往复拨杆式食葵盘收获台的设计与试验.docx

往复拨杆式食葵盘收获台的设计与试验韩长杰刘宇朱兴亮张学军摘要：针对目前食葵盘采收完全依靠人工效率低、劳动强度大等问题，结合新疆食葵种 植模式，分析人工取盘作业特点，确定了食葵盘收获台的整体方案，并对食葵 收获台进行了结构设计同时，分析了往复拨杆的行程要求，结合传动角条件, 确定了各杆件尺寸参数，验证了机构设计的合理性;设计了锁止销机构用于锁定 食葵茎秆;分析并确定了螺旋输送器的结构和工作参数试制物理样机并进行了 FH间试验，结果表明：整机工作平稳，基木可以满足食葵盘采收作业同时，对 样机工作过程存在的具体问题进行分析并提出解决措施，为食葵收获台的后续 研发提供了理论和试验基础关键词：食葵盘;收获台;往复拨杆式;作者简介：韩长杰（1980-），男，河南遂平人，副教授，博士，（E-nia订） hej_627@163. com作者简介：张学军（1966-）,男，四川渠县人，教授，博士收稿日期:2017-03-08基金：国家重点研发计划项目（2016YFD0702104-3）Design and Test of Edible SunflowerPlate Harvester Base onReciprocating LeverHan Changjie Liu Yu Zhu Xingliang Zhang XuejunSchool of Mechanical Transportation, XinjiangAgricultural University;Abstract：At present, there are several problems of edible harvesting, such as no picking up machine, low efficiency, labor-intensive. According to the planting patterns of edible sunflower in Xinjiang, and analyze the operation characteristics of taking plate by labor, the picking overall scheme was dctc rmincd and the st rue turc of edible sunfl owcr harvester was design. The travel distance of lever stroke was analyzed, and the condition of transmission angle was combined to design the rod length parameters. The reasonableness of the mechanism was verified. The structure and operating parameters of screw conveyors was analyzed and determincd. The prototype was manufactured and tested in the field, the resuIt showed that the prototype worked smoothly and could meet the demand of edible sunflower harvesting operations. The problems in the working process were analyzed, and the solutions were put forward to provide a theoretical and experimental basis of edible sunflower harvesters follow-up research and development.Keyword：edible sunflower plate; harvester; reciprocating lever;Received： 2017-03-08o引言食用葵花（以下简称食葵）是新疆重要的经济作物之一 111。

近年来，随着新疆 农业产业结构的调整，区内食葵种植面积稳步增长2015年，新疆食葵种植面 积达14.7万hm,产量达46. 33万t,食葵己成为新疆农民增收的重要经济作物 ⑵食葵采收是食葵生产过程中的关键作业环节食葵分段采收过程是先将籽盘割下, 然后插在茎秆上端晾晒约4、7天，取下籽盘喂入葵花收获机完成食葵收获目前, 国内食葵盘收获台处于基础研究阶段，未应用于实际生产过程，而国外主要对 油葵联合收获进行研究，未见食葵盘分段采收技术的报道现有的食葵收获机中 缺少专用的取盘收获台，取盘作业完全依靠人工，存在作业环境恶劣、劳动强度 大等问题，已成为制约食葵采收的重要因素［3-4］随着劳动力成本逐渐增高， 食葵取盘作业机械化已成为食葵产业发展的必然趋势本文拟对现有食葵种植模式和采收方法进行分析，模拟人工取盘工序，设计了 一种能够满足新疆现有种植模式且籽粒损失低的食葵盘收获台因此，对主要工 作部件进行理论分析，试制样机并进行试验，为食葵收获机的研制奠定基础1食葵盘收获台结构与工作原理为确定机构设计原理与型式，对现有人工取盘动作进行分析可知：人工向上提取 食葵盘时，食葵盘与茎秆基木垂直，既能减少人工取盘的阻力，又可减少食葵 落粒损失。

因此，机械取盘吋应平托食葵盘并向上抽取完成取盘工作基于此， 本文设计了一种往复拨杆式食葵收获台，如图1所示收获台主要由拨杆、分禾 器、引流板、脱盘缺口、锁止销、出料口和螺旋输送器等部件组成图 1 食葵盘收获台结构图 Fig. IStructure of edible sunflower harvester bench 下载原图1.拨杆2.分禾器3.引流板4.脱盘缺口 5.锁止销6.出料口 7.螺旋输送器收获台工作时，置于拖拉机前方，食葵盘随着食葵杆进入两对称布置的分禾器 之间，并导入至脱盘缺口处此时，在往复拨杆推动下，将食葵杆拨入其中一侧 缺口，由锁止销锁定，防止食葵杆退回；随着拖拉机向前移动，食葵杆从脱盘缺 口中逐渐退岀，食葵盘被取下；当下一株食葵杆沿着分禾器导入后，由拨杆将其 拨入至另一缺口，而第3株食葵杆由拨杆拨入第1株食葵盘所在缺口时，会将第 1株食葵盘推离缺口，被引流板导入到螺旋输送器中，由螺旋输送器输送至出 料口实现食葵盘的采收2关键部件的设计与分析2. 1往复式拨杆机构的设计与分析为确保食葵能够喂入至脱盘缺口的预定位置，并避免前后食葵间挤压造成籽粒 脱落，需将食葵逐个分配至两侧脱盘缺口处，故设计往复式拨杆进行拨送和分 流。

往复式拨杆机构主要由导轮、拨杆、液压马达、机架、连杆、偏心盘、摇杆、带 座轴承、连接轴、摆杆和2级连杆等部件组成，如图2所示其中，偏心盘、连 杆和摇杆组成曲柄摇杆机构，摆杆、2级连杆和拨杆组成摆杆滑块机构，摇杆、 连接轴和摆杆固结连接曲柄摇杆机构和摆杆滑块机构图2往复式拨杆驱动机构图Fig. 2Reciprocating level drivingmechanism 下载原图1・导轮2.拨杆3.液压马达4.机架5•偏心盘6.连杆7.摇杆&带座轴承9.连接轴 10.摆杆11. 2级连杆工作时，液压马达输出旋转运动，经偏心盘、连杆和摇杆组成的曲柄摇杆机构转 变成往复摆动，继而通过连接轴输出至摆杆、2级连杆和拨杆组成的摆杆滑块机 构，将摆动转变成拨杆的往复直线运动，实现食葵茎秆的拨动为便于对往复式拨杆机构进行分析，建立其运动学分析简图，如图3所示其中, 偏心盘、连杆、摇杆、摆杆、2级连杆和拨杆分别简化为址b、c、1、FG通过前期对食葵种植模式及割盘后食葵株高的调研，结合收获台尺寸参数及多 杆机构条件，拟定各机构参数为:a=50mm, b二205mm, c二135mm, d二216mm,h=127mmo对于由杆件a、b、c、d组成的曲柄摇杆机构，Y*出现在主动曲柄与 机架共线处（即图2中OB】或OB?） 51，分析可知y 二厶=arccos2c( Jg - h~ + d — cl带入数据可得：丫尸70 , Y2=180 -丫 1=110 ,可知Y简二70。

机构运动过程 中，传动角丫是影响机构传力性能的重要因素，一般应保证丫・讪$40〜50 , 即机构不发生自锁，因此本机构可满足使用条件1U1LL7TTTTTG图 3 往复式拨杆驱动机构 Fig. 3Reciprocating level driving mechanism 下载原图△ C. DC.由曲柄摇杆机构特性可知，图2中 1 上应为等腰三角形，设计时确保0、G、C?在同一水平线上，因此有il)= n-2ZB1C1D=40为确保拨杆满足工作摆幅要求且不与收获台发生碰撞，结合传动角范围要求，初定a =38 , 则拨杆行程H为H = Klsina ( 2)式中1—摆杆长度；a —摆杆偏角；K—考虑尺寸误差和间隙对行程影响的修正系数，K取1. 02~1. 1将数据代入式（2）可求得I【二135mm由于食葵种植行距大于400mm,为避免拨杆 工作时与相邻行的食葵杆产生碰撞，拨杆行程H应小于种植行距的一半，本设 计可满足要求2.2锁止销机构的设计与分析食葵茎秆经拨杆拨入指定位置后，随机器前行时易脱出，因此设计了锁止销用 于确保食葵茎秆始终处于预定位置锁止销主要由螺母、弹簧垫片、平垫片、销 轴、挡板、弹簧、套管、安装版和锁舌组成，如图4所示。

锁止销工作时随机器前行，锁舌触斜面碰食葵茎秆，锁舌受力压缩弹簧直至食 葵茎秆完全通过后，弹簧恢复原状，锁舌伸出，锁舌直面锁定食葵茎秆，避免 脱出8图 4 锁止销结构及工作过程图 Fig. 4 Structure and work process diagram of lock pin 下载原图1. 螺母2.弹簧垫片3.平垫片4.销轴5.挡板6.弹簧7.套管&安装版9.锁舌2. 3螺旋输送器参数确定螺旋输送器在农业机械上应用广泛，本设计中食葵盘螺旋输送器主要参照谷物 螺旋输送器参数进行计算螺旋输送器的主要参数有内径、外径、螺距和转速等 回食葵盘螺旋输送器主要由轴头、拨料杆、叶片、芯轴和轴承构成，如图5 所示其中，4个拨料杆螺旋均布于出料口处对应芯轴上叶片用于将物料输送 至拨料杆，并由拨料杆拨入出料口，完成输送作业为减轻整机质量，螺旋输送 器芯轴采用圆管制成2 3图5螺旋输送器结构图Fig. 5Chart of spiral conveyor 下载原图1.轴头2.拨料杆3•叶片4.芯轴5.轴承结合收获台结构尺寸、机组行进速度、食葵产量及食葵盘尺寸等因素，确定螺旋 输送器芯轴外径为90mm,壁厚为5mm,总长度1 754mm,叶片厚度为2mm,叶片 与底壳间隙为3伽，螺旋叶片高度h为98mmo则螺旋输送器外径为D — d -V 2h ( 3)式中d—圆管外径;h—螺旋叶片高度。

将数据代入（3）可求得D=286mmo螺距大小决定螺旋叶片对食葵盘的输送能力为保证对食葵盘输送的均匀性，可 用经验公式回即S 二(0. 8 〜1) D(4)式中S—螺距代入数据可求得S二22旷286伽本文所设计的螺距为260mm,螺旋输送器转速为 150r/min3样机的试制与试验分析3.1试验准备依照图1试制物理样机，装至拖。