六行履带式大蒜联合收获机设计

崔 军，钟志堂，王成文，吴小伟，李 想，蒋婷婷

（1.江苏省农业机械技术推广站，江苏南京 210017；2.徐州三石工控科技有限公司/徐州库卡机械科技有限公司，江苏丰县 221700；3.江苏省农机化服务站，江苏南京 210017）

0 引言

我国是世界上大蒜种植面积最大的国家，但是我国大部分种植区生产中人工作业仍占较大比重，劳动强度大，工作效率低，尤其是收获环节，人工收获严重影响了对大蒜的适时收获，从而导致大蒜品质不高同时导致生产成本居高不下。目前，大蒜联合收获机在发达国家的研制已形成体系。欧美地区国家主要采用大型侧置牵引式联合收获机，不仅作业效率高，而且节省大量劳动力，适合大面积的种植模式。我国现在的大蒜联合收获机针对中国大蒜种植农艺，也已经逐步走向实用阶段。但是存在以下问题：①国外国内大蒜联合收获机价格昂贵，售后维修成本高，超出了农民的购买力；②对操作人员技术要求高；③由于我国大蒜主产区大蒜种植多以小地块为主，对大型收获机的使用受到一定的限制。

2004年国家施行农机具购置补贴政策以来，大蒜收获机械有了初步发展。近几年，随着农业产业机构调整的深入，要求农业科技创新为农业结构调整提供技术支撑，大蒜收获机械出现新一轮发展。但是由于大蒜的不规则形状，以及挖掘、清土、切秧、切根、清选、装袋等复杂工序，使得大蒜收获机械的发展一直没有达到预期目标。

本设计旨在设计能适应不同土壤条件，适应行距在20 cm左右的履带自走式大蒜联合收获机，它能一次完成挖掘、去土、夹持输送、切秧及蒜头收集等作业。该机能够切除蒜秧，挖掘阻力小，履带式行走机构不易缠绕薄膜。该机获得了一项实用新型专利：六行履带式大蒜联合收获机，专利号ZL201822264578.4。

1 基本结构及工作原理

1.1 基本结构

该六行履带式大蒜联合收获机主要包括行走机构：1.工作主架，2.可调限位机构，3.蒜头输送机构，4.蒜头提升机构，5.振动掘取刀机构，6.夹持机构，7.排秧机构，8.对齐切秧机构，9.蒜仓，10.和操作台，11.行走机构。1采用履带式行走机构，行走机构1的上部设置工作主架，操作台11安装于工作主架2的前上方，操作台1上设置各种控制手柄，控制整个收获机工作；可调限位机构3和振动掘取刀机构6设置于工作主架2的前部，对齐切秧机构9位于工作主架2的中部，夹持机构7从前向后倾斜设置，位于振动掘取刀机构6和对齐切秧机构9的上方，将振动掘取刀机构6掘取的蒜秧输送到对齐切秧机构9；对齐切秧机构9的下方设置蒜头输送机构4，蒜头输送机构4运行的末端设置有尾端位于蒜仓10口的蒜头提升机构5；对齐切秧机构9的后方设置排秧机构8；可调限位机构3的前端设有扶禾器12，夹持机构7的前端安装有分禾器13；工作主架2的后部设置柴油机15、油箱16、蓄电池17和液压泵18，柴油机15为收获机行走以及液压系统提供动力。

图1 大蒜联合收获机结构图

1.2 工作原理

作业时最前方的分禾器将大蒜茎叶扶正，同时位于土层下方的掘取刀通过前后和上下振动将大蒜根须切断，并将土蒜分离，大蒜在夹持机构的夹持下通过切秧装置，将蒜秧与蒜头切割分离，蒜秧在夹持机构的夹持下顺势向后方抛出至地面，蒜头在重力作用下掉入在切秧装置下方的蒜头收集箱。

1.3 基本参数

外形尺寸：长×宽×高=450 cm×160 cm×180 cm，配套动力：65马力多缸柴油机，挂接形式：履带自走式，作业幅宽：120 cm，作业行数：6行，作业行距：20 cm，株距：6～8株/m。

2 远距离变速箱挡位操控装置设计

目前我国大部分收获机的操控台都在主机变速箱周围，而无法远距离操控变速箱挡位，其中有相当一部分产品设计也是迫不得已，因为远离主机变速箱，就很难操控工作主机。为了实现远距离变速箱挡位操控，还有相当一部分产品厂家只好自己设计独立的变速箱。有的采用液压系统远距离操控变速箱，但成本高、系统复杂，液压相比较机械式具有巨大的成本优势和结构优势。在此背景下本项目设计了一种远距离变速箱挡位操控装置，使用该装置，方便变速箱的布置，不局限于操控台与变速箱之间的距离，从而为整机各机构的布局带来方便。

如图2所示，一种远距离变速箱挡位操控装置，包括：变速箱体2、挡位放大器3、前后换挡软轴4、立柱5、左右换挡软轴6、高低速手柄7、挡位器8、高低速换挡软轴9、挡杆10、高低速挡杆11、软轴固定组件12，变速箱体2安装在主机底盘1上，变速箱体2上设有高低速挡杆11和挡杆10，主机底盘1上还设有立柱5；高低速挡杆11通过高低速换挡软轴9与高低速手柄7联接；挡杆10通过前后换挡软轴4与挡位器8连接；挡位器8还通过左右换挡软轴6连接有挡位放大器4，挡位放大器4与立柱5转动连接，并与挡杆10间隙配合，操作换挡器8，能够控制挡位放大器4转动，从而带动挡杆10左右移动。该装置设计获得了一项实用新型专利：一种远距离变速箱档位操控装置，专利号ZL201821836724.X。

图2 远距离变速箱挡位操控装置结构图

3 试验

3.1 试验条件

试验地点在邳州市宿羊山镇，大蒜品种为华农白蒜，大蒜地表面为地膜覆盖。试验地块面积为220 m×250 m，倒伏比例为4%，大蒜种植行距为20 cm，株距为15 cm，蒜头平均直径为6.0 cm，蒜头高度为4.4 cm。土壤类型为沙壤土，含水率为25.4%。土壤硬度24.6 kPa。试验条件适合机械收获作业要求。

3.2 试验内容

试验内容主要考察机具的性能指标，尤其是与作业质量密切相关的5个指标：损失率、伤蒜率、含杂率、切头成功率、挖掘深度。

3.3 试验结果及分析

经过多次试验，对获得的试验数据进行统计并分析，结果及分析如下：

1）机具操作方便简单，作业时运转正常，传动顺畅，转弯和调头平稳，没有发生陷车、倾翻等情况，蒜秧、蒜头没有发生堵塞装置的情形，刀具无变形折断现象，没发生壅土、卡滞等现象，通过性能可靠。

2）远距离变速箱挡位操控装置运行可靠、平稳，换挡顺畅、灵敏，达到了设计目标。

3）机具性能：损失率为2.5%，伤蒜率为1.3%，含杂率为3.8%，切头成功率为98%，挖掘深度在0～12 cm可调。

从试验结果看，作业性能良好，主要性能指标均符合设计要求和国家有关标准要求。

4 结语

本文结合我国大蒜种植模式的实际需求，设计了六行履带式大蒜联合收获机，该机结构紧凑，采用履带式底盘通过性好，动力利用率高，作业效率高。试验结果表明，履带式自走底盘结合大蒜联合收获作业技术是可行的，机具性能满足设计要求和国家相关技术标准，其有应用推广的价值。根据近年在江苏、山东、河南等地的推广使用情况来看，深受农户的喜爱，企业获得了良好经济效益。