼地向前運(yùn)動(dòng)并將甜葉菊切斷，被切斷的甜葉菊沿扶禾器向兩側(cè)傾倒完成鋪曬。

2?主要結(jié)構(gòu)參數(shù)確定

2.1?割刀

設(shè)計(jì)割刀時(shí)應(yīng)首先確定割刀的角度與刀口形式，兩片割刀角度直接影響切割速度，切割速度與刀口形式影響著甜葉菊切口的平滑性，為保證割刀的強(qiáng)度及割茬高度，刀口采用單邊刀刃，刀刃朝上。割刀切割甜葉菊的切割工作過(guò)程如圖2所示。

切割速度是影響推刀式甜葉菊收割機(jī)收割效果的主要因素。切割速度vq越大參與切割的割刀長(zhǎng)度l越短，切割阻力越小，切割效果越好。割刀的長(zhǎng)度直接決定了推刀式割曬機(jī)的外形尺寸，因此割刀總長(zhǎng)g不宜太長(zhǎng)，同時(shí)，割刀角度越小甜葉菊鋪曬越好。在保證割幅1500 mm的前提下，割刀總長(zhǎng)g越小越好。為保證收割效果，兼顧切割速度和割刀尺寸，確定割刀總長(zhǎng)2092 mm，割刀角度α=21°為宜。

2.2?扶禾器

根據(jù)甜葉菊成熟期高度（一般為600～1000 mm）確定扶禾器高度。為保證更好適用于不同高度甜葉菊收割，推刀式甜葉菊收割機(jī)的扶禾器采用高度可調(diào)節(jié)裝置，如圖3所示。該扶禾器的基本高度為600 mm，調(diào)節(jié)范圍在400 mm。

3?實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

2020年 9月，在河北省曲周縣四疃鎮(zhèn)劉莊村進(jìn)行了推刀式甜葉菊割曬機(jī)作業(yè)試驗(yàn)。試驗(yàn)地塊中為譜豐8號(hào)甜葉菊，一壟四行，行距300 mm，株距250 mm。結(jié)果顯示，割茬低，割凈率高，順茬收割能夠完成甜葉菊的鋪曬，逆茬收割鋪曬效果要優(yōu)于順茬收割（如圖4）。

作業(yè)速度15 km·h-1與8 km·h-1收割相比，割茬更低，收凈率更高（如表2）。在不同的作業(yè)速度下，逆茬收割效果優(yōu)于順茬收割。

參考文獻(xiàn)：

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