王治民 何磊 周艷 宋龍 朱賀 盧雨

摘要：針對葡萄枝條修剪量大、資源化利用率低、離園成本高等問題，設(shè)計(jì)一種集集條、撿拾、粉碎、收集作業(yè)為一體的葡萄枝條撿拾粉碎收集機(jī)。闡述整機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理，并結(jié)合葡萄枝條特性，設(shè)計(jì)與分析集條裝置、撿拾喂入裝置、粉碎裝置等關(guān)鍵部件。性能試驗(yàn)結(jié)果表明：在葡萄枝條平均含水率為60.5%的條件下，作業(yè)速度為1.4 km/h、粉碎軸轉(zhuǎn)速為2 280 r/min、喂入輥轉(zhuǎn)速為147 r/min時(shí)，撿拾率為95.41%，粉碎長度合格率為94.87%，機(jī)具作業(yè)性能穩(wěn)定、效果好，滿足葡萄枝條粉碎收集的作業(yè)要求。

關(guān)鍵詞：葡萄枝條；粉碎收集；撿拾率；粉碎長度合格率

中圖分類號：S224.29? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 文章編號：2095-5553 （2024） 03-0126-07

Design and experiment of grapevine stem picking and crushing collection machine

Wang Zhimin1， He Lei2， Zhou Yan2， Song Long2， Zhu He1， Lu Yu1

（1. School of Mechanical and Electrical Engineering， Shihezi University， Shihezi， 832000，China;2. Institute of Machinery and Equipment， Xinjiang Academy of Agricultural Reclamation， Shihezi， 832000， China）

Abstract：

Aiming at the problems of large pruning volume， low resource utilization rate， and high cost of leaving the orchard， a grape branch picking and crushing collection machine was designed ?by integrating harvesting， picking， crushing， and collection operations. The structure and working principle of the entire machine were explained， and key components such as the collection device， picking and feeding device， and crushing device were designed and analyzed based on the characteristics of grape branches. The performance test results show that under the condition of an average moisture content of 60.5% in grape branches， with a working speed of 1.4 km/h， a crushing shaft speed of 2280 r/min， and a feeding roller speed of 147 r/min， the picking rate is 95.41%， and the crushing length qualification rate is 94.87%. The operation performance of the machine is stable and effective， which can meet the requirements of grape branch crushing and collection.

Keywords：grape branches; crushing collection; pickup rate; crushing qualification rate

0 引言

新疆是全國重要的優(yōu)質(zhì)特色林果生產(chǎn)基地，2020年全國葡萄種植面積712.4khm2［1］，而新疆的葡萄種植面積達(dá)123 khm2 ［2］。葡萄修剪是葡萄生產(chǎn)管理重要措施之一，用于保持營養(yǎng)和果實(shí)生長之間的平衡［3］，僅在新疆地區(qū)，每年因修剪產(chǎn)生的葡萄殘枝高達(dá)100 kt［4］。目前果農(nóng)針對修剪后的葡萄枝條處理方式主要為堆積掩埋、就地焚燒、粉碎還園，這會導(dǎo)致枝條長時(shí)間堆積易引發(fā)火災(zāi)，存在安全隱患，而且堆積的枝條腐爛變質(zhì)，會滋生病原菌，引發(fā)蟲害，繼而威脅葡萄生長等問題［5］；選擇焚燒處理容易影響大氣環(huán)境，造成霧霾天氣，危害人們的身體健康；如果直接粉碎還園病蟲害基數(shù)大，使用藥劑對病菌、蟲卵徹底消殺較難，還需挖溝埋入土溝，然而枝葉發(fā)酵后會產(chǎn)生大量的熱，出現(xiàn)燒根現(xiàn)象。

葡萄枝條有效回收利用，不僅能夠避免上述問題，還能變廢為寶。葡萄枝葉營養(yǎng)價(jià)值較高，適口性好，是草食家畜優(yōu)質(zhì)廉價(jià)的飼料資源，同時(shí)還可作為食用菌培養(yǎng)基質(zhì)和生物燃料。而針對葡萄枝條有效利用設(shè)備的研究，國內(nèi)學(xué)者馬龍兵等［4］設(shè)計(jì)了一種移動式葡萄枝條粉碎還田機(jī)，該機(jī)由拖拉機(jī)驅(qū)動，通過進(jìn)料口人工喂入，通過錘片式粉碎裝置擊碎，后通過篩板篩分出合格的顆粒。國外針對葡萄枝條修剪后處理的裝備較多，意大利農(nóng)業(yè)和林業(yè)工程部（DIAF）與Nobili公司合作開發(fā)了的一種粉碎機(jī)［6］，該機(jī)通過三點(diǎn)懸掛裝置掛接在拖拉機(jī)后部，前部裝有拾取裝置，可以撿拾并輸送修剪廢棄物，之后粉碎物會被收集在存儲袋或者通過液壓油缸升降的存儲箱內(nèi)［7］。國內(nèi)葡萄枝條修剪后大多直接粉碎還田，較少進(jìn)行粉碎收集利用，一方面是因?yàn)橹l的處理需要相應(yīng)的收集、加工以及運(yùn)輸設(shè)備，而這些設(shè)備需要一定的資金投入；另一方面規(guī)模化的葡萄枝條回收利用需要可持續(xù)的市場需求和成熟的商業(yè)模式，而這些條件國內(nèi)尚未成熟。

針對上述問題，本文設(shè)計(jì)一種集集條、撿拾、粉碎、收集為一體的葡萄枝條粉碎處理裝備，保證葡萄園中修剪的枝葉粉碎、收集以及離園。

1 整機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 整機(jī)結(jié)構(gòu)

葡萄枝條撿拾粉碎收集機(jī)由懸掛裝置、集條裝置、喂入裝置、粉碎裝置、收集裝置等組成。集條裝置由一對指盤組成，可實(shí)現(xiàn)枝條的聚攏作用；喂入裝置由上下?lián)焓拜伣M成，由液壓泵驅(qū)動和鏈條傳動；粉碎裝置為錘爪式粉碎，由粉碎軸上的定刀和粉碎機(jī)體上的粉碎齒板組成；收集裝置具有液壓舉升裝置，可方便收集粉碎物料卸載。

整機(jī)方案確定后運(yùn)用SolidWorks 2020對各零部件進(jìn)行三維建模、虛擬裝配并導(dǎo)出工程圖，運(yùn)用AutoCAD 2019對工程圖進(jìn)行處理并出具二維圖紙進(jìn)行零部件加工。整機(jī)三維結(jié)構(gòu)如圖1所示。

拖拉機(jī)的下懸掛點(diǎn)安裝在牽引軸兩端的銷軸上，通過拖拉機(jī)懸掛液壓升降即可實(shí)現(xiàn)粉碎機(jī)前端的升降，粉碎作業(yè)時(shí)落下，運(yùn)輸時(shí)升起。拖拉機(jī)液壓泵將動力傳遞給粉碎機(jī)液壓馬達(dá)，再經(jīng)鏈傳動傳遞給撿拾輥。拖拉機(jī)的動力輸出軸經(jīng)傳動軸將動力傳遞到變速箱，之后再經(jīng)帶傳動傳遞給粉碎刀軸，實(shí)現(xiàn)物料的粉碎［8］。

機(jī)具作業(yè)時(shí)，滑板一直與地面接觸，由液壓馬達(dá)驅(qū)動的撿拾喂入輥將枝條撥入粉碎室內(nèi)，同時(shí)位于機(jī)具兩端的指盤在與地面接觸產(chǎn)生的摩擦力作用下轉(zhuǎn)動，將散落兩旁的枝條聚攏以減少漏撿，高速旋轉(zhuǎn)的刀軸帶動粉碎動刀與定刀配合將進(jìn)入粉碎室的枝條直接粉碎，較短小的粉碎物在隨粉碎軸轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的離心力及粉碎刀輥轉(zhuǎn)動形成的氣流作用下，通過排料管直接拋入收集箱內(nèi)部，由于大的粉碎物較重?zé)o法拋出繼續(xù)在粉碎室內(nèi)粉碎，當(dāng)收集箱內(nèi)碎枝裝滿時(shí)，將機(jī)具運(yùn)輸?shù)街付ㄎ恢?，打開收集箱升降控制開關(guān)，使收集箱升起一定角度，完成卸料。整機(jī)技術(shù)參數(shù)如表1所示。

2 關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)

2.1 集條裝置

集條裝置結(jié)構(gòu)如圖2所示。

機(jī)具作業(yè)時(shí)，彈齒與地面接觸引起摩擦，摩擦力帶動指盤旋轉(zhuǎn)，指盤做圓周運(yùn)動的離心力帶動葡萄枝條發(fā)生位置變化。處于機(jī)器邊緣的枝條隨指盤轉(zhuǎn)動逐漸向機(jī)具作業(yè)幅寬內(nèi)聚攏。本設(shè)計(jì)中彈齒彎角117°；彈齒直徑7 mm，集條裝置與拖拉機(jī)前進(jìn)方向呈“V”型布置。

2.2 喂入裝置

2.2.1 喂入裝置結(jié)構(gòu)

喂入裝置主要由上、下?lián)焓拜伣M成，上撿拾輥共有7片撿拾撥齒，相鄰撥齒的夾角為52°，間距180mm；下?lián)焓拜伖灿?3片撿拾撥齒，相鄰撥齒的夾角為28°、間距95mm，螺旋分布于撿拾輥圓周面上，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。撿拾撥齒上設(shè)計(jì)多個(gè)連續(xù)凹槽，有效提高粉碎機(jī)的撿拾率［9， 10］。

2.2.2 撿拾運(yùn)動軌跡分析

撿拾裝置工作時(shí)，撥齒與枝條接觸尖端隨撿拾輥?zhàn)鰣A周運(yùn)動，同時(shí)還沿拖拉機(jī)前進(jìn)方向做直線運(yùn)動。因此，撿拾撥齒尖端在粉碎機(jī)作業(yè)時(shí)的運(yùn)動是圓周與直線兩種運(yùn)動的合成，對其進(jìn)行理論分析，可確定與拖拉機(jī)牽引速度匹配關(guān)系，從而確定粉碎刀軸轉(zhuǎn)速。

喂入裝置具有上下?lián)焓拜?，上撿拾輥主要輔助喂入的作用，工作時(shí)與下?lián)焓拜伔聪虻绒D(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，因此只需對下?lián)焓拜伒倪\(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行分析。

撿拾撥齒尖端的絕對運(yùn)動由拖拉機(jī)作業(yè)速度Ve和回轉(zhuǎn)運(yùn)動線速度Vr兩種速度合成，其比值為旋耕速比λ，當(dāng)λ<1時(shí)，撿拾刀尖端的運(yùn)動軌跡是條無扣的短幅擺線；λ>1時(shí)，運(yùn)動軌跡為余擺線［11］，此時(shí)機(jī)具在作業(yè)時(shí)，才能夠?qū)ζ咸阎l有效撿拾，降低枝條漏撿率。由于撥齒回轉(zhuǎn)半徑設(shè)計(jì)尺寸為158 mm，該作業(yè)情況下拖拉機(jī)作業(yè)速度的范圍為1～3 km/h。由此存在關(guān)系如式（1）所示。

λ=VrV=ωRV=πnR30V>1（1）

式中：λ——旋耕速比；Vr——撿拾刀端點(diǎn)回轉(zhuǎn)線速度，m/s；V——拖拉機(jī)作業(yè)速度，m/s；R——撿拾撥齒尖端的回轉(zhuǎn)半徑，m；ω——撿拾輥角速度，rad/s；n——撿拾輥轉(zhuǎn)速，r/min。

代入數(shù)據(jù)可求得撿拾輥轉(zhuǎn)速ω，換算得撿拾輥轉(zhuǎn)速n＞50.3 r/min。

如圖4所示，以機(jī)具前進(jìn)方向?yàn)閤軸，以豎直方向?yàn)閥軸，以撿拾輥旋轉(zhuǎn)中心O為坐標(biāo)原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系xOy，t時(shí)刻撿拾撥齒尖端的運(yùn)動軌跡方程如式（2）所示。

x=Rsinωt+Vty=－Rcosωt（2）

根據(jù)軌跡方程在坐標(biāo)系中繪制出λ>1條件下的撥齒尖端A的運(yùn)動軌跡如圖4所示。

枝條漏撿區(qū)域BCD面積的大小直接影響枝條撿拾率，從而影響枝條的粉碎質(zhì)量。通過分析幾何關(guān)系得出漏撿高度h、漏撿距離l與撿拾輥轉(zhuǎn)速ω的關(guān)系［12］。

h=R1－cos15πVπRn+30Vl=πVω=30Vn（3）

如圖5所示，秸稈漏撿區(qū)域BCD可近似為三角形，因此可得枝條漏撿面積如式（4）所示。

S=12hl=15VRn1－cos15πVπRn+30V（4）

式中：S——枝條漏撿面積，m2。

由式（4）可知，當(dāng)撿拾撥齒回轉(zhuǎn)半徑R、拖拉機(jī)作業(yè)速度V一定時(shí)，枝條漏撿面積隨撿拾輥轉(zhuǎn)速的增大而減?。恢l漏撿面積是影響枝條撿拾率的關(guān)鍵因素，漏檢面積越小，撿拾率越高。但轉(zhuǎn)速過大會增加動力消耗，因此綜合考量最終確定撿拾輥轉(zhuǎn)速為147 r/min。

2.3 粉碎裝置

粉碎裝置是粉碎機(jī)的核心工作部件，主要由粉碎齒板、錘爪、粉碎刀軸、定刀等組成，其結(jié)構(gòu)如圖5所示。

2.3.1 動刀的選擇

粉碎機(jī)刀具性能的優(yōu)劣將直接影響整機(jī)的可靠性和作業(yè)效果［1317］。目前，枝條粉碎機(jī)刀片主要有3種類型［1822］：直刀型、Y型或L型、錘爪型。直刀型、Y型或L型刀具相較于錘爪有制造簡單、功率消耗較低的特點(diǎn)，但也有易磨損、壽命低的特點(diǎn)。錘爪式刀具主要是通過其較大的慣性力搗碎、撕剪枝條，粉碎效果較好，錘爪式刀具還具有強(qiáng)度高、耐磨的特點(diǎn)，即使在有碎石進(jìn)入粉碎室的情況下，仍有較高的壽命［20］。故最終刀具選用錘爪式，材料選用65Mn。

2.3.2 動刀數(shù)量

對于粉碎機(jī)來說，錘爪數(shù)量對粉碎裝置運(yùn)行穩(wěn)定性、使用壽命、作業(yè)效率都有一定程度的影響。錘爪數(shù)量過多，功率消耗變大；數(shù)量太少，撿拾率降低，影響作業(yè)效果，因此需要選取一個(gè)合適的錘爪數(shù)目。參考農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，通過式（5）可確定錘爪數(shù)目［22， 23］。

c=NL′（5）

式中：c——刀具密度，片/mm；N——粉碎動刀數(shù)量，個(gè)；L′——粉碎機(jī)作業(yè)幅寬，mm。

錘爪式粉碎刀具數(shù)量通常為N取3n，n為錘爪的數(shù)量，刀具密度c一般取0.20～0.40片/cm，本機(jī)作業(yè)寬度1 300 mm，代入式（5），求出錘爪數(shù)量n為9～18片，在保證粉碎效果的前提下，盡可能降低作業(yè)能耗，并綜合考量刀具布置要求，最終選定錘爪數(shù)量為16片。

2.3.3 動刀的排布

刀輥?zhàn)鳛榉鬯樵O(shè)備的核心部件，其高速旋轉(zhuǎn)會產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動，是設(shè)備振動的主要來源。刀輥（包括刀軸、刀具及附件）的振動會給整個(gè)設(shè)備帶來一系列的損害，例如懸掛架和機(jī)罩的開裂、皮帶（或鏈條）失效，這不僅會影響粉碎效果，而且會對作業(yè)人員帶來很大的安全隱患。刀輥、傳動系統(tǒng)以及作業(yè)環(huán)境等因素都是粉碎裝置的振動來源。而合理的刀具布置是影響設(shè)備振動的一個(gè)關(guān)鍵因素［24］。

刀具常用的排列方式有螺旋線排列、對稱排列、交錯(cuò)排列、對稱交錯(cuò)排列［22］，經(jīng)查閱資料對比后，對稱交錯(cuò)排列具有一定的優(yōu)勢，其刀具軌跡均勻不重復(fù)，由于其排列左右對稱，易到達(dá)動平衡，可以將機(jī)具的振動大幅降低［2529］，因此本機(jī)刀具采用對稱交錯(cuò)的布置方式。本機(jī)粉碎刀軸上共有16片錘爪，錘爪在對稱軸兩側(cè)軸向均勻分布，且左右對稱；將粉碎軸端面圓周分為8等份，等分后刀軸的每條母線上布置兩把刀具，且排布時(shí)保證相鄰的錘爪相位角大于60°。將粉碎刀軸曲面展開成平面后，如圖6所示。

2.3.4 粉碎過程中錘爪受力分析

錘爪在工作時(shí)高速旋轉(zhuǎn)，離心力的作用使得錘爪近似保持在徑向位置。在進(jìn)行葡萄枝條的粉碎時(shí)，錘爪的端部會受到均勻的切割阻力F1，部分動能用作克服該切割阻力，從而使錘爪產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)角θ［21， 30］，如圖7所示。

忽略銷軸與錘爪的摩擦力，錘爪相對于O1點(diǎn)產(chǎn)生力矩的力主要有離心力F2、重力mg、切削阻力F1，對應(yīng)的力臂為L、L1sinθ、L2，忽略錘爪厚度，分析可得

L2=L3cosθ（6）

M1=F1L2=F1L3cosθ（7）

M2=mgL1sinθ（8）

M3=F2L=mωd2R1L（9）

式中：L3——錘爪長度；M1 ——切削阻力力矩；M2 ——重力力矩；M3 ——離心力力矩；ωd ——錘爪轉(zhuǎn)動角速度；R1 ——錘爪質(zhì)心回轉(zhuǎn)半徑。

由三角形相似得

LL1sinθ=R2R1（10）

錘爪相對于銷軸中心O1點(diǎn)力矩平衡方程為

F1L3cosθ=mgL1sinθ+mωd2R2L1sinθ（11）

整理得

tanθ=F1mL1L3（g+ωd2R2）（12）

式中：g——重力加速度。

錘爪工作時(shí)，若偏角θ過大會降低粉碎質(zhì)量。根據(jù)式（12）可知：

（1）增大錘爪質(zhì)量m，偏角θ將變小，有利于枝條的粉碎。但隨著錘爪質(zhì)量的增加，單位時(shí)間燃油消耗量隨之也相應(yīng)增加，因此需要選擇合適的錘爪寬度和厚度以改變質(zhì)量，本文參照已有的枝條粉碎機(jī)，取錘爪平均厚度18 mm，平均寬度97 mm；

（2）L1/L3比值增加時(shí)，偏角θ將變小。這表明錘爪質(zhì)心越靠近刀口端，錘爪工作偏角越小，因此可將錘爪設(shè)計(jì)成銷軸端小刀口端大的結(jié)構(gòu)。綜合考慮到錘爪結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求，銷軸端寬度取為85 mm，刀口端的寬度為145 mm;

（3）提高刀軸角速度ωd，工作偏角θ減小，但單位時(shí)間燃油消耗量相應(yīng)增加，同時(shí)對動平衡要求較高，因此需要選擇一個(gè)合適的角速度，即刀軸的轉(zhuǎn)速。

2.3.5 動刀轉(zhuǎn)速的確定

動刀回轉(zhuǎn)半徑和粉碎刀軸轉(zhuǎn)速是粉碎機(jī)的重要結(jié)構(gòu)和運(yùn)動參數(shù)。其對粉碎機(jī)的粉碎效果和運(yùn)行的平穩(wěn)性有關(guān)鍵影響。為滿足無支撐切割的要求，應(yīng)使動刀線切割速度v1≥48 m/s［31］。本機(jī)設(shè)計(jì)動刀回轉(zhuǎn)半徑R0為280 mm，動刀回轉(zhuǎn)半徑和粉碎刀軸轉(zhuǎn)速關(guān)系式如式（13）所示。

v1=πndR030×10-3（13）

式中：v1 ——?jiǎng)拥毒€切割速度，m/s；nd ——粉碎刀軸轉(zhuǎn)速，r/min；R0 ——?jiǎng)拥痘剞D(zhuǎn)半徑，mm。

計(jì)算得到粉碎刀軸轉(zhuǎn)速為1638r/min。綜合考慮枝條的韌性及相關(guān)因素，故確定nd＞1638r/min。

3 試驗(yàn)與分析

3.1 試驗(yàn)條件

為考察粉碎機(jī)的性能指標(biāo)是否符合實(shí)際生產(chǎn)要求，于2023年10月在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第五師八十三團(tuán)葡萄試驗(yàn)田進(jìn)行田間試驗(yàn)，如圖8所示。試驗(yàn)對象為釀酒葡萄修剪枝條，葡萄園種植行距4 m，枝條平均含水率為60.5%，直徑≤60 mm。測量儀器：標(biāo)桿、皮卷尺、游標(biāo)卡尺、臺稱、電子秤、烘干箱。

3.2 試驗(yàn)方案

作業(yè)前在試驗(yàn)地塊中選取15個(gè)測區(qū)（選點(diǎn)應(yīng)避開地邊和地頭）分三組進(jìn)行試驗(yàn)，每個(gè)測區(qū)測試時(shí)不得改變機(jī)具作業(yè)狀態(tài)。單個(gè)測區(qū)長度不少于5 m。試驗(yàn)前，將試驗(yàn)區(qū)前后留有不少于3 m的穩(wěn)定區(qū)。

測量并計(jì)算每個(gè)測試區(qū)的面積并記錄，并對測區(qū)內(nèi)枝條進(jìn)行稱重，粉碎試驗(yàn)后，撿拾作業(yè)時(shí)漏撿的枝條并稱其重量，按式（14）對撿拾率進(jìn)行計(jì)算。

φ=m－m1m×100%（14）

式中：φ——撿拾率，%；m——測區(qū)內(nèi)枝條總質(zhì)量，kg；m1——測區(qū)內(nèi)漏撿枝條總質(zhì)量，kg。

撿拾粉碎機(jī)作業(yè)后，將單個(gè)測區(qū)內(nèi)漏撿枝條與所有粉碎長度合格的枝條進(jìn)行收集稱重（參照GB/T 24675.6—2021《保護(hù)性耕作機(jī)械》，粉碎后枝條長度<150 mm為合格）。按式（15）計(jì)算合格率。

μ=m－m1－m2m－m1×100%（15）

式中：μ——粉碎長度合格率，%；m2——測區(qū)內(nèi)粉碎不合格枝條總質(zhì)量，kg。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

試驗(yàn)結(jié)果如表2所示，在葡萄枝條平均含水率60.5%的條件下，作業(yè)速度為1.4 km/h、粉碎軸轉(zhuǎn)速為2 280 r/min、喂入輥轉(zhuǎn)速為147 r/min時(shí)，撿拾率95.41%，粉碎長度合格率94.87%，機(jī)具作業(yè)性能穩(wěn)定、效果良好，滿足葡萄枝條粉碎收集的作業(yè)要求。

4 結(jié)論

1） 針對葡萄枝條修剪量大資源化利用率低、離園成本高等問題，設(shè)計(jì)一種集集條、撿拾、粉碎、收集作業(yè)為一體的葡萄枝條撿拾粉碎收集機(jī)，闡述整機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理，并結(jié)合葡萄枝條特性，設(shè)計(jì)與分析集條裝置、撿拾喂入裝置、粉碎裝置等關(guān)鍵部件。該機(jī)可滿足葡萄園修剪后的枝條高效離園作業(yè)，實(shí)現(xiàn)枝條資源化有效利用。

2） 通過對粉碎時(shí)錘爪的受力分析，得出影響枝條粉碎質(zhì)量的關(guān)鍵因素，并確定粉碎刀軸轉(zhuǎn)速臨界值為1 638 r/min；通過對撿拾撥齒運(yùn)動軌跡分析，得出枝條漏撿面積與撿拾輥轉(zhuǎn)速的關(guān)系，確定撿拾輥轉(zhuǎn)速為147 r/min。

3） 田間性能試驗(yàn)表明，在葡萄枝條平均含水率為60.5%的條件下，作業(yè)速度為1.4 km/h、粉碎軸轉(zhuǎn)速為2 280 r/min、喂入輥轉(zhuǎn)速為147 r/min時(shí)，撿拾率為95.41%，粉碎長度合格率為94.87%，機(jī)具作業(yè)性能穩(wěn)定、效果良好，滿足葡萄枝條粉碎收集的作業(yè)要求。

參 考 文 獻(xiàn)

［1］中華人民共和國國家統(tǒng)計(jì)局. 中國統(tǒng)計(jì)年鑒2021［M］. 北京： 中國統(tǒng)計(jì)出版社， 2021.

［2］新疆維吾爾自治區(qū)統(tǒng)計(jì)局. 新疆統(tǒng)計(jì)年鑒2021［M］. 北京： 中國統(tǒng)計(jì)出版社， 2021.

［3］Cetin E， Altinz D， Taran E， et al. Chemical composition of grape canes ［J］. Industrial Crops and Products， 2011， 34（1）： 994-998.

［4］馬龍兵， 張杰， 李景彬， 等. 葡萄殘枝粉碎機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究［J］. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2016， 44（6）： 300-302， 312.Ma Longbing， Zhang Jie， Li Jingbin， et al. Design and test research of grape branch debris pulverizer ［J］. Journal of Anhui Agricultural Sciences， 2016， 44（6）： 300-302， 312.

［5］殷姿. 不同C/N和菌劑處理對葡萄修剪枝條堆肥效果的影響［D］. 銀川： 寧夏大學(xué)， 2016.Yin Zi. Effects of different C/N ratio and microbial agents on the vine pruning stalks composting ［D］. Yinchuan： Ningxia University， 2016.

［6］Recchia L， Daou M， Rimediotti M， et al. New shredding machine for recycling pruning residuals ［J］. Biomass & Bioenergy， 2009， 33（1）： 149-154.

［7］馮曉靜， 袁野， 李建平， 等. 葡萄冬季修剪枝條處理技術(shù)及設(shè)備研究現(xiàn)狀［J］. 中外葡萄與葡萄酒， 2022（1）： 71-75.Feng Xiaojing， Yuan Ye， Li Jianping， et al. Research status of vineyard prune residues disposal technology and equipment ［J］. Sino-Overseas Grapevine & Wine， 2022（1）： 71-75.

［8］王天果， 程興田， 潘衛(wèi)云， 等. 馬鈴薯莖葉青貯機(jī)械化收獲技術(shù)研究與展望［J］. 中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)， 2022， 43（8）：82-89.Wang Tianguo， Cheng Xingtian， Pan Weiyun， et al. Research and prospect on mechanized harvesting technology of potato stalks and leaves silage ??［J］. Journal of Chinese Agricultural Mechanization， 2022， 43（8）： 82-89.

［9］張杰. 密植棗園枝條粉碎還田裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究［D］. 石河子： 石河子大學(xué)， 2018.Zhang Jie. Design and experimental research on crushing and returning device for close planting jujube branches ［D］. Shihezi： Shihezi University， 2018.

［10］李寧. 滾刀式果園枝條粉碎裝置的設(shè)計(jì)與研究［D］. 石河子： 石河子大學(xué)， 2022.Li Ning. The design and research of the cutter-type orchard branch crushing device ［D］. Shihezi： Shihezi University， 2022.

［11］蒲永鋒. 9YG-2.0型圓捆打捆機(jī)撿拾粉碎裝置參數(shù)設(shè)計(jì)與仿真分析［D］. 長春： 吉林大學(xué)， 2015.Pu Yongfeng. Parameter design and simulation analysis on pick-crushing device of 9YG-2.0 round baler ［D］. Changchun： Jilin University， 2015.

［12］劉鵬， 何進(jìn)， 李艷潔， 等. 異速對輥式玉米秸稈粉碎還田裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn)［J］. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2020， 36（14）：69-79.Liu Peng， He Jin， Li Yanjie， et al. Design and experiment of double rollers maize stalk chopping device with different rotation speeds ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2020， 36（14）： 69-79.

［13］毛罕平， 陳翠英. 秸稈還田機(jī)工作機(jī)理與參數(shù)分析［J］. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 1995， 11（4）： 62-66.Mao Hanping， Chen Cuiying. Working mechanism and parameters determination of field straw chopper ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 1995， 11（4）： 62-66.

［14］賈洪雷， 馬成林， 劉楓， 等. 秸稈與根茬粉碎還田聯(lián)合作業(yè)工藝及配套機(jī)具［J］. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)， 2006， 36（11）： 46-49.Jia Honglei， Ma Chenglin， Liu Feng， et al. Study on technology and matching machine for stalk/stubble breaking and mulching combined operation ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Machinery， 2006， 36（11）： 46-49.

［15］張居敏， 賀小偉， 夏俊芳， 等. 高茬秸稈還田耕整機(jī)功耗檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)［J］. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2014， 30（18）： 38-46.Zhang Jumin， He Xiaowei， Xia Junfang， et al. Design and field experiment of power consumption measurement system for high stubble returning and tillage machine ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2014， 30（18）： 38-46.

［16］Jia Honglei， Wang Lichun， Li Chunsheng， et al. Combined stalk-stubble breaking and mulching machine ［J］. Soil and Tillage Research， 2010， 107（1）： 42-48.

［17］Zhang Lijuan， Geng Lingxin， Shi Qingxiang. A study for performance of corn straw smashing device ［J］. Applied Mechanics and Materials， 2012， 184： 645-648.

［18］孟海波， 韓魯佳， 劉向陽， 等. 秸稈揉切機(jī)用刀片斷裂失效分析［J］. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)， 2004， 35（4）： 51-54.Meng Haibo， Han Lujia， Liu Xiangyang， et al. Study on fracture failure of cutters used in a 9RZ-60 model rubbing and cutting machine ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Machinery， 2004， 35（4）： 51-54.

［19］賈洪雷， 姜鑫銘， 郭明卓， 等. V-L型秸稈粉碎還田刀片設(shè)計(jì)與試驗(yàn)［J］. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2015， 31（1）： 28-33.Jia Honglei， Jiang Xinming， Guo Mingzhuo， et al. Design and experiment of V-L shaped smashed straw blade ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2015， 31（1）： 28-33.

［20］付雪高， 李明， 盧敬銘， 等. 秸稈粉碎還田機(jī)甩刀的研究進(jìn)展［J］. 中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)， 2011（1）： 83-87.Fu Xuegao， Li Ming， Lu Jingming， et al. Research on the cutter of straw crushing machine to field ［J］. Journal of Chinese Agricultural Mechanization， 2011（1）： 83-87.

［21］李明， 王金麗， 鄧怡國， 等. 1GYF-120 型甘蔗葉粉碎還田機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)［J］. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2008， 24（2）： 121-126.Li Ming， Wang Jinli， Deng Yiguo， et al. Structural design and experiment on sugarcane leaf shattering and returning machine ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2008， 24（2）： 121-126.

［22］中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院. 農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊［M］. 北京： 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社， 2007.

［23］白雪衛(wèi)， 郝巖， 白鑫， 等. 自走式秸稈制粒機(jī)撿拾裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn)［J］. 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2021， 52（6）： 697-707.Bai Xuewei， Hao Yan， Bai Xin， et al. Design and experiment on picking-up device of mobile straw pelleter ［J］. Journal of Shenyang Agricultural University， 2021， 52（6）： 697-707.

［24］李慶軍， 李雙福. 秸稈切碎還田機(jī)刀具布置的研究［J］. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)， 2001， 32（4）： 124-125.

［25］褚斌， 齊自成， 孫立剛， 等. 用于藤莖類秸稈的大型立式粉碎機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)［J］. 中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)， 2021， 42（1）： 93-100.Chu Bin， Qi Zicheng， Sun Ligang， et al. Design and test of large vertical crusher for cane stalk ［J］. Journal of Chinese Agricultural Mechanization， 2021， 42（1）： 93-100.

［26］呂金慶， 劉志峰， 王鵬榕， 等. 驅(qū)動式碎土除草多功能馬鈴薯中耕機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)［J］. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2019， 35（10）： 1-8.Lü Jinqing， Liu Zhifeng， Wang Pengrong， et al. Design and experiment of driving-type crushing-weeding multi-functional potato cultivator ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2019， 35（10）： 1-8.

［27］劉尚坤， 劉超， 張秀花， 等. 聯(lián)合整地機(jī)勻土旋平刀輥設(shè)計(jì)與試驗(yàn)［J］. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2022， 38（17）： 1-9.Liu Shangkun， Liu Chao， Zhang Xiuhua， et al. Design and tests of the soil moving and leveling blade roller for combined tilling machines ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2022， 38（17）： 1-9.

［28］張慧明， 陳學(xué)庚， 顏利民， 等. 隨動式秸稈還田與殘膜回收聯(lián)合作業(yè)機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)［J］. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2019， 35（19）： 11-19.Zhang Huiming， Chen Xuegeng， Yan Limin， et al. Design and test of master-slave straw returning and residual film recycling combine machine ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2019， 35（19）： 11-19.

［29］張寶昌， 胡培杰， 陳為鵬， 等. 寬苗帶小麥免耕施肥播種機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)［J］. 中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)， 2022， 43（2）： 22-27.Zhang Baochang， Hu Peijie， Chen Weipeng， et al. Design and experiment of no-tillage fertilizer planter for wheat with wide seedling belt ［J］. Journal of Chinese Agricultural Mechanization， 2022， 43（2）： 22-27.

［30］王斌斌， 曹衛(wèi)東， 張進(jìn)疆. 香蕉假莖還田機(jī)的設(shè)計(jì)［J］. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備， 2006（12）： 44-47.

［31］徐元昌. 流體傳動與控制［M］. 上海： 同濟(jì)大學(xué)出版社， 1998.

基金項(xiàng)目：新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才計(jì)劃（2020CB031）；新疆農(nóng)墾科學(xué)院創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)（NCG202302）

第一作者：王治民，男，1997年生，山西大同人，碩士研究生；研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)機(jī)械化工程。E-mail： 2475484110@qq.com

通訊作者：何磊，男，1985年生，河南周口人，研究員，碩導(dǎo)；研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)與性能試驗(yàn)。E-mail： 123893162@qq.com