王申瑩，胡志超，徐弘博，曹明珠，于昭洋，彭寶良

（農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所，南京210014）

0 引 言

花生是重要的油料作物和經(jīng)濟作物之一，在世界油料生產(chǎn)和貿(mào)易中僅次于大豆，對保障世界食用油安全有重要作用[1-3]。根據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2016 年中國花生種植面積4.75×106hm2，占世界16.68%；產(chǎn)量1.7×107t，占世界40.26%。但中國花生收獲機械化水平較美國、巴西、阿根廷等國家相對滯后，2017 年中國花生機械化收獲水平僅為39.72%[4]，大部分種植區(qū)花生收獲方式仍以半機械化和分段收獲為主[5-9]，嚴重制約了花生產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

花生收獲方式主要分為聯(lián)合收獲、分段收獲和兩段收獲。聯(lián)合收獲即用一種機械可一次完成花生的挖掘、去土、摘果、清選和集果等全過程；分段收獲即用不同的機械分別依次完成花生收獲的各個環(huán)節(jié)；兩段收獲即先用花生起收機完成花生挖掘、去土并攤鋪在田間地表晾曬后，再用花生撿拾收獲機完成后續(xù)的撿拾、摘果和清選等環(huán)節(jié)[10-11]。聯(lián)合收獲由于收獲時受土壤特性（如硬度、含水率等）影響較大，且收獲的莢果為鮮果，含水率高不易儲藏，不適合大規(guī)模種植的花生收獲，目前主要應用于中國臺灣省、山東省等部分地區(qū)。分段收獲由于對機械化水平要求不高，主要集中應用在收獲技術相對落后一些的國家，如印度等南亞、東南亞國家和尼日利亞等非洲國家。以美國為代表的兩段式收獲，研究早、機械化程度和效率高，適合大規(guī)模種植的花生收獲；巴西、澳大利亞和阿根廷等花生生產(chǎn)條件相似的國家也主要采用兩段式收獲[5]；目前中國河南、新疆等花生大規(guī)模種植地區(qū)也逐漸采用兩段式收獲。但由于中國花生品種（直立形）和美國、巴西等國家（蔓生形）的不同及進口花生收獲機價格昂貴等原因，美國的花生收獲機難以適應中國花生生產(chǎn)實際需求。

撿拾輸送裝置是花生撿拾收獲機的關鍵裝置，主要完成將花生果秧從田間地表撿起并通過輸送裝置傳送給后續(xù)摘果裝置的工作，其性能的好壞直接影響著撿拾聯(lián)合收獲機的作業(yè)質(zhì)量和效率。近年來農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所、沈陽農(nóng)業(yè)大學和青島農(nóng)業(yè)大學及農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)企業(yè)對花生撿拾聯(lián)合收獲機進行了研究和生產(chǎn)。目前，花生撿拾輸送裝置的設計主要是借鑒油菜、牧草等收獲機械，多采用彈齒滑道滾筒式撿拾裝置和鏈耙式輸送裝置[12-17]。劉洋成等進行了花生撿拾摘果機設計與試驗，設計了凸輪滑道式彈齒撿拾器[18]。王東偉等設計了彈性組合式滑道撿拾裝置[19]，在4HJL-2 型背負式花生撿拾摘果聯(lián)合收獲機的基礎上，設計了鏈式尼龍彈齒撿拾裝置和鏈板式輸送裝置，并進行了試驗研究[20]。許濤等對彈齒滑道式撿拾機構(gòu)進行了設計和仿真優(yōu)化，并對優(yōu)化結(jié)果進行了土槽試驗，試驗結(jié)果表明花生植株撿拾率為98.9%，掉過損失率為2.5%，略優(yōu)于行業(yè)標準[21]。由于中國花生收獲機械研究起步晚、進展緩慢，已研發(fā)的產(chǎn)品都還不成熟，尤其是兩段式收獲的花生撿拾聯(lián)合收獲機，尚處在試驗摸索階段。花生撿拾輸送裝置還存在諸如漏撿損失和落果損失大、撿拾器和螺旋輸送器交接處易掛秧卡堵、輸送裝置易纏繞以致跳齒、制造工藝復雜、成本高等問題，亟需一種適合中國花生收獲的經(jīng)濟高效、可靠順暢的撿拾輸送裝置。

針對上述問題，本研究旨在研究一種新型的花生撿拾輸送裝置，以期解決目前花生撿拾收獲機的撿拾輸送裝置存在的問題。

1 總體結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 總體結(jié)構(gòu)

本文以由農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所研制的4HLJ-8型大型高效花生撿拾聯(lián)合收獲機為載體（配套動力92 kW，收獲行數(shù)：8行，喂入量：2.0～3.0 kg/s，生產(chǎn)效率0.5～1.0 hm2/h，適用范圍：花生主產(chǎn)區(qū)大面積壟作和平作的花生收獲），撿拾輸送裝置如圖1所示（軸側(cè)剖視斷開畫法，以展示內(nèi)部結(jié)構(gòu)），主要由撿拾臺（主要包括：限深輪、壓秧桿、滑秧板、撿拾器、螺旋輸送器等）、快速掛接機構(gòu)、輸送裝置（主要包括：輸送槽、鏈耙式輸送器、防纏繞裝置等）、液壓缸和傳動系統(tǒng)等組成。主要完成花生秧果撿拾、推送集中、輸送等作業(yè)。其撿拾、集中、輸送等動力由后續(xù)的摘果部件通過傳動系統(tǒng)提供，裝置的離地高度調(diào)節(jié)動力由液壓系統(tǒng)提供。撿拾輸送裝置主要結(jié)構(gòu)參數(shù)如表1所示。

圖1 撿拾輸送裝置結(jié)構(gòu)組成Fig.1 Structurecomponentsofpickupandconveyordevice

表1 撿拾輸送裝置主要參數(shù)Table 1 Main parameters of pickup conveyor

1.2 工作原理

工作時，花生秧果在旋轉(zhuǎn)撿拾彈齒的帶動并與壓秧桿的相互作用下沿著滑秧板進入到螺旋輸送器，在螺旋輸送器的旋轉(zhuǎn)聚攏作用下，花生秧果被聚集到與輸送裝置對接的中間部分，并在輸送槽中輸送鏈耙回轉(zhuǎn)運動的帶動下經(jīng)輸送鏈耙與輸送槽底板之間的空間進入到后續(xù)摘果部件。同時通過液壓缸調(diào)節(jié)撿拾臺距地表的高度，從而調(diào)節(jié)撿拾彈齒的離地間隙。

2 主要部件結(jié)構(gòu)與參數(shù)

2.1 傳動系統(tǒng)

撿拾輸送裝置采用分路傳動系統(tǒng)，包括輸送裝置傳動和撿拾臺傳動2 路，如圖2a 所示。動力由發(fā)動機經(jīng)摘果輥軸傳給輸送裝置主動軸。一路動力通過輸送裝置主動軸帶動輸送裝置主動鏈輪轉(zhuǎn)動，并通過鏈條帶動輸送裝置從動軸旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)鏈耙式輸送器的抓取輸送功能。另一路動力由輸送裝置主動軸通過鏈條帶動撿拾臺動力輸入軸的轉(zhuǎn)動，為撿拾臺提供動力；撿拾臺動力輸入軸通過鏈條帶動螺旋輸送器的旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)螺旋輸送器的集中歸攏功能，并帶動撿拾器驅(qū)動鏈輪的旋轉(zhuǎn)；撿拾器驅(qū)動鏈輪通過鏈條和3 個張緊輪帶動撿拾器的換向旋轉(zhuǎn)（如圖2b 所示），并帶動撿拾彈齒做圓周運動，實現(xiàn)螺旋輸送器和撿拾彈齒的相向轉(zhuǎn)動和撿拾功能。

2.2 撿拾器

撿拾器位于撿拾聯(lián)合收獲機的最前端，完成花生秧果的撿拾。目前市場上中小型的花生撿拾聯(lián)合收獲機多參考牧草和青儲機的彈齒滑道滾筒式撿拾器。此類撿拾器為了防止牧草花葉的脫落和彈齒在撿拾后帶草，對滑道的形狀和彈齒曲柄的運動軌跡提出了嚴格的要求，致使制造工藝復雜、成本高?；ㄉ笠?guī)模收獲時，若采用此類撿拾器，由于撿拾臺幅寬大、曲柄軸長、撓度大，工作時跳動大，彈齒的運動軌跡亦得不到保證[17]。目前，市場上的花生撿拾聯(lián)合收獲機撿拾臺的滑秧板是直接固定在螺旋輸送器凹板上，兩滑秧板間隙在撿拾彈齒運動的全過程中不變。但由于花生莢果外形(呈一端大一端小的“8”字形)的不規(guī)則性和秧的雜亂性，花生秧果很容易進入到兩滑秧板的間隙中，并在撿拾彈齒的推動下沿滑秧板向螺旋輸送器運動，當運動到滑秧板末端與螺旋輸送器凹板交接處時容易發(fā)生卡滯現(xiàn)象，導致花生秧果在交接處堆積直至卡死，甚至造成撿拾彈齒折斷，迫使作業(yè)中斷、停車清理，降低了收獲機的作業(yè)效率和順暢性。

圖2 傳動系統(tǒng)示意圖Fig.2 Schematic of transmission system

本文在分析上述問題的基礎上，設計了一種彈齒滑板滾筒式撿拾器，其主要由撿拾彈齒、滑秧板、滑秧板交接支撐架、螺旋輸送器、凹板、限深輪和壓秧桿等組成，如圖3a 所示。相鄰2 排彈齒夾角為60°，齒間距為10 cm（綜合考慮花生果秧的最短長度并盡量減少彈齒個數(shù)以降低成本），“凸”字形滑秧板與撿拾器軸架偏心配置，具體結(jié)構(gòu)如圖3b所示。

圖3 撿拾器和滑秧板結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3 Diagram of picker and slide plate structure

工作時，花生秧果被撿起并送到由壓秧桿、撿拾彈齒和滑秧板形成的弧形三角區(qū)（如圖3 中陰影區(qū)所示）?；ㄉ砉谌菂^(qū)的擠壓作用下（蓬松度降低），平穩(wěn)的貼著滑秧板表面運動。當撿拾彈齒運動到圖3 中與水平方向成α 角（為使彈齒以盡量大的卸秧角縮進滑秧板內(nèi)，近似90°，以防止彈齒將果秧帶入相鄰兩滑秧板的縫隙中，結(jié)合結(jié)構(gòu)空間布置，取α=35°）的滑秧板下降斜面上O0點時，秧果在后續(xù)秧果的擠推和螺旋輸送器葉片攜帶以及自身重力的作用下沿滑秧板下降斜面落入到螺旋輸送器里。

同時，為了避免花生秧果在三角區(qū)的運動阻力過大而導致花生莢果掉落，壓秧桿末端直桿部分距滑秧板上升斜面的距離h應滿足如下條件：

式中l(wèi)為花生莢果的長度，mm。

h的大小可通過壓秧桿安裝架上下調(diào)節(jié)。根據(jù)花生主產(chǎn)區(qū)實測情況（l=25～65 mm）和撿拾收獲前晾曬數(shù)天后的果秧狀態(tài)（一般為2～4 d）并參考相關研究[22],取h=50 mm。

為解決交接處的卡滯問題，撿拾器和螺旋輸送器之間采用倒八字椽檐交接技術，即將滑秧板懸空在螺旋輸送器凹板上方并深入到螺旋輸送器內(nèi)，類似椽檐，且滑秧板末端逐漸變小，兩滑秧板形成類似倒“八”字形，如圖4所示。

圖4 倒八字椽檐交接示意圖Fig.4 Schematic of funnel rafter eaves handover

滑秧板下降斜面延伸至螺旋輸送器凹板之上，且與螺旋輸送器形成距離為B 的喂入口；滑秧板下降斜面與凹板之間通過交接支撐架固定連接，且滑秧板下降斜面端部與凹板之間形成高度為A 的下落空間；同時下降斜面的末端超出交接支撐架形成長度為C 的椽檐（設計靈感來源于古代房屋建筑屋檐排水，依靠雨水的重力和后續(xù)雨水的推力進行排水，且雨水不至于落到房屋內(nèi)）。為了避免花生秧果喂入至螺旋輸送器時花生莢果被擠破或花生莢果架空在滑秧板下降斜面和凹板之間，A、B 應滿足如下條件：

且A、B 值越大越好，但B 不應太大以免降低螺旋輸送器攜帶能力。檐狀長度C 滿足如下條件：滑秧板下降斜面末端O2至螺旋輸送器回轉(zhuǎn)中心連線的反向延長線與凹板末端平面交于O3點，O3點需落在凹板上，以防止花生果秧被螺旋輸送器從2 滑秧板交接支撐架的間隔中擠出。根據(jù)實際調(diào)研情況和結(jié)構(gòu)空間限制，取A=50 mm，B=60 mm，C=40 mm。

為了將花生秧果及時撿起，避免其被彈齒推著前進而與地面產(chǎn)生拖刷作用，降低撿拾落果率，撿拾彈齒端部圓周切向速度應滿足如下條件：

式中v0為花生收獲機前進速度，m/s；v1為彈齒端部圓周切向速度，m/s；R 為撿拾器轉(zhuǎn)動半徑，mm；n1為撿拾器轉(zhuǎn)動速度，r/min。

參考油菜等作物收獲機械，設計理論值v0=0.8 m/s，則v1≥0.8 m/s，且v1越大越不易產(chǎn)生拖刷作用；但v1過大，彈齒對花生秧果的沖擊加大以致落果損失劇烈增加。借鑒油菜等谷物收獲機實踐經(jīng)驗，設計v1=1.3 m/s，則由公式（5）可知：

設計R=265 mm，將其帶入公式（6）可知撿拾器轉(zhuǎn)速n1=46.85 r/min，圓整取n1=47 r/min。

2.3 螺旋輸送器

螺旋輸送器位于撿拾器和輸送裝置之間，主要完成花生果秧撿拾后的橫向推送集中工作。主要由端部防纏秧護板、旋轉(zhuǎn)滾筒、左右螺旋葉片、左右凹板、花鍵套、花鍵軸、螺旋葉片與凹板間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)、防回帶機構(gòu)等組成，結(jié)構(gòu)如圖5a所示。

為防止花生果秧進入到螺旋輸送器端部與機架側(cè)板的間隙中而纏繞在花鍵軸上，在機架側(cè)板上安裝有弧形導草護板（如圖5a、5b 所示），阻止花生果秧進入此間隙中，起到了防纏繞的作用。同時，為避免落入到螺旋葉片與凹板間隙中的花生果秧在旋轉(zhuǎn)葉片的作用下回帶到撿拾器與螺旋輸送器的交接處，造成二次甚至多次喂入，增大喂入量，造成交接處的擁堵，在葉片回轉(zhuǎn)中心等高處安裝一防回帶板（如圖5a、5b 所示）。防回帶板與葉片邊緣形成3～5 mm 的間隙，阻止花生果秧通過，確?；ㄉ碓诼菪斔推鞯南掳肭谎剌斔推鬏S向由兩端向中間推送，避免了回帶現(xiàn)象的發(fā)生。

圖5 螺旋輸送器Fig.5 Spiral conveyor

因為螺旋葉片與凹板之間的間隙δ過小會導致花生莢果在螺旋推送的過程中破碎或裂莢，所以δ應滿足條件：

而δ 過大則會降低螺旋葉片對花生秧果的攜帶能力，花生秧果得不到及時輸送而導致?lián)矶?，增加花生莢果的破碎和裂莢。根據(jù)對主產(chǎn)區(qū)花生莢果的實測情況，取δ=60 mm。實際工作時，δ值可根據(jù)花生品種和田間長勢情況通過間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)（如圖5所示）進行無級調(diào)節(jié)。

如圖7 所示，為防止花生果秧纏繞在螺旋輸送器滾筒上，滾筒直徑應滿足：

式中d 為滾筒直徑，mm；L1為收獲期花生果秧的植株長度，mm；L2為收獲期花生果秧的主根長度，mm。根據(jù)實地調(diào)研和相關文獻[23-24]，L1=310～510 mm，L2=70～140 mm。將上述數(shù)據(jù)代入式（8）可得d≥207 mm，且d越大越好，但d過大會增加螺旋輸送器的結(jié)構(gòu)；結(jié)合市場制造材料規(guī)格，設計d=220 mm。依據(jù)實際設計需求并參考稻麥等聯(lián)合收獲機的設計經(jīng)驗，取螺旋葉片外徑D=460 mm，螺距p=400 mm。

如圖5c 所示，為保證花生果秧被螺旋輸送器及時推送至后續(xù)輸送裝置而不產(chǎn)生擁堵，則：

由圖3和圖5c可知：

將式（10）和（11）帶入式（9），得：

帶入數(shù)據(jù)得n2≥160。n2越大，螺旋輸送器推送越及時，越不易產(chǎn)生擁堵，但n2過大會增加撿拾臺的振動和花生莢果的掉落，綜合考慮取n2=165 r/min。

參考籽粒和雜余螺旋輸送器的設計依據(jù)[17]，螺旋輸送器的生產(chǎn)率（推運量）Q可按下式計算得出:

式中ψ為充滿系數(shù)；ρ為輸送物單位容積的質(zhì)量，kg/m3；C 為輸送器傾斜輸送系數(shù)。

根據(jù)農(nóng)業(yè)機械螺旋輸送標準NJ175-79 和實際設計需求，充滿系數(shù)ψ取0.3；花生果秧的單位容積質(zhì)量ρ根據(jù)實測取200 kg/m3；橫向輸送器（即傾斜角度為0）傾斜輸送系數(shù)C 取1；結(jié)合上述數(shù)據(jù)，螺旋輸送器的推運量Q 可達到約3.5 kg/s，滿足喂入量要求。

為在螺旋輸送過程中清除部分花生果秧夾帶的泥土，減少后續(xù)清選部件的負擔，在左右凹板上開設有對稱的長腰型孔，如圖6所示。

其尺寸和方向滿足如下條件：

式中d0為花生莢果直徑，mm；d1為長腰型孔的寬度，mm；β為長腰型孔與螺旋輸送器軸向夾角，(°)；γ 為螺旋葉片的螺旋角，(°)。由駐馬店花生主產(chǎn)區(qū)實測可知花生莢果直徑(品種為皖花2 號)d0=8～13 mm，而d1應盡量大以便清土，取d1=8 mm。由螺旋角公式可知：

將數(shù)據(jù)帶入式（16）得β=73.9°，圓整取β=75°。

圖6 凹板展開示意圖Fig.6 Diagram of concave plate expansion

2.4 輸送裝置

輸送裝置位于撿拾臺后上方，是將撿拾臺中的花生秧果輸送給后續(xù)摘果裝置的過渡部分。同時，也起到升降撿拾臺調(diào)節(jié)撿拾高度的作用，結(jié)構(gòu)如圖7所示，主要由輸送槽體、張緊機構(gòu)、輸送鏈耙、驅(qū)動軸、從動軸、液壓缸、撿拾臺驅(qū)動鏈輪、連接套筒和防纏繞裝置等組成。

圖7 輸送裝置結(jié)構(gòu)示意圖Fig.7 Schematic diagram of conveying device

市場上的花生撿拾聯(lián)合收獲機存在輸送裝置主動軸上纏繞花生秧致使輸送鏈跳齒、鏈耙扭曲的現(xiàn)象。為解決這一問題，本文設計了靜套動防纏繞裝置，其結(jié)構(gòu)如圖8a所示。

連接套筒通過螺栓固定在輸送槽體上。主動軸通過軸承Ⅱ與連接套筒連接，并安裝有鏈耙驅(qū)動鏈輪；鏈輪的兩側(cè)分別焊接有高度40 mm 的圓管，一側(cè)圓管與鏈輪軸部形成一間隙，連接套筒伸入此間隙內(nèi)，如圖8b 所示；薄壁圓管通過軸承Ⅰ套在在主動軸上，兩端分別伸入到鏈輪的另一側(cè)圓管內(nèi)；與輸送槽體固定連接的防轉(zhuǎn)動限制板的凸起部分伸入到薄壁圓管中部開設的圓孔內(nèi)，限制薄壁圓管轉(zhuǎn)動。連接套筒和薄壁圓管組成了外面的靜止筒管，主動軸在筒管內(nèi)轉(zhuǎn)動。

為增強輸送鏈耙的強度，并防止鏈耙掛帶花生果秧，鏈耙采用J 形齒形板，如圖8c 所示。為利于鏈耙抓取果秧和增強對果秧層厚度的適應性，從動輪直徑d3應大于主動鏈輪的直徑d2。參考油菜、稻麥等作物收獲機和實際設計需求，取d2=144 mm，d3=178 mm；且從動軸處鏈耙齒頂與輸送槽底板的間隙h=40 mm（等于花生莢果的平均長度）。為適應果秧層厚度的變化，防止堵塞和擠破莢果，且保證輸送鏈的合適張緊度，從動軸設計有Δh=20～40 mm 的上下浮動量（h+Δh≥l，但Δh過大，輸送鏈張緊度降低，增大了輸送鏈的抖動）。

圖8 靜套動防纏繞結(jié)構(gòu)與鏈耙運動示意圖Fig.8 Schematic diagram of anti-winding structure of static outside dynamic and harrow movement

為及時將果秧輸送給后續(xù)摘果裝置而不致在輸送槽擁堵，輸送鏈耙的速度應滿足如下條件：

式中v4為輸送鏈耙的直線速度，m/s；θ為輸送裝置與水平方向的夾角，結(jié)合整機高度和長度等空間尺寸，取θ=35°。忽略鏈輪的跳動，將鏈輪近似為圓周運動，則：

式中n3為輸送鏈耙主動軸的轉(zhuǎn)速，r/min；d2為主動鏈輪直徑，m。將式（18）化入式（17）得：

代入數(shù)據(jù)得n3≥210.5 r/min，而n3過大會增加輸送裝置的震動，為減小震動，取n3=215 r/min。

3 田間試驗

3.1 試驗條件與材料

為檢驗撿拾輸送裝置的作業(yè)性能質(zhì)量，將其安裝在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所研制的4HLJ-8 型花生撿拾聯(lián)合收獲機上，在江蘇省宿遷市泗陽縣八集鄉(xiāng)花生試驗田進行了試驗。參照GB/T5262-2008《農(nóng)業(yè)機械試驗條件測定方法的一般規(guī)定》[25]，對花生田間狀況進行測定：花生品種為天府9 號，土壤屬沙壤土，種植模式為單壟雙行，壟距700～800mm，株距250～300mm，花生株高一般在300～400mm，根長120 mm 左右，產(chǎn)量9000 kg/hm2左右。試驗前，4 壟8 行的花生果秧采用市場上常見的5HZ-175型花生挖掘收獲機挖掘，自然鋪放，不加人工干預，果秧帶土、分枝多、蓬松度大、韌性大，呈寬700～800 mm、厚100～350 mm 雜亂無章相互交織的條狀。挖掘后晾曬3 d（通常收獲時晾曬的天數(shù)），此時花生植株含水率20%～30%。

3.2 試驗方法

參照NY/T 502-2016《花生收獲機作業(yè)質(zhì)量》[26]和NY/T 2204-2012《花生收獲機質(zhì)量評價技術規(guī)范》[27]，選取撿拾率、撿拾落果率、可靠性為試驗指標。在花生撿拾聯(lián)合收獲機作業(yè)區(qū)內(nèi)，隨機抽取3 個小區(qū)進行測試，每個小區(qū)長度為50 m，寬度為作業(yè)幅寬。用秒表記錄時間，計算出每次試驗收獲機的平均前進速度。每次試驗后，將集秧箱中花生秧、糧倉中的花生莢果以及掉落的花生秧果進行稱質(zhì)量，計算出每次試驗的平均喂入量。試驗情況如圖9所示。

3.2.1 撿拾率測定

在每個小區(qū)內(nèi)沿長度方向隨機選取長度為10 m 的測試區(qū)，待收獲機前進速度穩(wěn)定且撿拾輸送裝置達到額定轉(zhuǎn)速后進行測試。試驗重復5 次，取平均值，計算公式如下：式中ηJ為撿拾率，%；Δm1為漏撿的花生果秧質(zhì)量，kg；M為試驗花生果秧總質(zhì)量，kg。

圖9 樣機田間試驗情況Fig.9 Prototype field test situation

3.2.1 撿拾落果率測定

在小區(qū)內(nèi)隨機選取撿拾臺到摘果裝置前長度為2 m、寬度為收獲機作業(yè)幅寬的測試區(qū)。試驗前，人工檢拾測試區(qū)自然掉落和由挖掘機挖掘掉落的花生莢果，不計入結(jié)果。共做5 個測試，取平均值：

式中ηL為撿拾落果率，%；Δm2為撿拾后地面掉落的莢果質(zhì)量，g；m為試驗莢果總質(zhì)量，g。

3.2.2 可靠性測定

可靠性按照NY/T 2204-2012《花生收獲機質(zhì)量評價技術規(guī)范》[27]和GB/T 5667-2008《農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)試驗方法》[28]檢測。

式中K 為使用有效度（即可靠性），%；Tz為生產(chǎn)考核期間的班次作業(yè)時間，h；Tg為樣機在生產(chǎn)考核期間每班次因為撿拾輸送導致的故障時間，h。

3.3 試驗結(jié)果與分析

撿拾輸送裝置的性能試驗結(jié)果如表2 所示。

表2 撿拾輸送裝置田間試驗結(jié)果Table 2 Field test result of pickup conveyor

由表2 可知，撿拾輸送裝置的有效使用度（即可靠性）達到98.91%，優(yōu)于技術要求。撿拾落果主要由于部分花生果柄腐爛、連接力小和撿拾彈齒的打擊作用而導致；還有部分由于花生果秧堆積、撿拾彈齒不能及時全部撿起而與地面產(chǎn)生刷拖現(xiàn)象而導致的撿拾落果。撿拾率為97.39%，大于95%的技術要求。經(jīng)試驗觀察分析，有個別花生植株長勢不好，果秧比較稀疏、矮小，且鋪沿機器前進且位于兩撿拾彈齒之間，撿拾彈齒不易撿起果秧花生果秧漏撿的原因，主要有2 點：一是部分花生果秧位于2 排撿拾彈齒之間，導致第二排彈齒還沒來得及撿拾，機器已經(jīng)前進過去；二是由于撿拾臺離地高度是通過液壓缸手動調(diào)節(jié)，在機具行進過程中不能實時調(diào)整撿拾彈齒的離地間隙，使低洼處的部分果秧漏撿。

4 結(jié)論

1）研制了一種全喂入花生收獲機撿拾輸送裝置，進行了總體結(jié)構(gòu)和傳動系統(tǒng)設計，并對各關鍵部件進行了結(jié)構(gòu)設計和關鍵參數(shù)的分析確定。采用倒八字椽檐交接技術，設計了一種全新的“凸”字形滑板滾筒式防卡滯撿拾器，解決了傳統(tǒng)撿拾器制造工藝復雜、成本高且與螺旋輸送器交接不暢易卡堵的問題；采用靜套動防纏繞技術，設計了鏈耙式輸送裝置，避免了輸送裝置易纏繞、跳齒、鏈耙扭曲等現(xiàn)象的發(fā)生；采用快速掛接技術，設計了機器轉(zhuǎn)運快速拆裝機構(gòu)，解決了收獲機場地轉(zhuǎn)運撿拾臺拆裝不便、費時耗力的問題。提高了花生撿拾輸送裝置的工作效率和可靠性。

2）花生撿拾輸送裝置可完成果秧的撿拾、推送歸攏、交接輸送以及部分去土等作業(yè)。田間試驗結(jié)果表明撿拾率達到97.39%，撿拾落果率達到1.12%，可靠性達到98.91%，各作業(yè)性能指標均滿足設計要求。該研究可為直立形花生撿拾輸送裝置以及其他作物撿拾輸送裝備的研發(fā)提供技術參考。