王宏章

[摘 要] 廢舊滴灌帶撿拾機(jī)是大面積推廣、應(yīng)用滴灌技術(shù)的關(guān)鍵機(jī)械裝備，本文結(jié)合本地區(qū)農(nóng)作物的種植特點(diǎn)，闡述了滴灌帶回收設(shè)備的設(shè)計(jì)思路、技術(shù)難點(diǎn)、整機(jī)結(jié)構(gòu)、主要技術(shù)參數(shù)、工作原理。本設(shè)備的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)為采用相應(yīng)的機(jī)構(gòu)解決了卷好的滴灌帶的打捆問(wèn)題，避免了卷好的滴灌帶拆卸后的松散現(xiàn)象；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的排管機(jī)構(gòu)保證滴灌帶在卷筒上排列緊而整齊。主要技術(shù)參數(shù)為：撿拾行數(shù)2行；配套動(dòng)力≥14.7kw：作業(yè)速度2～4km/h。

[關(guān)鍵詞] 農(nóng)田環(huán)保 滴灌帶 研究設(shè)計(jì) 撿拾機(jī) 技術(shù)參數(shù)

[中圖分類號(hào)] S23 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1003-1650 （2015）06-0224-01

我國(guó)自20世紀(jì)80年代開(kāi)始研究和推廣噴灌、移動(dòng)式噴灌等新技術(shù)，隨著技術(shù)的不斷完善改進(jìn)，滴灌形式的出現(xiàn)，簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的解決了農(nóng)田干旱的問(wèn)題，滴灌屬于最先進(jìn)的精細(xì)灌溉，最早使用該技術(shù)的是以色列，自動(dòng)化程度高，對(duì)土壤和地形的適應(yīng)性強(qiáng)，灌水均勻度達(dá)80%-90%以上，實(shí)踐表明：采用噴灌技術(shù)比明渠澆水灌溉節(jié)水70%，而采用滴灌技術(shù)又比噴灌節(jié)水30%，節(jié)能達(dá)55%～60%。故近年來(lái)在我國(guó)（特別是干旱，缺水的北方和西部地區(qū)）推廣力度較大。為了保證農(nóng)田環(huán)保，隨之而來(lái)殘留在農(nóng)田里的廢舊滴灌帶的撿拾已成為頭疼問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)滴灌各個(gè)環(huán)節(jié)操作的機(jī)械化勢(shì)在必行，廢舊滴灌帶的撿拾是重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，目前回收滴灌帶全靠人工，勞動(dòng)強(qiáng)度大、費(fèi)工時(shí)、撿拾成本大，嚴(yán)重影響此技術(shù)的推廣應(yīng)用，因此，有必要研制一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、操作方便、適用性強(qiáng)的滴灌帶回收設(shè)備。

1 設(shè)計(jì)思路與技術(shù)難點(diǎn)

1.1 設(shè)計(jì)思路

1.1.1滴灌帶回收設(shè)備配套動(dòng)力為輪式拖拉機(jī)，配套動(dòng)力為12馬力四輪拖拉機(jī)，運(yùn)輸時(shí)由拖拉機(jī)懸掛；工作時(shí)仍然懸掛在拖拉機(jī)上，通過(guò)控制離合器，由帶傳動(dòng)和萬(wàn)向節(jié)將拖拉機(jī)的動(dòng)力傳到卷筒及排管機(jī)構(gòu)。

1.1.2為回收滴灌帶和為方便滴灌帶循環(huán)再利用，必須設(shè)計(jì)纏繞滴灌帶的圓柱形卷筒。

1.1.3為使滴灌帶在卷筒上排列整齊，且有一定緊度，必須設(shè)計(jì)排帶機(jī)構(gòu)。

1.1.4設(shè)計(jì)的滴灌帶回收設(shè)備應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，回收率高，工作可靠，不損傷滴灌帶，整機(jī)造價(jià)低。

1.2 技術(shù)難點(diǎn)

1.2.1確保滴灌帶在卷筒上排列基本整齊且有一定緊度的排帶機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

1.2.2整機(jī)適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)能回收不同廠家生產(chǎn)的不同規(guī)格的滴灌帶，且不受地面狀況的影響，可直接在有莖稈的地里回收，也可在莖稈粉碎還田后的地里回收，并為來(lái)年再次使用做準(zhǔn)備。

1.2.3滴灌帶在卷筒上卷滿后拆卸工序應(yīng)安全方便。

2 結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1 整機(jī)結(jié)構(gòu)

圖1 農(nóng)田滴灌帶回收設(shè)備整機(jī)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖

1.導(dǎo)向頭1部裝2.拉桿1焊合3.卡板4.拉板2焊合5.帶輪擋片6.后帶輪7.圓盤(pán)焊合8.導(dǎo)向頭2部裝9.導(dǎo)向架焊合10.中帶輪11.卷筒部裝12.機(jī)架焊合13.前帶輪14.牽引架焊合15.萬(wàn)向節(jié)16.離合器17.連接管軸18.導(dǎo)向架U型卡19.減速器20滑道部裝

滴灌帶回收設(shè)備由機(jī)架、懸掛架、卷筒及排管機(jī)構(gòu)等組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2 工作原理

工作時(shí)，滴灌帶回收設(shè)備懸掛在拖拉機(jī)的后面，拖拉機(jī)前進(jìn)，控制離合器，拖拉機(jī)動(dòng)力通過(guò)萬(wàn)向節(jié)和三角帶傳到卷筒上，實(shí)現(xiàn)卷筒；另一路通過(guò)三角帶和減速器將動(dòng)力傳到排帶機(jī)構(gòu)，使滴灌帶整齊且有一定緊度纏繞在卷筒上。當(dāng)工作到一定程度，卷筒上的滴灌帶纏繞直徑變大，因此纏繞速度變快，可能出現(xiàn)纏繞速度大于四輪車(chē)的前進(jìn)速度，為了避免扯斷滴灌帶的現(xiàn)象，這時(shí)候應(yīng)該適當(dāng)加快四輪車(chē)的前進(jìn)速度。

2.3 主要技術(shù)參數(shù)

外形尺寸/mm（長(zhǎng)×寬×高）： 1054×960×630

收管行數(shù)/行：2

配套動(dòng)力/kW：≥14.7

作業(yè)速度/km·h ：2—4

3 主要部件及參數(shù)的確定

3.1 卷筒的設(shè)計(jì)

為回收滴灌帶和為來(lái)年鋪放做準(zhǔn)備，必須設(shè)計(jì)纏繞滴灌帶的圓柱形卷筒，當(dāng)?shù)喂鄮г诰硗采侠p滿后，卷好的滴灌帶拆卸應(yīng)方便，并且應(yīng)能保證在拆卸后不松散，所以，應(yīng)在拆卸前對(duì)已卷好的滴灌帶打捆，對(duì)此，卷筒設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和拆卸過(guò)程如圖2所示

圖2卷筒機(jī)構(gòu)圖解

3.2 排管機(jī)構(gòu)曲柄轉(zhuǎn)數(shù)確定

目前市場(chǎng)上的拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)數(shù)大多都是540轉(zhuǎn)/分，設(shè)計(jì)動(dòng)力輸出的帶輪半徑R0=120mm=R2 ，傳動(dòng)帶輪R3=R1=500mm。根據(jù)轉(zhuǎn)數(shù)和帶輪半徑成反比，即R0/R1=500/120=R2/R3=n1/n0=n3/n2，將數(shù)值代入公式n3=32轉(zhuǎn)/分，即卷筒軸的轉(zhuǎn)數(shù)是32轉(zhuǎn)/分。

排管機(jī)構(gòu)曲柄轉(zhuǎn)數(shù)應(yīng)根據(jù)卷筒的轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)確定，在工作時(shí)，為了保證滴灌帶不在卷筒上重疊纏繞，所以，卷筒每轉(zhuǎn)一圈時(shí)，曲柄滑塊沿卷筒軸向方向應(yīng)移動(dòng)一個(gè)滴灌帶寬度的距離，根據(jù)這個(gè)來(lái)確定曲柄轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)數(shù)。排管機(jī)構(gòu)的工作原理如圖3所示。

圖3 排管機(jī)構(gòu)工作原理示意圖

已知條件：曲柄輪直徑AB=AE=350mm；連桿長(zhǎng)ED=BC=500mm；滴灌帶寬度CD=32mm；卷筒轉(zhuǎn)數(shù)32轉(zhuǎn)/分。

滴灌帶卷筒轉(zhuǎn)一圈時(shí)，滑塊的走過(guò)的距離應(yīng)是等于滴灌帶的寬度CD，假如曲柄連桿起始階段曲柄和連桿處于同一線上，即圖中曲柄AE和連桿ED處于同一線上，當(dāng)卷筒轉(zhuǎn)一圈時(shí)，曲柄和連桿轉(zhuǎn)到圖中位置即曲柄AB和連桿BC。

其中AC=AE+ED-CD=643mm

將數(shù)值代入公式 計(jì)算得出 cosα=0.8624 α=arccos0.8624=30°

也就是說(shuō)卷筒轉(zhuǎn)一圈，排管機(jī)構(gòu)曲柄轉(zhuǎn)30°，卷筒轉(zhuǎn)數(shù)是32轉(zhuǎn)/分，由此計(jì)算得出排管機(jī)構(gòu)的曲柄轉(zhuǎn)數(shù)是2.6轉(zhuǎn)/分。

以上從理論上闡述了滴灌帶回收設(shè)備的設(shè)計(jì)思路，理論上的完善還需實(shí)踐來(lái)驗(yàn)證，所以還需對(duì)該設(shè)備進(jìn)行樣機(jī)制造、試驗(yàn)、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題再繼續(xù)改進(jìn)，使之成為性能可靠的產(chǎn)品。

4 應(yīng)用前景

目前，解決農(nóng)田農(nóng)作物干旱問(wèn)題的發(fā)展趨勢(shì)是滴灌，尤其是在北方干旱的地區(qū)，因此，滴灌技術(shù)的機(jī)械化發(fā)展勢(shì)在必行，現(xiàn)在很多地方還采用人工的方法來(lái)收集廢舊的滴灌帶或者不回收直接放在地里，這樣不但生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且造成污染，影響土壤環(huán)境質(zhì)量，使農(nóng)作物減產(chǎn)。由于種種原因，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高的滴灌帶回收設(shè)備還不能普及和推廣，本文設(shè)計(jì)的這種滴灌帶回收設(shè)備正是順應(yīng)了這種要求。整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，造價(jià)低，實(shí)用性強(qiáng)，一般的機(jī)械廠均可生產(chǎn)，有廣大的市場(chǎng)前景。

參考文獻(xiàn)

[1]機(jī)械設(shè)計(jì)/濮良貴，紀(jì)名剛主編 —6版 北京：高等教育出版社，1996