張占勝

(黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械工程科學(xué)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(nèi)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(chǎn)量36～54萬t，產(chǎn)品主要出口俄羅斯、日本、臺(tái)灣、韓國(guó)，出口量占全國(guó)的70%左右，是南瓜籽主要出口基地。南瓜籽富含優(yōu)質(zhì)植物油和蛋白質(zhì),還含有多種氨基酸、維生素、礦物質(zhì)、多糖等物質(zhì),對(duì)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(yíng)養(yǎng)價(jià)值深受國(guó)內(nèi)外消費(fèi)者的歡迎，市場(chǎng)售價(jià)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(gè)種植戶的種植規(guī)模也在逐年增加。但黑龍江省南瓜籽收獲機(jī)的開發(fā)與應(yīng)用，尚停滯在人工撿拾南瓜、人工歸堆、人工喂入南瓜進(jìn)行籽粒分離作業(yè)階段。在南瓜籽粒收獲季節(jié)，種植戶需雇傭6～7人，跟隨機(jī)器作業(yè)，增加了收獲作業(yè)成本，也降低了作業(yè)效率。隨著進(jìn)城務(wù)工人員的增多，在農(nóng)忙季節(jié)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(lián)合收獲機(jī)。逐漸取代現(xiàn)有產(chǎn)品，以期達(dá)到作業(yè)可靠、高效、省時(shí)、省工之目的。

1 牽引式南瓜籽粒收獲機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理

1.1 結(jié)構(gòu)

牽引式南瓜籽粒收獲機(jī)主要由攏瓜器、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、牽引架、南瓜破碎裝置、液壓缸、撿瓜驅(qū)動(dòng)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(jī)；3.動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)；4.牽引架；5.南瓜破碎裝置；6.液壓缸；7．撿瓜驅(qū)動(dòng)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(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

2 工作原理

運(yùn)輸或地壟頭轉(zhuǎn)彎時(shí)，啟動(dòng)液壓系統(tǒng)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(jī)作業(yè)時(shí)，液壓桿放置初始位置。也可根據(jù)實(shí)際作業(yè)環(huán)境控制液壓桿的伸出長(zhǎng)度，使攏瓜器和撿瓜器處于最佳的作業(yè)位置。農(nóng)用輪式拖拉機(jī)沿壟地行駛作業(yè)過程中，位于拖拉機(jī)前端的南瓜被攏瓜器撥動(dòng)而聚攏成條狀鋪放。隨后撿瓜驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)撿拾裝置的撿瓜齒釘將南瓜扎起并回轉(zhuǎn)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(nèi)，南瓜秧蔓被抽秧器抽落到地面上。南瓜破碎機(jī)內(nèi)設(shè)有南瓜破碎機(jī)構(gòu)，破碎后的南瓜通過輸送過橋?qū)⑵湮谷氲侥瞎献蚜７蛛x機(jī)內(nèi)。籽粒分離機(jī)內(nèi)設(shè)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(zhuǎn)對(duì)破碎后的南瓜進(jìn)行抿壓。南瓜籽粒和細(xì)雜通過輥筒圓鋼圈的鋼筋縫隙落入籽粒清選機(jī)內(nèi)，破碎的南瓜皮和大的雜余從機(jī)體出口端排出。籽粒清選機(jī)由圓筒篩和嵌有按螺旋排列的橡膠板攪籽皮軸組成，進(jìn)入到籽粒清選機(jī)的南瓜籽粒在橡膠板抿壓下，細(xì)雜和南瓜果汁被排出機(jī)外，清潔后的南瓜籽粒被送入籽粒灌袋機(jī)內(nèi)。籽粒灌袋機(jī)內(nèi)設(shè)有籽粒提升裝置，將南瓜籽粒提升并灌入袋內(nèi)。

3 核心裝置的結(jié)構(gòu)與功能

3.1 攏瓜器的結(jié)構(gòu)與功能

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

1.攏瓜螺旋攪龍；2.減速箱；3.懸掛架；4.防護(hù)罩；5.動(dòng)力輸入箱；6.液壓桿圖2 攏瓜器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

3.2 撿瓜器的結(jié)構(gòu)與功能

撿瓜器主要由撿瓜驅(qū)動(dòng)輪、牽引架、液壓缸、起瓜柵欄和撿瓜齒釘?shù)冉M成(圖3)。其功能是拖拉機(jī)沿壟地行駛時(shí)，拉動(dòng)撿瓜驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)撿拾裝置的撿瓜齒釘也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。撿瓜齒釘在轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，將聚攏成條的南瓜扎起并回轉(zhuǎn)送至起瓜柵欄處，被起瓜柵欄翹出而滾落到南瓜破碎機(jī)內(nèi)。

1.撿瓜驅(qū)動(dòng)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

3.3 南瓜破碎裝置的結(jié)構(gòu)與功能

南瓜破碎裝置主要由機(jī)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(jī)內(nèi)的南瓜進(jìn)行破碎。南瓜破碎機(jī)設(shè)有阻瓜柵欄、南瓜破碎軸和四棱破碎齒。破碎軸帶動(dòng)四棱破碎齒高速旋轉(zhuǎn)對(duì)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(nèi)。

1.機(jī)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(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

3.4 南瓜籽粒分離機(jī)的結(jié)構(gòu)與功能

南瓜籽粒分離機(jī)主要由機(jī)架、籽粒分離機(jī)、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(jī)內(nèi)的破碎南瓜進(jìn)行籽粒與南瓜皮的清選與分離。籽粒分離機(jī)內(nèi)設(shè)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(zhuǎn)對(duì)破碎后的南瓜進(jìn)行抿壓。南瓜籽粒和細(xì)雜通過輥筒圓鋼圈的鋼筋縫隙落入籽粒清選機(jī)內(nèi)，破碎的南瓜皮和大的雜余從機(jī)體出口端排出。

1.機(jī)架；2.籽粒分離機(jī)；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(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

3.5 籽粒清選裝置的結(jié)構(gòu)與功能

籽粒清選裝置的結(jié)構(gòu)主要由傳動(dòng)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(jìn)料口和出料口組成(圖6)。其功能是將籽粒分離機(jī)分離出來的南瓜碎雜和籽粒進(jìn)一步分離清潔并注入籽粒灌袋裝置內(nèi)。進(jìn)入到籽粒清選裝置內(nèi)的南瓜碎雜和籽粒在旋轉(zhuǎn)軸的帶動(dòng)下，首先物料前推送入到清選滾筒內(nèi)，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(xì)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(jìn)入籽粒灌袋裝置內(nèi)。

1.傳動(dòng)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(jìn)料口；8.出料口圖6 籽粒清選裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

3.6 籽粒灌袋裝置的結(jié)構(gòu)與功能

籽粒灌袋裝置主要由固定底座、進(jìn)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(dòng)力傳動(dòng)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(nèi)設(shè)有螺旋攪龍推料軸，主動(dòng)力軸通過一對(duì)錐齒將動(dòng)力傳遞給螺旋攪龍推料軸并帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn)，從進(jìn)料口進(jìn)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(jìn)入包裝袋，實(shí)現(xiàn)了籽粒自動(dòng)灌袋的作用。

1.固定底座；2.進(jìn)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(dòng)力傳動(dòng)軸圖7 籽粒灌袋裝置的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

4 應(yīng)用前景

牽引式南瓜籽粒收獲機(jī)的研制成功，填補(bǔ)了黑龍江省南瓜聯(lián)合收獲機(jī)的空白，提升了黑龍江省南瓜籽粒收獲作業(yè)的機(jī)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(yè)的人工成本，提高了南瓜籽粒收獲作業(yè)效率。與傳統(tǒng)的南瓜籽粒脫粒機(jī)相比可節(jié)省人工7～8人·d-1，與自走式南瓜籽粒收獲機(jī)相比整機(jī)造價(jià)節(jié)省50%。產(chǎn)品投入市場(chǎng)后深受南瓜種植戶的好評(píng)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。