陳海需，衡耀付，姜 俊，楊瑩瑩，劉大華

(1.黃淮學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，河南 駐馬店 463000；2.駐馬店市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南 駐馬店 463000)

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牽引型分段式花生收獲機(jī)的研制

陳海需1，衡耀付1，姜 俊2，楊瑩瑩1，劉大華1

(1.黃淮學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，河南 駐馬店 463000；2.駐馬店市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南 駐馬店 463000)

結(jié)合河南省花生主產(chǎn)區(qū)的種植模式和農(nóng)用拖拉機(jī)保有量大的特點(diǎn)，為解決花生挖掘后人工撿拾秧果勞動(dòng)強(qiáng)度大、成產(chǎn)成本高的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種與拖拉機(jī)動(dòng)力配套使用的牽引型分段式花生收獲機(jī)。該花生收獲機(jī)主要由傳動(dòng)變速裝置、拾撿輸送裝置、攪龍裝置、清選分離裝置、集果裝置，以及相關(guān)輔助裝置等部件組成。在分段收獲的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了自動(dòng)拾撿裝置，提升了抓秧能力；創(chuàng)新設(shè)計(jì)了螺旋圓弧攪龍，振動(dòng)篩與吸風(fēng)機(jī)組成的清選分離系統(tǒng)，清選效果較好，最大限度地避免了農(nóng)機(jī)作業(yè)中粉塵飛揚(yáng)。田間試驗(yàn)表明：該機(jī)作業(yè)性能良好，撿拾率達(dá)到98.8%，損失率為2.8%，生產(chǎn)率達(dá)到1 017kg/h，符合國(guó)家花生收獲機(jī)作業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(NY/7502-7502)，滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)要求。

牽引型；分段收獲；自動(dòng)拾撿；花生收獲機(jī)

0 引言

河南省作為農(nóng)業(yè)大省，又是花生種植面積最大的省份，近3年年均花生種植面積達(dá)120萬(wàn)hm2，產(chǎn)量460萬(wàn)t。而長(zhǎng)期以來(lái)，大多數(shù)地區(qū)花生收獲仍是傳統(tǒng)的人工收獲模式[1]，雖然我國(guó)部分地區(qū)引進(jìn)了國(guó)外先進(jìn)的花生收獲機(jī)械[2]，但不適合種植區(qū)域廣、種植方式多樣化等中國(guó)國(guó)情，也不能滿(mǎn)足花生產(chǎn)業(yè)日益發(fā)展對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平的需要。

近年來(lái)，我國(guó)花生種植主要集中在河南、山東、河北及安徽等地區(qū)，大都采用一壟兩行的種植模式，方便收獲，每行之間為保證空間密度采用交叉錯(cuò)蔸播種[3-4]?；ㄉ鷻C(jī)械化收獲主要有兩種模式：一是自走式聯(lián)合收獲模式，一臺(tái)設(shè)備完成從花生挖掘到精果輸出的所有作業(yè)過(guò)程，屬于濕果摘果，適合我國(guó)南方地區(qū)；二是機(jī)械化分段收獲模式，適合氣候較為干旱的北方地區(qū)。花生挖掘后在地表呈有序鋪放狀態(tài)，經(jīng)過(guò)晾曬，再進(jìn)行機(jī)械化撿拾摘果，可有效避免莢果霉變，提高花生產(chǎn)量，同時(shí)為下一步撿拾摘果作業(yè)提供了有利的條件。

目前，國(guó)內(nèi)各大科研院所對(duì)兩種模式下的自走式花生聯(lián)合收獲機(jī)[5]及自走型分段式花生收獲機(jī)[6]都有一定的研究，而對(duì)于牽引型分段式花生收獲機(jī)的研究相對(duì)較少。結(jié)合河南省花生主產(chǎn)區(qū)的種植模式和農(nóng)用拖拉機(jī)保有量大的特點(diǎn)，為解決花生挖掘后人工撿拾秧果，勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)成本高的問(wèn)題，成功設(shè)計(jì)了一種與拖拉機(jī)動(dòng)力配套使用的牽引型分段式花生收獲機(jī)，并進(jìn)行了田間試驗(yàn)。

1 總體方案設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的牽引型分段式花生收獲機(jī)主要包括機(jī)架、傳動(dòng)變速裝置、拾撿輸送裝置、攪龍裝置、清選分離裝置、集果裝置，以及輔助裝置。其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

1.輸送裝置 2.集果箱 3.照明燈具 4.攪龍裝置 5.殘秧收集箱 6.傳送滾軸 7.吸風(fēng)機(jī) 8.振動(dòng)篩 9.集果傳送帶 10.地輪 11.機(jī)架 12.撿拾裝置

工作時(shí)，將該牽引式花生收獲機(jī)通過(guò)牽引架拖掛于拖拉機(jī)尾部，并將拖拉機(jī)的動(dòng)力通過(guò)傳動(dòng)變速裝置傳輸給收獲機(jī)的各個(gè)動(dòng)力機(jī)構(gòu)。通過(guò)液壓設(shè)備調(diào)節(jié)拾撿輸送裝置的高度，使花生秧果在扒秧齒和撿拾指的配合下進(jìn)入傳送設(shè)備，在傳送設(shè)備頂端落入攪龍摘果裝置，實(shí)現(xiàn)秧果分離?；ㄉ檠韯t通過(guò)排秧口進(jìn)入殘秧收集箱中，而花生果通過(guò)柵條蓖落入振動(dòng)篩中進(jìn)行清選分離。由于振動(dòng)篩左高右低，使得花生果慢慢通過(guò)振動(dòng)篩出口進(jìn)入集果傳動(dòng)帶中，在此之前，花生果中的雜質(zhì)通過(guò)吸風(fēng)機(jī)作用也進(jìn)入殘秧收集箱中；花生果則由集果傳送帶送入集果箱，經(jīng)分裝導(dǎo)板控制進(jìn)行分裝。

設(shè)計(jì)該機(jī)工作速度為50m/min，工作行數(shù)為2壟4行，工作幅寬為1 200mm。

2 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該收獲機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)如圖2所示。發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力經(jīng)過(guò)傳動(dòng)軸引入后，分為兩路傳動(dòng)：一路經(jīng)帶傳動(dòng)到摘果攪龍主軸，保證攪龍裝置的動(dòng)力充沛；攪龍主軸再通過(guò)帶傳動(dòng)為振動(dòng)篩、集果提升裝置及控制輸送裝置升降的氣泵提供動(dòng)力，并通過(guò)錐齒輪驅(qū)動(dòng)吸風(fēng)機(jī)工作。另一路則利用帶傳動(dòng)為秧果輸送裝置提供輸送動(dòng)力，然后鏈傳動(dòng)到自動(dòng)撿拾裝置。機(jī)型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊、動(dòng)力分配合理、工作協(xié)調(diào)，特別是作業(yè)中通過(guò)撿拾裝置的扒秧齒和輸送帶上的彈性撿拾指相互配合，使該機(jī)的抓秧能力增強(qiáng)，撿拾率自然提高。

圖2 牽引型分段式花生收獲機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)圖

3 主要工作部件設(shè)計(jì)

3.1 拾撿輸送裝置

拾撿輸送裝置主要是對(duì)在地表晾曬的花生秧果進(jìn)行自動(dòng)拾撿并輸送至摘果攪龍機(jī)構(gòu)，在司機(jī)的操控下完成自動(dòng)拾撿的功能。該機(jī)械的拾撿輸送裝置安裝在機(jī)架的左側(cè)，主要由拾撿設(shè)備和傳送設(shè)備兩部分組成。

3.1.1 拾撿設(shè)備[7-8]

自動(dòng)撿拾設(shè)備是花生收獲機(jī)的工作入口設(shè)備，如圖3所示。工作時(shí)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)盤(pán)隨著驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，扒秧軸也隨著驅(qū)動(dòng)軸做圓周運(yùn)動(dòng)；而撥秧齒在偏心輪的連帶下隨著扒秧軸做弧線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并保持齒尖一直朝向地面，既保證了工作的安全，又有效防止了花生秧果被帶出拾撿傳送裝置。撥秧齒運(yùn)行到接近地面時(shí)，需通過(guò)氣泵控制拔秧齒的入土深度。

1.轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán) 2.扒齒軸 3.提升裝置 4.動(dòng)力輪 5.皮帶 6.驅(qū)動(dòng)盤(pán) 7.偏心輪 8.驅(qū)動(dòng)軸 9.扒秧齒

撥秧齒在收獲機(jī)作業(yè)過(guò)程中撿拾花生需要滿(mǎn)足一定的速度要求，因此必須保證扒秧齒的速度v1大于或等于拖拉機(jī)的前進(jìn)速度v2，即v1≥v2。根據(jù)已知的機(jī)組前進(jìn)速度及經(jīng)驗(yàn)取扒秧軸的速度為57m/min。撥秧齒的速度由扒秧軸決定，而扒秧軸的速度與轉(zhuǎn)速滿(mǎn)足以下關(guān)系，有

v1=2π·r·n

(1)

其中，n為扒秧軸的轉(zhuǎn)速(r/min)；r為扒秧軸到驅(qū)動(dòng)軸中心點(diǎn)的距離(mm)。

根據(jù)工作行數(shù)和幅寬的要求，所設(shè)計(jì)的扒秧裝置寬度為900mm，考慮到機(jī)器本身大小及工作實(shí)際情況，設(shè)定扒秧軸到驅(qū)動(dòng)軸中心點(diǎn)距離為320mm，由此可以得出扒秧軸的轉(zhuǎn)速為28.4r/min。自主設(shè)計(jì)的撥秧齒參數(shù)如下：長(zhǎng)度200mm，直徑10mm，普碳鋼材，工作時(shí)入土層深度3mm。

3.1.2 傳送設(shè)備

傳送設(shè)備需要將自動(dòng)撿拾設(shè)備撿拾的花生秧果輸送到摘果攪龍進(jìn)行摘果。其由底板、撿拾指、防飛擋條、液壓設(shè)備、輸送帶及輸送帶軸等組成，如圖4所示。

1.擋條 2.底板 3.撿拾指 4.傳送帶 5.心軸 6.液壓泵

工作時(shí)，花生秧果由撿拾裝置從地面撿起，從拔秧齒與撿拾指之間進(jìn)入傳送設(shè)備，撿拾指不僅提升了拾撿效果，同時(shí)也在傳送過(guò)程中增加了抓力，防止花生秧果在傳送帶上產(chǎn)生擁堵，影響系統(tǒng)工作。通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，選取花生秧果輸送速度57m/min、傳送設(shè)備傾角25°為最佳參數(shù)。

3.2 攪龍裝置

摘果裝置的作用是將花生果從花生蔓上摘下?；ㄉo蔓經(jīng)輸送裝置送入摘果攪龍后，由于摘果攪龍的高速旋轉(zhuǎn)和凹板篩的靜止所產(chǎn)生的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使花生秧果在摘果齒的帶動(dòng)下通過(guò)離心和甩捋作用將花生莢果和秧蔓分離，完成摘果過(guò)程。攪龍結(jié)構(gòu)如圖5所示。

1.攪龍主軸 2.喂入口 3.摘果滾筒 4.摘果齒 5.柵條蓖 6.出口摘果齒 7.排秧口

牽引型分段式花生收獲機(jī)對(duì)挖掘后在地表晾曬一段時(shí)間的花生秧果進(jìn)行撿拾摘果，由于在晾曬時(shí)間內(nèi)日照強(qiáng)度與日照時(shí)間的不確定性造成晾曬的干濕程度也不盡相同，因此該機(jī)要適應(yīng)干濕程度不同的花生秧果。在摘果過(guò)程中，較干的秧蔓密度小，易甩碎，莖稈韌性差，但不容易纏繞攪龍主軸，因此干式摘果裝置的攪龍是平行的；而較濕的秧蔓密度大，水分多，莖稈韌性好，容易纏繞摘果齒和攪龍主軸，一般攪龍成270°螺旋平行安裝。所以，針對(duì)干濕程度不同的秧果，為了提高機(jī)械的適用性，設(shè)計(jì)該摘果裝置的攪龍是安裝在與攪龍軸等半徑并呈90°螺旋的螺旋攪桿上，同時(shí)，攪龍的前部分摘果齒為直桿式，在排秧口附近的摘果齒的則是倒V型，高度均為80mm，從而保證了花生莖蔓的軸向運(yùn)動(dòng)，避免了秧果堵塞而造成機(jī)構(gòu)的損壞，后續(xù)樣機(jī)試驗(yàn)時(shí)效果良好。

摘果過(guò)程中，莢果破碎是需要正視的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，主要是運(yùn)動(dòng)的莢果和固定的凹板篩、摘果室外殼之間因攪龍高速旋轉(zhuǎn)而造成的剪切破碎或撞擊破碎。轉(zhuǎn)速提升，摘果率也隨之提升，但莢果破碎率也會(huì)不斷上升；反之亦然。因此，攪龍轉(zhuǎn)速的設(shè)計(jì)必須要考慮對(duì)摘果率和破碎率造成的影響。轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式為

(2)

(3)

所以得

(4)

其中，W為摘果齒摘取花生所做的功(kW)[9]；v為攪龍甩捋的線(xiàn)速度(m/s)；m為攪龍桿上摘果齒質(zhì)量(kg)；F為摘花生力的大小(N)；A為摘果齒的截面積(m2)；n為攪龍轉(zhuǎn)速(r/min)。

實(shí)際生產(chǎn)中，河南省地區(qū)地表花生晾曬比較徹底，含水率大約為20%～35%，查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，經(jīng)多次分析計(jì)算和田間試驗(yàn)，最終確定轉(zhuǎn)速為580r/min。

3.3 清選分離裝置

清選分離裝置在攪龍裝置的正下方，由振動(dòng)篩、吸風(fēng)機(jī)及殘秧收集箱等組成；吸風(fēng)機(jī)安裝在振動(dòng)篩靠出口位置正上方，殘陽(yáng)收集箱設(shè)置在花生收獲機(jī)的最后方，與攪龍裝置排秧口、吸風(fēng)機(jī)排風(fēng)口相連通。

3.3.1 振動(dòng)篩

振動(dòng)篩選用單層沖孔篩結(jié)構(gòu)，其長(zhǎng)度方向與攪龍主軸方向一致，振動(dòng)篩的設(shè)計(jì)要保證花生果在篩面上不至于從振動(dòng)篩的孔隙中落下，如圖6所示。

由于一般花生莢果的厚度10～15mm 左右，但部分未成熟莢果偏小，因此采用用寬度為5m×20m的沖孔，以保證松散的泥土從空隙中落下，而花生果留在振動(dòng)篩中，之后經(jīng)過(guò)出果口落入到集果輸送裝置上。

圖6 振動(dòng)篩結(jié)構(gòu)圖

安裝好的振動(dòng)篩為左高右低的坡形，即靠近風(fēng)機(jī)的一端低于另一端，傾角為10°，振動(dòng)篩左端與偏心輪連接，由偏心輪[10]帶動(dòng)振動(dòng)篩左右晃動(dòng)，如圖7所示。通過(guò)振動(dòng)篩的往復(fù)抖動(dòng)，使花生莢果、泥土和碎葉向振動(dòng)篩出果口移動(dòng)；在移動(dòng)過(guò)程中，一方面可以篩落泥土和碎葉，另一方面也抖碎了較大的土塊，保證篩選質(zhì)量。振動(dòng)篩振動(dòng)幅度的大小為[11]

(4)

其中，K為振動(dòng)篩運(yùn)動(dòng)加速度比；r為偏心輪曲柄半徑(m)；ω為轉(zhuǎn)動(dòng)角速度(r/s)；g為重力加速度(m/s2)。

1.偏心輪 2.齒輪箱 3.連接桿 4.皮帶輪 5.皮帶 6.振動(dòng)篩 7.吊桿

由圖7可知：振動(dòng)機(jī)構(gòu)的擺幅近似為2r，振動(dòng)過(guò)程中，不僅要考慮清選的效果，同時(shí)需要考慮振動(dòng)篩中的脫出物拋離篩面的高度及向出果口移動(dòng)的速度。參照文獻(xiàn)資料[12]，結(jié)合田間試驗(yàn)，在K取0.06、r取23mm時(shí)，曲柄角速度約為5.1r/s可以獲得較為理想的作業(yè)效果。

3.3.2 吸風(fēng)機(jī)

通過(guò)振動(dòng)篩清選后花生果從出果口流出，而尺寸較大的花生葉、長(zhǎng)莖稈和雜質(zhì)等在風(fēng)機(jī)的作用下排出機(jī)外。該風(fēng)機(jī)采取單風(fēng)道離心式吸風(fēng)機(jī)，安裝在振動(dòng)篩出口的正上方，工作時(shí)碎葉等雜質(zhì)通過(guò)進(jìn)風(fēng)口軸向進(jìn)入風(fēng)機(jī)葉片間，在葉片的旋轉(zhuǎn)離心作用下沿著出風(fēng)口排出，如圖8所示。結(jié)合參考文獻(xiàn)資料[13]和田間試驗(yàn)，最終確定具有較好的清選效果的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1 200r/min。

1.扇葉 2.出風(fēng)口 3.風(fēng)機(jī)軸 4.進(jìn)風(fēng)口

3.3.3 殘秧收集箱

花生秧蔓也可以作為家畜飼料、生活燃料及有機(jī)肥料等進(jìn)行利用，其在地表晾曬過(guò)的花生秧果在收獲中直接排出機(jī)外會(huì)造成工作環(huán)境塵土飛揚(yáng)，影響工作效率和農(nóng)戶(hù)身體健康。因此，特設(shè)置殘秧收集箱來(lái)存放農(nóng)機(jī)工作過(guò)程中摘果裝置和吸風(fēng)機(jī)排除的殘秧斷蔓。殘秧收集箱設(shè)置在花生收獲機(jī)的最后方，緊靠摘果攪龍裝置，同時(shí)與攪龍裝置排秧口、吸風(fēng)機(jī)排風(fēng)口相連通，尺寸大小為1800×1000×400(mm3)。

3.4 集果裝置

集果裝置在機(jī)架的右側(cè)，升運(yùn)集果裝置的結(jié)構(gòu)形式如圖9所示。該裝置采用25mm×25mm的普碳角鋼作為盛果槽，相互間距177mm，工作時(shí)只需要保證升運(yùn)集果裝置與水平面夾角β小于90°，即可運(yùn)送花生果?？紤]到后續(xù)人工收集便利情況，相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)為：提升輸送帶長(zhǎng)1 600mm，寬500mm，傾角51°，傳送速度88m/min，集果箱尺寸500×200×500 (mm3)。

1.分裝口 2.分裝導(dǎo)板 3.落果箱 4.上心軸 5.底板 6.輸送帶 7.盛果槽 8.輸送擋板 9.下心軸

3.5 照明、后視裝置

為了方便農(nóng)戶(hù)在梅雨季節(jié)或者天氣變化比較突然的情況下趕收花生，該機(jī)加裝照明設(shè)備和后視設(shè)備。照明設(shè)備由照明燈具和線(xiàn)路組成，安裝在攪龍裝置上方的左右兩側(cè)，提供全方位照明，功率為100W，收獲機(jī)前端由拖拉機(jī)本身照明設(shè)備提供照明。后視設(shè)備設(shè)置在拾撿輸送裝置前端上部，方位與農(nóng)機(jī)司機(jī)平行，便于司機(jī)操作，提高夜間工作安全性。

4 試驗(yàn)分析

本試驗(yàn)在河南省汝南縣馬莊鄉(xiāng)試驗(yàn)田進(jìn)行。試驗(yàn)對(duì)象為魯花11號(hào)花生品種，分枝8條左右，株型緊湊，結(jié)果整齊集中，每百果質(zhì)量216.0g左右[14]，每百仁質(zhì)量90.0g 以上。驅(qū)動(dòng)動(dòng)力為耕王RD340-B拖拉機(jī)(22.1kW)?；ㄉN植行距200mm，株距150mm。試驗(yàn)所用花生在試驗(yàn)地表晾曬2天，隨機(jī)抽樣10次。平均生長(zhǎng)狀況：?jiǎn)沃曷绺叨?78.6mm，單株蔓質(zhì)量117.4g，單株花生果質(zhì)量123.5g。在制定的測(cè)試區(qū)內(nèi)，按照《NY/7502-2002 花生收獲機(jī)作業(yè)質(zhì)量》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)，如圖10所示。

圖10 花生收獲樣機(jī)田間試驗(yàn)

樣機(jī)作業(yè)質(zhì)量參數(shù)為樣機(jī)的撿拾率、損失率、生產(chǎn)率等，與之相關(guān)的設(shè)計(jì)參數(shù)為輸送裝置傾角、機(jī)械行走速度和輸送速度。由于分析試驗(yàn)的指標(biāo)和多個(gè)試驗(yàn)因素之間是多元非線(xiàn)性的曲線(xiàn)或者曲面的關(guān)系，所以試驗(yàn)采用響應(yīng)面分析法(RSM)進(jìn)行分析。即以機(jī)組行走速度X1、撿拾輸送速度X2、輸送傾角X3為3因素，以試驗(yàn)中測(cè)定的撿拾率Y1、損失率Y2及生產(chǎn)率Y3作為響應(yīng)值。采用三因素三水平二次回歸正交組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案[15]對(duì)影響樣機(jī)作業(yè)質(zhì)量的因素進(jìn)行組合優(yōu)化，如表1所示。

表1 樣機(jī)試驗(yàn)因素與水平設(shè)置

各因素各水平組合下的樣機(jī)試驗(yàn)分析方案及試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 試驗(yàn)分析方案及試驗(yàn)結(jié)果

在參量的約束條件(-1≤Xi≤1)內(nèi)，在試驗(yàn)結(jié)果理想的顯著性水平下，通過(guò)計(jì)算得到3個(gè)無(wú)量綱因素編碼回歸方程為

Y1=90.2875+0.0929X1+0.0642X2+0.3446X3+

0.0024X1X2-0.0022X1X3-0.0023X12-

0.0010X22-0.0045X32

Y2=3.6291+0.0369X1-0.1139X2-0.0781X3-

0.0036X1X2+0.0015X2X3+0.0023X12+0.0023X22

Y3=-1308.5076+15.9306X1+53.4125X2+28.6541X3+

0.4917X1X2+0.0167X1X3+0.1875X2X3-

由試驗(yàn)分析軟件繪制如下三維立體圖，對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行分析，由圖11～圖13可以看出：在輸送裝置傾角一定的情況下，撿拾率與機(jī)組前進(jìn)速度和撿拾輸送速度均近似線(xiàn)性關(guān)系，撿拾速度過(guò)快，撿拾率就下降，機(jī)組前進(jìn)速度越小，撿拾越干凈，并且保證撿拾輸送速度大于機(jī)組前進(jìn)速度；損失率主要與機(jī)組前進(jìn)速度相關(guān)，機(jī)組前進(jìn)速度越大，損失率越高；生產(chǎn)率則受機(jī)組前進(jìn)速度、拾撿輸送裝速度及輸送裝置傾角共同影響，呈二次曲線(xiàn)關(guān)系；機(jī)組前進(jìn)速度、機(jī)組前進(jìn)速度和撿拾輸送速度產(chǎn)生的交互項(xiàng)對(duì)生產(chǎn)率的影響較大。

圖11 撿拾率與機(jī)組前進(jìn)速度、撿拾輸送速度的三維圖

Y1、X1、X2

圖12 損失率與機(jī)組前進(jìn)速度、撿拾輸送速度的三維圖

Y2、X1、 X2

圖13 生產(chǎn)率與機(jī)組前進(jìn)速度、撿拾輸送速度的三維圖

Y3、X1、X2

對(duì)試驗(yàn)中響應(yīng)值最優(yōu)時(shí)的試驗(yàn)因素值進(jìn)行組合優(yōu)化，得到試驗(yàn)的最佳參數(shù)組合，如表3所示。

表3 試驗(yàn)參數(shù)優(yōu)化

將試驗(yàn)因素的優(yōu)化進(jìn)行取整：機(jī)組前進(jìn)速度50m/min，撿拾輸送速度57m/min，輸送裝置傾角25°。在相同的試驗(yàn)條件下進(jìn)行試驗(yàn)，可以看到該機(jī)型設(shè)計(jì)合理、工作穩(wěn)定、適用性強(qiáng)，拔秧?yè)焓靶阅芰己?，不易使花生收獲機(jī)堵塞。優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果得：撿拾率為98.8%，損失率為2.8%，生產(chǎn)率為1017kg/h，實(shí)際試驗(yàn)與理論結(jié)果十分接近。考慮到作業(yè)中存在各種干擾因素，可以認(rèn)為理論值是正確的，且試驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果符合花生收獲機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/7502-2002[16]的規(guī)定，故在實(shí)際收獲作業(yè)過(guò)程中可以應(yīng)用上述結(jié)果。

5 結(jié)論

該牽引型分段式花生收獲機(jī)在分段收獲的基礎(chǔ)上，采用的主要技術(shù)創(chuàng)新有：

1)自主設(shè)計(jì)新型的前置式自動(dòng)拾撿裝置，不僅避免了彈性拾撿裝置應(yīng)力不足且易變形的問(wèn)題，而且提升了抓秧能力，視野寬廣，可以適應(yīng)不同地塊的撿拾收獲作業(yè)；

2)秧果輸送裝置與尼龍彈齒撿拾指、防飛擋條相結(jié)合，解決了秧果傳送過(guò)程中常出現(xiàn)的輸送無(wú)力、擁堵及拋出等現(xiàn)象；

3)創(chuàng)新設(shè)計(jì)螺旋圓弧攪龍，可以對(duì)干濕程度不同的花生進(jìn)行摘果，并且保證花生秧蔓能順利排出，不纏繞；

4)殘秧收集箱與攪龍排秧口和吸風(fēng)機(jī)出風(fēng)口相連通，不僅優(yōu)化了工作環(huán)境，最大限度地降低農(nóng)機(jī)作業(yè)過(guò)程中粉塵飛揚(yáng)，而且便于農(nóng)民收集花生秧蔓并再次利用。

通過(guò)田間性能試驗(yàn)，驗(yàn)證了該牽引型分段式花生收獲機(jī)的良好作業(yè)性能，自動(dòng)撿拾秧果能力顯著提高，撿拾率達(dá)到98.8%，生產(chǎn)率1 017kg/h，損失率2.8%，均優(yōu)于農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/7502-2002，滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)要求。

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Design of Trailed Segmental Peanut Harvester

Chen Haixu1, Heng Yaofu1, Jiang Jun2, Yang Yingying1, Liu Dahua1

(1.College of Mechanical and Electrical Engineering, Huanghuai University, Zhumadian 463000， China；2.Zhumadian Academy of Agricultural Sciences, Zhumadian 463000， China)

Combined the peanut planting pattern of main producing areas and plenty of farm tractors in Henan province，in order to solve the problem of higher labor intensity and higher production cost after digging peanut. a trailed segmental peanut harvester using tractor power was successfully developed, It is consisted of the transmission device, pick up and conveying equipment, auger device, choosing separation device, collecting equipment and related ancillary equipment. On the base of segmented harvester，automatic picker is developed, improving the ability to grasp the seedling; Innovative design on spiral arc auger and the choosing separation system which is composed of vibrating screen and suction fan，to make the choosing effect better than ever，and to avoid the dust float in the sky as far as possible when the machine works. Field experiments show that the machine work performance is good, the collecting rate was 98.7%, the loss rate was 2.57%, productivity was 1022 kg/h, every index reaches the national standards (NY/7502-7502), fully meeting the actual production requirement.

trailed; segmented harvest; automatic-pickup; peanut harvester

2016-04-11

河南省高校重點(diǎn)科研項(xiàng)目(15A460028)

陳海需(1987-)，男，河南南陽(yáng)人，講師，(E-mail)hesue_chan@126.com。

衡耀付(1966-)，男，河南駐馬店人，教授，(E-mail)hengyaofu@163.com。

S225.7+3

A

1003-188X(2017)04-0122-07