4H2型大蒜收获机的设计原理及运动特性分析.docx

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1、4H-2型大蒜收获机的设计原理及运动特性分析XXXXXXXXX摘要4H-2型大蒜收获机是作者根据中国大蒜的种植与生长特点自行研制的一种新型的大蒜收获机械。该收获机突破了以往机型挖掘铲与分离链相配合的传统工作方式，创建了摆动挖掘原理将挖掘与分离两大机构融为一体，实现了将大蒜的挖掘和除土依次完成；收获部件首次利用反平行四边形机构传动，实现了两工作部件的等角度、反方向摆动，使机架承受的侧向力相互平行，机组工作平稳；收获部件摆动前进，工作阻力小。其主要技术特点是功耗小、效率高、收获损失少、地下无残膜。整机结构紧凑，性能可靠，造价低，调整使用方便。该收获机已获国家专利（专利号:Z101221476.0）

2、,2003年和2004年分别荣获第七届山东省专利成果金奖和山东省科技进步二等奖。论述和分析了4H-2型大蒜收获机的组成、工作原理及主要部件的设计;同时建立了主要工作部件的运动学模型。在结构最优化的基础上，利用VB编程和SPSS软件描绘出了工作部件的代表性轨迹;并简述了4H-2型大蒜收获机的性能特点，为今后同类型大蒜收获机的研究提供了理论基础。关键词：大蒜收获机；设计原理；运动特性1 .引言大蒜是广泛栽培的主要经济作物,在世界生产和国际贸易中居于第二位。随着经济的全球化,大蒜生产无论对我国，还是对世界农业均起着重要的作用。但长期以来，我国大蒜收获环节基本都是靠人工完成的,劳动强度大,效率低下,制

3、约着我国的大蒜生产。近几年来,随着农村剩余劳动力的转移,大蒜播种机械的推广,大蒜收获与大蒜生产各环节之间的矛盾突出。实现大蒜收获过程的机械化作业已成为提高大蒜生产效益,增加农民收入的重要组成部分。大蒜收获机较大蒜挖掘犁在功能上有了进一步提高,实现了挖掘和果土分离的功能,但仍需人工或机械捡拾、集运、摘果。国外大蒜收获机械的研究起步较早,技术也比较先进，多采用两段收获法。较有代表性的是美国Courtesyof1i11istonMfg.Co.生产的1P2型大蒜收获机、荷兰MiChigan生产的PH-2型大蒜收获机及美国Ke11eyManufacturing公司生产的系列大蒜挖掘机,这些机型均采用挖掘

4、铲与分离链相组合的工作原理。我国对大蒜收获机的研制是从20世纪60年代开始的,起步较晚。又在20世纪70年代末80年代初从美国引进大蒜挖掘机的基础上得以发展起来。开始研制大蒜收获机以来,已有多种类型的样机或产品问世,如东风-69型、4HW-800型、4H-150型大蒜收获机等,实现了我国大蒜生产从传统的人力劳动到机械化的部分转变,在我国大蒜生产机械化的发展过程中起到了一定地积极地作用。其中实际应用的大蒜收获机型中除东风-69型是收获前人工割蔓外,其余都是带蔓收获。大蒜收获机中比较典型的是4HW系列大蒜挖掘机。该系列大蒜挖掘机可分别与之适应的8.811kW、1422kW、36.8kW等拖拉机配套

5、,可一次完成大蒜的挖掘、抖土、铺放等工序。2 传动系统的运动机理分析4H-2型大蒜收获机是目前应用推广较好的机械。该机械适应当前的种植体制,选用农村普遍应用的8.813kW小四轮拖拉机为配套动力，可与多功能大蒜播种覆膜机配套使用,是唯一可以将残膜同大蒜一起收起,减少地膜残余量的有效机械。但该收获机的主要参数未进行系统的优化设计与理论分析,特别是重要的传动部件没有进行最佳结构与运动参数的确定。工作时,有关参数需要逐步调试,影响大蒜收获机的性能与作业质量。为此,进一步从理论上研究4H-2型大蒜收获机，对其主要参数进行优化分析,对推动大蒜产业的发展具有重要意义。1限深轮2.万向节3.传动轴4、9立轴

6、5.长摆杆6.长连杆7.悬挂装置8.摆杆10、13收获部件11.偏心传动轮12.连杆14.胶带轮15.机架工作过程中，大蒜收获机在拖拉机的牵引下一方面前进,一方面动力通过拖拉机的动力输出轴、万向节2、传动轴3,带动偏心传动轮11以一定的速度转动;偏心胶带轮H则通过连杆12带动长摆杆5运动,随之带动长连杆6、摆杆8运动。由于长摆杆5、摆杆8分别通过立轴4、9与收获部件10、13紧密联接成一体,所以收获部件10、13,将随立轴4、9一起做同频率、反方向摆动。在收获过程中，两收获部件10、13摆动前进,依靠挖掘铲的运动将大蒜挖出并向后输送。由于挖掘铲后部连接的纵向分离栅条在不停地作扇形摆动,使得被挖

7、起的土壤和大蒜的混合体松碎。密度大的土壤在运动中从栅条间隙中落下;而密度小的大蒜荚果,在运动中上浮,实现了大蒜与土壤良好分离。随后大蒜植株继续向后归拢输送,最后整齐地平铺在挖掘后的地面。3 .主要工作部分的设计3.1 传动部分的设计为了克服传统的大蒜收获机的缺点，4H-2型大蒜收获机设计出一种新的结构。其铲子独特之处是和分离部件组合在一起,可以减少电力消耗，其单独部分和分离部件组合在一起,可以减少电力消耗,机器和收获损失的大小。传输和控制设备设计用于传输功率效率和调整方便。为了匹配拖拉机的功率8kW,。反平行四边形机制是这台机器的显著特点，它的波动角度相同但铲子相反的方向。机架两边框架相互平衡

8、。机器的稳定性是保证制造业的投资大大减少,这是大规模生产和推广的大蒜收获机中受益。3.2铲刀框架的设计当收割机工作领域有茂密的大蒜秸秆、大蒜的流动通道很容易堵塞,导致工作阻力增加,和大蒜分离是无效的,甚至是收割机无法继续工作。为解决这一问题,一半开放臂的结构创建了“铲刀框架和底部是铲刀。分别有两种形式,使大蒜茎很容易通过。3.3V带传动的设计根据工段的不同情况,收获的摆动频率部分应该调整和改变。因为这个原因，三角皮带传动采用了一步改变摆动频率更换三角皮带滑轮。优化后四连杆连接,带滑轮的大小,频率和摆动的范围更加合理。3.4设计网格的形状如果网格的截面形状是圆的，网格的连接点勺将被打破轻松地工作

9、。为了增加其anti-bent强度，“平”矩形截面网格已经选择和应用作了理论设计和实验分析。4.结束语在一个较长的时期内，中小型大蒜收获机械将是大蒜收获机市场上的主导产品。由于中国农机存在一个较长的调整期,大蒜的机械化收获也将经历从分段收获到联合收获的发展历程。(1)阐述了大蒜收获机传动部件的工作原理,提出了传动部件的主要结构参数对大蒜收获机械的性能影响。(2)通过传动部件的运动机理与参数分析,得到了该部件主要参数间的关系表达式与传动部件的运动规律,为进一步的分析研究提供了理论依据。(3)通过对4H-2型大蒜收获机传动机构的优化分析,简化了机构尺寸,提高了机构的性能与工作可靠性,同时为大蒜机械

10、研究提供了理论基础。其中，对空间曲柄摆杆传动机构的优化,提高了机械的传动效率,降低了生产成本。优化后的反平行四边形机构保证了该机工作的平稳性,减少了对连杆的调整,简化了机构,为收获机的安装、调试提供了方便。4H-2型大蒜收获机采用农村普遍的配套动力，损失率2%(一般5酚，收获效率比人工收获提高15倍,能适应最近几年大蒜铺膜播种机械化工艺,能够在收大蒜的同时将地膜收起,减少土壤污染,起到了很好的环保作用。其结构紧凑,性能可靠,主要性能指标已达到了国际先进水平。参考文献口段淑芬,胡文广.世界大蒜生产及贸易展望J中国农学通报，1990,6(2):2-25.陶寿祥.山东大蒜高产现状与展望J大蒜科技，1993(2):26-29.陈传强.大蒜收获机械有哪些W.中国农业电影电视中心,2002.山东省革命委员会农业机械管理局.场上机械M.济南：山东科学技术出版社，1999.赵铭,等.大蒜作业机具M.石家庄:河北人民出版社，1981.孙彦浩.大蒜生产栽培M.北京:金盾出版社,1991.山东省大蒜研究所.大蒜M.济南：山东科学技术出版社,1982