新型自走式花生收获机的设计

陈海需，衡耀付

（黄淮学院 机械与能源工程学院，河南 驻马店 463000）

目前，市面上的花生收获机大致有三类：牵引式、背负式和自走式。这些机械都有自身的局限性：联合花生收获机只能收获花生湿果，而湿果需要大面积场地晾晒后才能保存，否则果实很快霉变腐烂，且后期储存防霉工作繁重；背负式花生收获机利用农家拖拉机作为动力，整体设备质量大，零件多，安装麻烦。牵引式花生收获机械过长，转弯困难，工作安全性差。

结合豫南地区花生收获的特点，借鉴各种花生收获机的设计经验，设计一种自走分段式花生收获机。通过对机械结构设计和优化，提高花生秧果的捡拾率，提升机械性能和安全性。

1 自走式花生收获机设计方案

新型自走式花生收获机主要包括驾驶室、机架、动力传动机构、自动捡拾机构、传送装置、摘果装置、振动筛、吹风机、垂直提升集果装置和残秧收集箱，如图1所示。

图1 花生收获机结构示意图Figure 1 Structural diagram of peanut harvester

驾驶室设在机架前部；动力传动机构在驾驶室正下方，自动捡拾机构在驾驶室右前方，并与传送装置刚性连接。摘果装置安装在机架中部，与传送装置安装方向一致，且入口与传送装置出口相衔接；振动筛在摘果装置正下方；出风机安装在摘果装置尾部的振动筛上方；垂直提升集果位于安装在机架后方，与振动筛出口相衔接；残秧收集箱与摘果装置排秧口相连。

工作时，花生秧果通过自动捡拾机构进入传送装置，并由其顶端落入摘果装置；花生碎秧通过排秧口进入残秧收集箱，而花生果则落入振动筛中进行清选分离，利用振动筛后部的吹风机二次分离杂物；随后，花生果慢慢通过振动筛出口进入垂直提升输送装置，由其上端出料口传送至集果箱，完成收获工作。

2 自走式花生收获机主要部件设计

2.1 自适应捡拾输送装置

捡拾输送装置是花生收获机的工作入口，主要包括支架、扒秧机构、输送带、滚地轮机构和动力传动机构五部分，如图2所示。

图2 捡拾输送装置结构示意图Figure 2 Structural diagram of collecting conveyor

扒秧机构装置安装在支架前端、输送带入口处；输送带位于支架中间部分；滚地轮机构安装在输送带前半部分，通过支撑杆与支架连接在一起，并用螺旋副固定；支架一端铰接在下级设备入口处，另一端安装扒秧机构；传动机构设置在传送设备的右侧板下端，将机械动力系统的动力传递至扒秧机构。

工作时，动力系统将动力传递至主动轮，主动轮带动第一从动轮旋转，第一从动轮通过齿轮传动带动旁边的第二从动轮转动；第二从动轮与扒秧轴同轴，实现扒秧机构转动扒秧；纵向防缠绕立辊通过驱动轴上的锥齿轮传动，在传送设备入口侧板处给花生秧果以推进力，使传送过程流畅、无遗漏。

滚地轮机构安装在传送带前端下方，宽6 cm；支撑杆上部与支架相连，下侧固定在地轮内侧轴上，为空心方钢结构，可以伸缩；支撑杆下部分嵌套于上部，嵌套部分均布一列圆孔；支撑杆上下圆孔对齐后用铆钉固定，通过调整铆钉位置调节扒秧机构离地间距。

假设机组前进速度为50 m/min，根据设计尺寸及田间试验，取扒秧轴速度为57 m/min，扒秧轴转速为28.4 r/min，花生秧果输送速度与扒秧速度相同。滚地轮不需要动力传动，工作时根据地表松软程度、干湿情况调节高度。依靠捡拾输送装置的自重和机械前进推力，确保扒秧机构有固定的离地间距。花生秧果通过扒秧机构进入传送带，并由传送带提升送至下级机构。机械行走但不作业时，通过液压泵升起整个捡拾输送装置，增加工作安全性。

2.2 垂直提升输送装置

目前，花生果摘果机、收获机的输送提升装置大多是倾斜输送带，用绞龙提升输送，不便于花生果的收集，还易出现花生破果、烂粒等问题，造成摘果机收获质量差。为此，设计一种结构简单、使用方便的花生果垂直提升输送装置。

花生果垂直提升输送装置包括一个垂直提升装置和一个水平输送台，如图3所示。

图3 垂直提升输送装置结构示意图Figure 3 Structural diagram of vertical lifting conveyor

垂直提升装置设在水平输送台的端部，依靠垂直升运仓进行集果输送。垂直升运仓内设有上滚筒、下滚筒及连接在上、下滚筒上的升运输送带。升运输送带上均匀安置专用盛果槽。靠近水平输送台端部设有进料口，顶部侧边设有出料口。专用盛果槽包括平行收集部和连接在其外侧的倾斜收集部。垂直升运仓的顶部设有上滚筒架，下部设有弧形底架，下滚筒连接在弧形底架上，前后面设有开口。

水平输送台有前后2个平行的底架，平行底架之间连接2个滚筒，滚筒之间连接水平输送带，水平输送带上设有框形挡壁。底架上均设条形槽，条形槽内滑动连接轴承座。轴承座的一侧有调节丝杠，可以调节轴承座的位置，使水平输送带运行平稳。

工作时，摘果机摘落的花生果经振动筛的出料口进入水平输送台，水平输送台把花生果送至垂直提升装置的进料口，经垂直提升装置升运至一定高度后抛出，并经出料口进入花生果集果箱。升运花生的效率为800～1 000 kg/h，且能有效避免花生破果、烂粒等问题。

2.3 其他部件

摘果装置位于扒秧输送装置后端，摘果对象是半干的花生秧果。其摘果搅龙是安装在与搅龙轴等半径螺旋线上的90°螺旋搅杆，可对干湿程度不同的花生进行摘果，速度为580 r/min。搅龙出口直接与残秧收集箱相连。

清选分离装置装在搅龙装置的正下方，由振动筛、吹风机、残秧收集箱等组成。吹风机安装在振动筛出口位置正上方，速度为850 r/min，吹风朝向残秧收集箱。残秧收集箱上留有进风口。

3 结论

自动捡拾机构离地间距直接关系花生秧果的捡拾效果。以往，驾驶员采用肉眼观察自动捡拾机构与地面的间距，容易造成漏检或机具触地。调节滚地轮可以根据地表松软程度、干湿情况自由调节滚地轮高度，实现捡拾机构离地间距的恒定控制，避免不同地表对机械造成的影响，有效提高工作安全度和工作效率。

垂直输送集果装置极大地缩短了机械的整体长度，作业安全性大大提高。同时，集果箱安装在摘果装置上面，充分利用空间，为拖拉机运输花生秧果提供方便。该机结构简单、合理，生产和安装成本低，适于在花生种植区大面积推广应用。