牵引式南瓜籽粒联合收获机的设计

张占胜

(黑龙江省农业机械工程科学研究院 牡丹江分院，黑龙江 牡丹江 157011)

0 引言

目前，籽用南瓜的种植主要分布黑龙江、内蒙古、新疆、甘肃等地，黑龙江省主要分布在密山、宝清、桦南、林口、穆棱，种植面积50万hm2左右，白南瓜籽年总产量36～54万t，产品主要出口俄罗斯、日本、台湾、韩国，出口量占全国的70%左右，是南瓜籽主要出口基地。南瓜籽富含优质植物油和蛋白质,还含有多种氨基酸、维生素、矿物质、多糖等物质,对高血压、慢性肾小球肾炎和糖尿病有一定疗效。其特殊的口味和营养价值深受国内外消费者的欢迎，市场售价已由14元·kg-1涨至24元·kg-1。近几年随着南瓜籽出口量的增加，籽用南瓜种植面积和每个种植户的种植规模也在逐年增加。但黑龙江省南瓜籽收获机的开发与应用，尚停滞在人工捡拾南瓜、人工归堆、人工喂入南瓜进行籽粒分离作业阶段。在南瓜籽粒收获季节，种植户需雇佣6～7人，跟随机器作业，增加了收获作业成本，也降低了作业效率。随着进城务工人员的增多，在农忙季节越来越难以雇到人手。种植户普遍需要一种能够一次性完成捡拾、喂入、籽粒分离和籽粒装袋等功能的南瓜籽粒联合收获机。逐渐取代现有产品，以期达到作业可靠、高效、省时、省工之目的。

1 牵引式南瓜籽粒收获机的结构与原理

1.1 结构

牵引式南瓜籽粒收获机主要由拢瓜器、动力传动系统、牵引架、南瓜破碎装置、液压缸、捡瓜驱动轮、捡瓜器、行走轮、输送过桥、抽秧器、籽粒分离装置、籽粒清选装置、籽粒灌袋装置等工作部件组成(图1)。

1.拢瓜器；2.轮式拖拉机；3.动力传动系统；4.牵引架；5.南瓜破碎装置；6.液压缸；7．捡瓜驱动轮；8.捡瓜器；9.行走轮；10.输送过桥；11.抽秧器；12.籽粒分离装置；13.籽粒清选装置；14.籽粒灌袋装置图1 牵引式籽粒收获机的结构简图

2 工作原理

运输或地垄头转弯时，启动液压系统将液压杆提升，使拢瓜器和捡瓜装置处于离地30 cm以上。籽粒收获机作业时，液压杆放置初始位置。也可根据实际作业环境控制液压杆的伸出长度，使拢瓜器和捡瓜器处于最佳的作业位置。农用轮式拖拉机沿垄地行驶作业过程中，位于拖拉机前端的南瓜被拢瓜器拨动而聚拢成条状铺放。随后捡瓜驱动轮转动，驱动捡拾装置的捡瓜齿钉将南瓜扎起并回转送至起瓜栅栏处，被起瓜栅栏翘出而滚落到南瓜破碎装置内，南瓜秧蔓被抽秧器抽落到地面上。南瓜破碎机内设有南瓜破碎机构，破碎后的南瓜通过输送过桥将其喂入到南瓜籽粒分离机内。籽粒分离机内设有用直径为8 mm的钢筋缠绕的辊筒圆钢圈和嵌有按螺旋排列的橡胶板的搅瓜皮轴，二者反向旋转对破碎后的南瓜进行抿压。南瓜籽粒和细杂通过辊筒圆钢圈的钢筋缝隙落入籽粒清选机内，破碎的南瓜皮和大的杂余从机体出口端排出。籽粒清选机由圆筒筛和嵌有按螺旋排列的橡胶板搅籽皮轴组成，进入到籽粒清选机的南瓜籽粒在橡胶板抿压下，细杂和南瓜果汁被排出机外，清洁后的南瓜籽粒被送入籽粒灌袋机内。籽粒灌袋机内设有籽粒提升装置，将南瓜籽粒提升并灌入袋内。

3 核心装置的结构与功能

3.1 拢瓜器的结构与功能

拢瓜器主要由拢瓜螺旋搅龙、减速箱、悬挂架、防护罩、动力输入箱和液压杆等组成(图2)。其功能是把位于机车前方散落在地面的幅宽2 m内的南瓜，通过轴上正、反方向旋转的螺旋搅龙聚拢成条，堆放在机车两轮中间，以利于后续的捡瓜器拾取。

1.拢瓜螺旋搅龙；2.减速箱；3.悬挂架；4.防护罩；5.动力输入箱；6.液压杆图2 拢瓜器的结构简图

3.2 捡瓜器的结构与功能

捡瓜器主要由捡瓜驱动轮、牵引架、液压缸、起瓜栅栏和捡瓜齿钉等组成(图3)。其功能是拖拉机沿垄地行驶时，拉动捡瓜驱动轮转动并带动捡拾装置的捡瓜齿钉也随之转动。捡瓜齿钉在转动的过程中，将聚拢成条的南瓜扎起并回转送至起瓜栅栏处，被起瓜栅栏翘出而滚落到南瓜破碎机内。

1.捡瓜驱动轮；2.牵引架；3.液压缸；4.起落架；5.捡瓜齿钉；6.起瓜栅栏图3 捡瓜器的结构简图

3.3 南瓜破碎装置的结构与功能

南瓜破碎装置主要由机架、推料螺旋搅龙、阻瓜栅栏、南瓜破碎轴、四棱破碎齿、箱体等组成(图4)。其功能是将被起瓜栅栏翘出而滚落到机内的南瓜进行破碎。南瓜破碎机设有阻瓜栅栏、南瓜破碎轴和四棱破碎齿。破碎轴带动四棱破碎齿高速旋转对南瓜渐次打击而使南瓜破碎，破碎的南瓜通过推料搅龙将其推送到输送过桥内。

1.机架；2.推料螺旋搅龙；3.阻瓜栅栏；4.南瓜破碎轴；5.四棱破碎齿；6.箱体图4 南瓜破碎机的结构简图

3.4 南瓜籽粒分离机的结构与功能

南瓜籽粒分离机主要由机架、籽粒分离机、下罩板、齿圈、脱籽粒辊筒、搅瓜皮轴、上罩板、喂入斗等组成(图5)。其功能是将喂入到南瓜籽粒分离机内的破碎南瓜进行籽粒与南瓜皮的清选与分离。籽粒分离机内设有用直径为8 mm钢筋缠绕的辊筒圆钢圈和嵌有按螺旋排列的橡胶板的搅瓜皮轴，二者反向旋转对破碎后的南瓜进行抿压。南瓜籽粒和细杂通过辊筒圆钢圈的钢筋缝隙落入籽粒清选机内，破碎的南瓜皮和大的杂余从机体出口端排出。

1.机架；2.籽粒分离机；3.下罩板；4.齿圈；5.脱籽粒辊筒；6.搅瓜皮轴；7.上罩板；8.喂入斗图5 南瓜籽粒分离机的结构简图

3.5 籽粒清选装置的结构与功能

籽粒清选装置的结构主要由传动链轮、轴承座、出料推板、清选滚筒、抿籽粒胶板、推料螺旋叶片、进料口和出料口组成(图6)。其功能是将籽粒分离机分离出来的南瓜碎杂和籽粒进一步分离清洁并注入籽粒灌袋装置内。进入到籽粒清选装置内的南瓜碎杂和籽粒在旋转轴的带动下，首先物料前推送入到清选滚筒内，南瓜碎杂和籽粒在抿籽粒胶板的作用下和清选滚筒相互抿压，细杂通过清选滚筒上的孔眼被抿压出滚筒外排出，清洁籽粒则在出料推板的作用下通过出料口进入籽粒灌袋装置内。

1.传动链轮；2.轴承座；3.出料推板；4.清选滚筒；5.抿籽粒胶板；6.推料螺旋叶片；7.进料口；8.出料口图6 籽粒清选装置的结构简图

3.6 籽粒灌袋装置的结构与功能

籽粒灌袋装置主要由固定底座、进料口、螺旋搅龙推料轴、固定耳、罩壳、出料口、控制手柄、密封罩和主动力传动轴等零件组成(图7)。其功能是将籽粒清选装置分离出来的清洁的南瓜籽提升并将其注入包装袋里。籽粒灌袋装置内设有螺旋搅龙推料轴，主动力轴通过一对锥齿将动力传递给螺旋搅龙推料轴并带动其旋转，从进料口进入到罩壳的籽粒在螺旋叶片的推送下提升并推入到出料口，籽粒在重力的作用下进入包装袋，实现了籽粒自动灌袋的作用。

1.固定底座；2.进料口；3.螺旋搅龙推料轴；4.固定耳；5.罩壳；6.出料口；7.控制手柄；8.密封罩；9.主动力传动轴图7 籽粒灌袋装置的结构结构简图

4 应用前景

牵引式南瓜籽粒收获机的研制成功，填补了黑龙江省南瓜联合收获机的空白，提升了黑龙江省南瓜籽粒收获作业的机械化水平。因其能够一次性完成南瓜捡拾、喂入、籽粒分离和籽粒装袋等功能，大幅度降低了南瓜籽收获作业的人工成本，提高了南瓜籽粒收获作业效率。与传统的南瓜籽粒脱粒机相比可节省人工7～8人·d-1，与自走式南瓜籽粒收获机相比整机造价节省50%。产品投入市场后深受南瓜种植户的好评，具有良好的经济效益和社会效益。