液压控制式前置大蒜收获机的研制

牛青

摘 要：简要介绍大蒜收获机械发展现状，结合商丘市实际情况，研究设计一种无需对动力机械进行任何改装、整机结构简单、性能稳定、便于操作的液压控制式前置大蒜收获机，用以解决大蒜的机收作业需求。

关键词：旋钮开关；液压控制；收获机

中图分类号：S225 文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.10.010

0 引言

商丘地处黄淮海平原地区，近几年随着大蒜产业的蓬勃发展，大蒜种植面积持续增长，但大蒜生产是一个高投入产业，其中收获环节的人工成本占比最高，约占总种植成本的30%左右。缺少质优价廉的收获机械，是制约大蒜生产机械化发展的重要因素之一。

1 大蒜收获机械发展现状

目前，市场上较为常见的大蒜收获机分为前置式大蒜收获机、打捆式大蒜收获机和剪秆装袋式大蒜收获机。

1.1 前置式大蒜收获机

该机型结构简单，配套动力为25马力以上小型拖拉机，采用前悬挂连接方式，使用偏心轴承、连杆、振动式松土铲、限深轮和输送带等部件，实现大蒜机械化收获。该机型大多需要对拖拉机进行改装，拆卸拖拉机自带的液压系统管路，转接到收获机上使用，整机存在结构复杂、性能不稳定、操作不便等弊端。

1.2 打捆式大蒜收获机

该机型的机械原理与前置式收获机基本相同，机具配套动力为80马力以上大型拖拉机，采用后置三点悬挂，后输出轴提供动力，收获机上加装打捆装置，直接对植株进行集束打捆，方便后期捡拾作业。该机型需要为大型拖拉机作业预留备垄，降低了耕地利用率，而且作业效率低、价格较贵，不利于推广应用。

1.3 剪秆装袋式大蒜收获机

这是目前市场上较为先进的一种机型，可实现自走对行收获大蒜，通过链夹输送植株，经过盘刀剪秆后，蒜头和茎秆分离，由传送带把蒜头逐级传送，实现自动装袋，茎秆直接粉碎还田。该机型一次作业，可完成对行收获、剪秆、装袋、秸秆还田等多道工序，但市场上每台售价在15～20万之间，价格过高，推广应用较少。

针对上述情况，我们研制了一种结构简单、性能稳定，使用旋钮开关调节，便于机手操作的液压控制式前置大蒜收获机，用以解决大蒜的机收作业需求。

2 收获机结构组成及主要参数

收获机包括基座和收获机构两部分，基座使用螺栓固定在拖拉机配重架上。收获机构由机架、传动装置、振动松土装置、输送装置、限深装置组成。收获机构与基座通过三点悬挂方式连接，机具安装有电控旋钮开关，由拖拉机电瓶供电，使用延长电缆把开关安装在机手驾驶位置，机手通过调整开关实现对机具的操作（如图1所示）。

1.拖拉机飞轮 2.皮带 3.人字架 4.皮带轮支架 5.皮带轮

6.基座底板 7.电磁换向阀 8.换向阀出油管 9.基座连接板

10.机架连接卡 11.从动链轮 12.主动链轮 13.输送带 14.导向板

15.托板 16.振动式松土铲 17.限深轮 18.链条 19.限深轮夹板

20.机架 21.连杆 22.底座 23.偏心轴承 24.液压缸

25.液压马达进油管 26.液压马达出油管 27.液压缸油管

28.液压油缸

图1 大蒜收获机结构示意图

2.1 结构组成

基座由人字架、皮带轮支架、液压泵支架、液压油箱、基座连接板组成，以上部件均焊接在基座底板上，由螺栓固定在拖拉机配重架上，皮带轮及其配套的轴、轴承通过螺栓固定在皮带轮支架上，液压电磁换向阀通过螺栓固定在液压油箱上，电磁换向阀由拖拉机电瓶提供24 V直流电进行驱动，液压泵通过螺栓固定在液压泵支架上。

收获机构的机架由60 mm×40 mm的矩形钢管焊接而成，机架连接卡和底座焊接在机架的上部，导向板和托板焊接在下部；传动装置和振动松土装置由液压马达、主轴、联轴器、偏心轴承、连杆、振动式松土铲等部件组成；输送装置由主轴、主动链轮、从动链轮、链条、输送带、输送带链轮、导向板等部件组成；限深装置由限深轮和限深轮夹板组成，通过螺栓固定在机架上，可通过手柄调节深度。

2.2 主要参数

配套动力：19～36 kW 四轮拖拉机；

收获深度：5～15 cm（可调）；

作业幅宽：120 cm；

作业速度：2～3 km/h；

机具重量：220 kg；

机器尺寸：1450 mm×1300 mm×700 mm；

工作效率：1.5～2亩/h。

3 工作原理及过程

3.1 大蒜收获作业

先把限深轮调节至合适高度，机手调节旋钮开关，当开关触点在A位置时，电磁线圈通电，电磁换向阀运行在左侧工位，机具靠自重下降入土，液压缸伸长，缸内液压油流经液压缸油管、三通、液压马达出油管、电磁换向阀，最后经换向阀出油管回到液压油箱。与此同时拖拉机飞轮通过皮带带动皮带轮旋转，通过万向节将旋转扭矩传递到液压泵，液压油流经进油管、液压泵、换向阀进油管、电磁换向阀、液压马达进油管、液压马达、液压马达出油管、单向阀、三通、电磁换向阀，最后经换向阀出油管回到液压油箱，液压油驱动液压马达旋转。液压马达通过联轴器带动主轴，主轴由两个主轴轴承支撑，轴承座由螺栓固定在底座上，主轴中部安装有偏心轴承，另一端安装有主动链轮，偏心轴承通过连杆驱动振动式松土铲往复振动作业，把大蒜从土壤中挖掘出来，主动链轮通过链条传动，使从动链轮旋转，从动链轮安装在输送带通轴的一端，通轴上安装有两个输送带链轮，用以驱动输送带向后侧旋转，导向板呈V字型，可使大蒜聚拢在拖拉机中部，避免被车轮碾压，输送带将松土铲挖掘出的大蒜输送至机具后方，实现收获作业。液压控制原理和电路控制原理如图2、图3所示。

3.2 停止作业

机手调节旋钮开关，当开关触点在B位置时，电磁线圈通电，电磁换向阀运行在右侧工位，此时液压马达停止作业，液压泵向液压缸供油，液压油流经进油管、换向阀进油管、液压马达出油管、三通、液压缸油管进入油缸，油缸收缩，当油缸活塞收缩至最底端时，机具提升至最高位置，此时溢流阀作业，过量的液压油流经溢流阀出油管回流至液压油箱。

3.3 运输

机具运输途中，长时间不作业，机手应先把机具提升至最高位置，然后调节旋钮开关，使开关触点在C位（如图3），电磁线圈断电，电磁换向阀运行在中位，此时液压泵泄压空转，节省動力。

4 作业考核

2018年3月，液控式大蒜收获机研制成功，4月中旬由商丘市金黄河农机有限公司生产首批样机20台。5月7日至5月25日，在商丘市虞城县店集乡进行作业考核，共投入考核样机3台，平均每天作业9 h，3台机具共作业910亩，平均作业效率为1.77亩/h。考核证明，该机具性能可靠稳定、操作简便，收获的大蒜商品率高，可在黄淮海地区大面积推广应用。本机具现已申请国家专利，申请号为201820964048.8。（05）