牽引式南瓜籽粒聯合收獲機的設計

張占勝

(黑龍江省農業機械工程科學研究院 牡丹江分院，黑龍江 牡丹江 157011)

0 引言

目前，籽用南瓜的種植主要分布黑龍江、內蒙古、新疆、甘肅等地，黑龍江省主要分布在密山、寶清、樺南、林口、穆棱，種植面積50萬hm2左右，白南瓜籽年總產量36～54萬t，產品主要出口俄羅斯、日本、臺灣、韓國，出口量占全國的70%左右，是南瓜籽主要出口基地。南瓜籽富含優質植物油和蛋白質,還含有多種氨基酸、維生素、礦物質、多糖等物質,對高血壓、慢性腎小球腎炎和糖尿病有一定療效。其特殊的口味和營養價值深受國內外消費者的歡迎，市場售價已由14元·kg-1漲至24元·kg-1。近幾年隨著南瓜籽出口量的增加，籽用南瓜種植面積和每個種植戶的種植規模也在逐年增加。但黑龍江省南瓜籽收獲機的開發與應用，尚停滯在人工撿拾南瓜、人工歸堆、人工喂入南瓜進行籽粒分離作業階段。在南瓜籽粒收獲季節，種植戶需雇傭6～7人，跟隨機器作業，增加了收獲作業成本，也降低了作業效率。隨著進城務工人員的增多，在農忙季節越來越難以雇到人手。種植戶普遍需要一種能夠一次性完成撿拾、喂入、籽粒分離和籽粒裝袋等功能的南瓜籽粒聯合收獲機。逐漸取代現有產品，以期達到作業可靠、高效、省時、省工之目的。

1 牽引式南瓜籽粒收獲機的結構與原理

1.1 結構

牽引式南瓜籽粒收獲機主要由攏瓜器、動力傳動系統、牽引架、南瓜破碎裝置、液壓缸、撿瓜驅動輪、撿瓜器、行走輪、輸送過橋、抽秧器、籽粒分離裝置、籽粒清選裝置、籽粒灌袋裝置等工作部件組成(圖1)。

1.攏瓜器；2.輪式拖拉機；3.動力傳動系統；4.牽引架；5.南瓜破碎裝置；6.液壓缸；7．撿瓜驅動輪；8.撿瓜器；9.行走輪；10.輸送過橋；11.抽秧器；12.籽粒分離裝置；13.籽粒清選裝置；14.籽粒灌袋裝置圖1 牽引式籽粒收獲機的結構簡圖

2 工作原理

運輸或地壟頭轉彎時，啟動液壓系統將液壓桿提升，使攏瓜器和撿瓜裝置處于離地30 cm以上。籽粒收獲機作業時，液壓桿放置初始位置。也可根據實際作業環境控制液壓桿的伸出長度，使攏瓜器和撿瓜器處于最佳的作業位置。農用輪式拖拉機沿壟地行駛作業過程中，位于拖拉機前端的南瓜被攏瓜器撥動而聚攏成條狀鋪放。隨后撿瓜驅動輪轉動，驅動撿拾裝置的撿瓜齒釘將南瓜扎起并回轉送至起瓜柵欄處，被起瓜柵欄翹出而滾落到南瓜破碎裝置內，南瓜秧蔓被抽秧器抽落到地面上。南瓜破碎機內設有南瓜破碎機構，破碎后的南瓜通過輸送過橋將其喂入到南瓜籽粒分離機內。籽粒分離機內設有用直徑為8 mm的鋼筋纏繞的輥筒圓鋼圈和嵌有按螺旋排列的橡膠板的攪瓜皮軸，二者反向旋轉對破碎后的南瓜進行抿壓。南瓜籽粒和細雜通過輥筒圓鋼圈的鋼筋縫隙落入籽粒清選機內，破碎的南瓜皮和大的雜余從機體出口端排出。籽粒清選機由圓筒篩和嵌有按螺旋排列的橡膠板攪籽皮軸組成，進入到籽粒清選機的南瓜籽粒在橡膠板抿壓下，細雜和南瓜果汁被排出機外，清潔后的南瓜籽粒被送入籽粒灌袋機內。籽粒灌袋機內設有籽粒提升裝置，將南瓜籽粒提升并灌入袋內。

3 核心裝置的結構與功能

3.1 攏瓜器的結構與功能

攏瓜器主要由攏瓜螺旋攪龍、減速箱、懸掛架、防護罩、動力輸入箱和液壓桿等組成(圖2)。其功能是把位于機車前方散落在地面的幅寬2 m內的南瓜，通過軸上正、反方向旋轉的螺旋攪龍聚攏成條，堆放在機車兩輪中間，以利于后續的撿瓜器拾取。

1.攏瓜螺旋攪龍；2.減速箱；3.懸掛架；4.防護罩；5.動力輸入箱；6.液壓桿圖2 攏瓜器的結構簡圖

3.2 撿瓜器的結構與功能

撿瓜器主要由撿瓜驅動輪、牽引架、液壓缸、起瓜柵欄和撿瓜齒釘等組成(圖3)。其功能是拖拉機沿壟地行駛時，拉動撿瓜驅動輪轉動并帶動撿拾裝置的撿瓜齒釘也隨之轉動。撿瓜齒釘在轉動的過程中，將聚攏成條的南瓜扎起并回轉送至起瓜柵欄處，被起瓜柵欄翹出而滾落到南瓜破碎機內。

1.撿瓜驅動輪；2.牽引架；3.液壓缸；4.起落架；5.撿瓜齒釘；6.起瓜柵欄圖3 撿瓜器的結構簡圖

3.3 南瓜破碎裝置的結構與功能

南瓜破碎裝置主要由機架、推料螺旋攪龍、阻瓜柵欄、南瓜破碎軸、四棱破碎齒、箱體等組成(圖4)。其功能是將被起瓜柵欄翹出而滾落到機內的南瓜進行破碎。南瓜破碎機設有阻瓜柵欄、南瓜破碎軸和四棱破碎齒。破碎軸帶動四棱破碎齒高速旋轉對南瓜漸次打擊而使南瓜破碎，破碎的南瓜通過推料攪龍將其推送到輸送過橋內。

1.機架；2.推料螺旋攪龍；3.阻瓜柵欄；4.南瓜破碎軸；5.四棱破碎齒；6.箱體圖4 南瓜破碎機的結構簡圖

3.4 南瓜籽粒分離機的結構與功能

南瓜籽粒分離機主要由機架、籽粒分離機、下罩板、齒圈、脫籽粒輥筒、攪瓜皮軸、上罩板、喂入斗等組成(圖5)。其功能是將喂入到南瓜籽粒分離機內的破碎南瓜進行籽粒與南瓜皮的清選與分離。籽粒分離機內設有用直徑為8 mm鋼筋纏繞的輥筒圓鋼圈和嵌有按螺旋排列的橡膠板的攪瓜皮軸，二者反向旋轉對破碎后的南瓜進行抿壓。南瓜籽粒和細雜通過輥筒圓鋼圈的鋼筋縫隙落入籽粒清選機內，破碎的南瓜皮和大的雜余從機體出口端排出。

1.機架；2.籽粒分離機；3.下罩板；4.齒圈；5.脫籽粒輥筒；6.攪瓜皮軸；7.上罩板；8.喂入斗圖5 南瓜籽粒分離機的結構簡圖

3.5 籽粒清選裝置的結構與功能

籽粒清選裝置的結構主要由傳動鏈輪、軸承座、出料推板、清選滾筒、抿籽粒膠板、推料螺旋葉片、進料口和出料口組成(圖6)。其功能是將籽粒分離機分離出來的南瓜碎雜和籽粒進一步分離清潔并注入籽粒灌袋裝置內。進入到籽粒清選裝置內的南瓜碎雜和籽粒在旋轉軸的帶動下，首先物料前推送入到清選滾筒內，南瓜碎雜和籽粒在抿籽粒膠板的作用下和清選滾筒相互抿壓，細雜通過清選滾筒上的孔眼被抿壓出滾筒外排出，清潔籽粒則在出料推板的作用下通過出料口進入籽粒灌袋裝置內。

1.傳動鏈輪；2.軸承座；3.出料推板；4.清選滾筒；5.抿籽粒膠板；6.推料螺旋葉片；7.進料口；8.出料口圖6 籽粒清選裝置的結構簡圖

3.6 籽粒灌袋裝置的結構與功能

籽粒灌袋裝置主要由固定底座、進料口、螺旋攪龍推料軸、固定耳、罩殼、出料口、控制手柄、密封罩和主動力傳動軸等零件組成(圖7)。其功能是將籽粒清選裝置分離出來的清潔的南瓜籽提升并將其注入包裝袋里。籽粒灌袋裝置內設有螺旋攪龍推料軸，主動力軸通過一對錐齒將動力傳遞給螺旋攪龍推料軸并帶動其旋轉，從進料口進入到罩殼的籽粒在螺旋葉片的推送下提升并推入到出料口，籽粒在重力的作用下進入包裝袋，實現了籽粒自動灌袋的作用。

1.固定底座；2.進料口；3.螺旋攪龍推料軸；4.固定耳；5.罩殼；6.出料口；7.控制手柄；8.密封罩；9.主動力傳動軸圖7 籽粒灌袋裝置的結構結構簡圖

4 應用前景

牽引式南瓜籽粒收獲機的研制成功，填補了黑龍江省南瓜聯合收獲機的空白，提升了黑龍江省南瓜籽粒收獲作業的機械化水平。因其能夠一次性完成南瓜撿拾、喂入、籽粒分離和籽粒裝袋等功能，大幅度降低了南瓜籽收獲作業的人工成本，提高了南瓜籽粒收獲作業效率。與傳統的南瓜籽粒脫粒機相比可節省人工7～8人·d-1，與自走式南瓜籽粒收獲機相比整機造價節省50%。產品投入市場后深受南瓜種植戶的好評，具有良好的經濟效益和社會效益。