蘇孝敏 季天華

(浙江同濟(jì)科技職業(yè)學(xué)院，浙江 杭州 310000)

灘涂地蘆葦收割機(jī)的設(shè)計(jì)研發(fā)

蘇孝敏 季天華

(浙江同濟(jì)科技職業(yè)學(xué)院，浙江 杭州 310000)

針對(duì)傳統(tǒng)蘆葦收割機(jī)在灘涂地環(huán)境作業(yè)存在的困難，設(shè)計(jì)研發(fā)了采用新的灘涂地行走系統(tǒng)和收割方式的新型灘涂地蘆葦收割機(jī)，并做了相關(guān)試驗(yàn)，驗(yàn)證了該機(jī)的科學(xué)性。

灘涂地行走；蘆葦收割機(jī)；研發(fā)

目前蘆葦產(chǎn)業(yè)面臨著人工收割蘆葦成本高、效率低、人力資源緊缺等實(shí)際問(wèn)題。同時(shí)也存在著現(xiàn)有的蘆葦收割機(jī)械不能解決在灘涂上行走的技術(shù)難題，使得大面積蘆葦無(wú)人收割，導(dǎo)致驚人的浪費(fèi)及生態(tài)問(wèn)題。因此有必要發(fā)明一種實(shí)用、高效的灘涂地蘆葦收割機(jī)械來(lái)改善這一現(xiàn)狀。

1 灘涂地蘆葦收割機(jī)械需求

我國(guó)有大面積的蘆葦生長(zhǎng)在濕地環(huán)境中，而濕地系統(tǒng)以灘涂地、淺水環(huán)境為主。每年秋季枯水期是蘆葦收割的季節(jié)，蘆葦多數(shù)暴露在灘涂地上，現(xiàn)有的蘆葦收割機(jī)械難以在此類環(huán)境中作業(yè)，造成了蘆葦難以收割的難題。

同時(shí)，現(xiàn)有的蘆葦收割機(jī)械的收割機(jī)具與配套動(dòng)力多采用前懸掛的方式組合，造成動(dòng)力車的前輪承載過(guò)重，整車重心不穩(wěn)定，導(dǎo)致出現(xiàn)前輪下陷的現(xiàn)象。常常也因?yàn)椴僮魅藛T對(duì)待割蘆葦區(qū)域情況不明而造成機(jī)具損壞。

2 新型灘涂地蘆葦收割機(jī)械的設(shè)計(jì)

2.1 關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容

近期的目標(biāo)為研制出一部適合在灘涂地使用的蘆葦收割機(jī)械。當(dāng)機(jī)組前進(jìn)時(shí)，機(jī)組最前端的分葦器會(huì)自動(dòng)伸入植株，然后將蘆葦分成切割區(qū)和待切割區(qū)；若進(jìn)入切割區(qū)的蘆葦稍有前傾或略有倒伏狀，會(huì)由扶葦器扶正后送入割臺(tái)，然后實(shí)現(xiàn)切割。切割后的蘆葦經(jīng)過(guò)橫向輸送裝置和縱向輸送機(jī)構(gòu)傳送到收割機(jī)后方儲(chǔ)存部位，之后可進(jìn)行放倒、聚堆和打捆。

2.2 設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)

2.2.1 性能參數(shù)

灘涂地蘆葦收割機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)性能見(jiàn)下表。

灘涂地蘆葦收割機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)性能表

2.2.2 設(shè)計(jì)工藝路線

灘涂地蘆葦收割機(jī)械由三個(gè)系統(tǒng)組成，即灘地行駛動(dòng)力系統(tǒng)、割臺(tái)系統(tǒng)和輸送系統(tǒng)。為了保持機(jī)械在作業(yè)時(shí)的穩(wěn)定和平衡，將割臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)在機(jī)組的前端，將聚堆、放倒部件設(shè)計(jì)在機(jī)組的左后端，動(dòng)力系統(tǒng)及主變速箱安裝在駕駛室的底部，其輸送系統(tǒng)在機(jī)組的左側(cè)形成“7”形軌跡，從而使整體結(jié)構(gòu)基本達(dá)到平衡。

2.2.3 灘涂地行駛動(dòng)力系統(tǒng)

2.2.3.1 灘涂地行駛機(jī)械設(shè)計(jì)概述

試制了一種能夠承載蘆葦收割機(jī)在沿海灘涂中行走的行駛機(jī)械，通過(guò)建立灘涂車數(shù)學(xué)模型，尋找最優(yōu)參數(shù)，并對(duì)其在灘涂地上的行駛原理和工作過(guò)程進(jìn)行了分析。通過(guò)對(duì)其主要性能參數(shù)的模擬計(jì)算和試驗(yàn)，基本解決了蘆葦收割機(jī)械在灘涂地上行駛難的問(wèn)題。

2.2.3.2 灘涂地行駛機(jī)械的研發(fā)

目前常見(jiàn)的灘涂地行駛機(jī)械結(jié)構(gòu)有螺旋推進(jìn)船式和浮箱履帶式。螺旋推進(jìn)船式結(jié)構(gòu)不能在水陸交錯(cuò)的地方行駛，同時(shí)結(jié)構(gòu)尺寸一般較小，運(yùn)輸量小，不宜作為灘涂地蘆葦收割機(jī)械的行駛機(jī)械；浮箱履帶式結(jié)構(gòu)因其造價(jià)昂貴，不適宜用于蘆葦收割機(jī)械。因此，經(jīng)過(guò)反復(fù)研究，選擇了一種超低寬胎面大直徑輪胎、四輪馬達(dá)驅(qū)動(dòng)、全液壓控制的行走結(jié)構(gòu)用于灘涂地蘆葦收割機(jī)械。

由于灘涂的特點(diǎn)是無(wú)硬底層，淤泥層深、軟、黏，這種特殊的路況要求尋找一種與常規(guī)行駛機(jī)械不同的車輛結(jié)構(gòu)：輪胎采用超低壓特寬胎面灘涂輪胎，車架采用全承載結(jié)構(gòu)。為了降低整車的重量，同時(shí)達(dá)到簡(jiǎn)化制造工藝的目的，避開(kāi)了前、后驅(qū)動(dòng)方式，采用液壓站集中供油、低速大扭轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)輪子。采用這種結(jié)構(gòu)后整車重量輕、成本低。

通過(guò)理論分析、漂浮性試驗(yàn)可知輪胎直徑為1000mm、輪胎寬度為570mm的灘涂地行駛機(jī)械能在承受荷載2000kg的情況下在淺水、泥漿和淤泥中行走，適合灘涂作業(yè)。

2.2.4 割臺(tái)系統(tǒng)

割臺(tái)是收割機(jī)的關(guān)鍵部件，由分葦扶葦器、拔葦輪、傳動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)架、割刀等組成，其結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 割臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖1-機(jī)架；2-主傳動(dòng)；3-上撥葦輪；4-下?lián)苋斴啠?-分葦、扶葦器；6-割刀

工作原理：當(dāng)機(jī)組開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，蘆葦先經(jīng)過(guò)分葦器進(jìn)入切割區(qū)。由拔葦輪將其扶正后送入割刀實(shí)現(xiàn)切割，完成切割的葦桿將借助拔葦輪的作用進(jìn)入輸送系統(tǒng)。該割臺(tái)裝置可實(shí)現(xiàn)蘆葦一次性的扶、切、送。

2.2.5 輸送系統(tǒng)

輸送系統(tǒng)由輸送拔齒和輸送鏈組成，為了使得切割后的蘆葦能順利輸送到后方，輸送部件采用“7”形軌跡，其結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖2。

圖2 輸送系統(tǒng)示意圖1-上、下輸送鏈輪；2-鏈條；3-撥指；4-夾持機(jī)構(gòu)；5-脫葦機(jī)構(gòu)

合適的輸送鏈傳送速度與收割工作效率的提高、輸送的順暢性和機(jī)械運(yùn)行的可靠性有很大的關(guān)系。

2.2.6 割刀的驅(qū)動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)

南方蘆葦具有稈粗、硬度大的特點(diǎn)，造成了切割阻力大的問(wèn)題。這使得刀具材料的選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

蘆葦?shù)纳L(zhǎng)特點(diǎn)是每年入冬前發(fā)出部分新葦芽。保證一定的割茬高度是不破壞下年出苗率的關(guān)鍵，但這會(huì)導(dǎo)致割刀磕碰凹凸不平的葦?shù)?，刀片極易受損。為了解決這一問(wèn)題，擬提高割臺(tái)升降的靈活性，與地面相適應(yīng)，達(dá)到保護(hù)刀片的目的。

3 灘涂地蘆葦收割機(jī)械應(yīng)用前景與市場(chǎng)需求

目前人工收割蘆葦效率為2畝/人，需要花費(fèi)100元/畝。而新研制的灘涂地蘆葦收割機(jī)械效率約為8畝/h,按每天工作8h計(jì)算，一天每臺(tái)機(jī)械能收割64畝，只需要花費(fèi)約800元人工費(fèi)和燃料費(fèi)等費(fèi)用，機(jī)器折舊費(fèi)為1000元，合計(jì)收割成本為28元/畝。

例如上海某濕地蘆葦有10萬(wàn)畝，采用該機(jī)械每年可節(jié)約收割成本約720萬(wàn)元。我國(guó)大約有800萬(wàn)畝蘆葦?shù)責(zé)o人收割，若全面推廣該機(jī)械，效益將是非常可觀的。

灘涂地蘆葦收割機(jī)械有著廣泛的應(yīng)用前景，它的出現(xiàn)解決了灘涂地蘆葦收割難、收割成本高的問(wèn)題，使我國(guó)廣泛的蘆葦資源得到利用。

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Designing and Development of Reed Harvester in Wetland

SU Xiaomin, JI Tianhua

(ZhejiangTongjiTechnologyOccupationCollege,Hangzhou310000,China)

Operation of traditional reed harvesting is difficult in wetland. It designs and develops new wetland reed harvester with new wetland operation system and harvesting means. It also carries out relevant tests to verify scientificity of the machine.

wetland operation; reed harvest machine; research and development

10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2017.04.017

S225

A

1673-8241(2017)04- 0065- 03