花生联合收获机弹齿式去土装置设计与性能试验

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1、2014年8月农业机械学报第45卷第8期doi:10．6041/j．issn．1000-1298．2014．08．011*花生联合收获机弹齿式去土装置设计与性能试验杨然兵柴恒辉尚书旗(青岛农业大学机电工程学院，青岛266109)摘要:针对花生联合收获机上下摆拍式和横向摆拍式去土装置去土性能差的问题，设计了弹齿式去土装置。通过去土机理分析，确定了影响去土性能的影响因素。通过田间去土试验，建立了去土装置偏心轮转速、偏心距、弹齿臂长度与去土率和掉果率的回归方程，分析了弹齿式去土装置的去土性能。通过优化计算得出，偏心轮转速为23r/min、偏心距为38mm、弹齿

2、臂长度为125mm，去土装置的综合性能达到最优，符合设计要求。关键词:花生联合收获机弹齿式去土装置设计试验中图分类号:S255.7文献标识码:A文章编号:1000-1298(2014)08-0066-06现，存在去土不及时现象，极易造成摘果、清选装置引言堵塞，使机器无法连续作业，成为阻碍花生联合收获去土装置是花生联合收获机重要的工作部件，机应用推广的主要因素之一。其性能直接影响到后续摘果装置的工作效果，如果去土不及时，极易造成摘果、清选过程堵塞，使联合［1－2］收获机无法正常作业。目前，花生联合收获机广泛使用的去土方式主要有:横向摆拍式和上下摆［3－4］

3、拍式。研究发现，上述两种装置去土后，花生植株荚果根部仍带有大量泥土，尤其是内部的土石无法去除，严重影响收获质量，阻碍了花生联合收获的［5－7］发展。本文研究设计弹齿式去土装置，并对其关键部件技术参数进行试验研究。图1去土装置结构简图Fig．1Sketchmapofremovingsoildevice1弹齿式去土原理及装置结构1．左拍土板2、7．花生秧果3、8．夹持装置4．土块5．右拍1.1去土原理土板6．拍土板9．土块以台湾生产的云农号和青岛弘盛机械有限公司根据以上2种去土装置的结构特点及工作过生产的4HB-2型为代表的花生联合收获机采用了程，本文设计了

4、弹齿式去土装置，如图2所示。该装横向摆拍式去土方法，装置结构简图见图1a;该装置采用平行四杆机构对夹持输送通过的花生植株的置工作时，左、右拍土板同向摆动，对夹持装置输送秧蔓及果柄进行梳刷与拍打，以达到强制去土效果。通过的花生植株根部进行拍打，松碎根系土块，促使驱动杆正向摆动时，如图2a所示:左弹齿向下摆动，其在重力作用下掉落。以青岛万农达花生机械制造右弹齿向上摆动，在弹齿作用力及重力作用下迫使有限公司生产的4HQL-2型为代表的全喂入花生联根系左侧土块掉落。驱动杆反向摆动时，如图2b所合收获机采用了上下摆拍式去土方法，结构如示:左弹齿向上摆动，右弹齿向下

5、摆动，在弹齿作用图1b所示;该装置工作时，拍土板平行于植株的前力及重力作用下迫使根系右侧土块掉落。进方向摆拍，疏松根系，促使根系土块在重力作用下1.2弹齿式去土装置结构及作业过程掉落。上述两种依靠自重去土的方法经生产应用发设计的弹齿式去土装置采用偏心传动装置，驱收稿日期:2014-03-14修回日期:2014-04-13*国家自然科学基金资助项目(31101090)、国家公益性行业(农业)科研专项经费资助项目(201203028．4)、农业科技成果转化资金资助项目(2012GB2C600257)和山东省优秀中青年科学家科研奖励基金资助项目(BS2012N

6、Y004)作者简介:杨然兵，副教授，博士，主要从事农业机械化技术研究，E-mail:yangranbing@163．com通讯作者:尚书旗，教授，主要从事农业机械化技术研究，E-mail:sqshang@qau．edu．cn第8期杨然兵等:花生联合收获机弹齿式去土装置设计与性能试验67动转向连杆带动平行四杆机构，完成去土作业，如载荷施加过大，或加载的作用方式不当，就有可能增［12］图3所示。加机械落果的可能。由于作用点力的大小主要与加速度有关，现以去土过程中弹齿作用点为研究对象，进行力学分析，如图4所示。图2弹齿式去土装置结构简图Fig．2Sketchm

7、apofremovingsoildevicewithspringtooth1．夹持装置2．花生秧蔓3．花生果柄4．花生果5．右弹齿图4弹齿式去土装置运动分析6．左弹齿7．泥土、碎石8．驱动杆9．连杆10．从动杆Fig．4Analysisofmovementofremovingsoildevicewithspringtooth由运动分析知，平行四杆摆拍机构的摆动频率等于偏心轮的转动频率，由机构运动简图和三角关系式，可得平行四杆摆拍机构的摆幅为φ=2arccos(r/L2)(1)即平行四杆摆拍机构的摆幅与偏心轮的偏心距和杆2的长度L2有关。根据四杆机构运动分

8、析可得平行四杆摆拍机构的运动角速度为图3弹齿式去土装置结构简图ωcosωtFig