4SWJ_1型船式水力挖藕機研制

1、技術(shù)設(shè)計與制造江蘇省農(nóng)機三項工程項目（項目編號 NJ2006-03）4SWJ-1 型船式水力挖藕機研制王維顧寶興姬長英（南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院）摘要為了解決挖藕費時費力、勞動強度大等問題，設(shè)計出了船式水力挖藕機。對該機的主要參數(shù)進行了選擇，對主要零部件進行了設(shè)計。 與國內(nèi)同類產(chǎn)品比較，具有工作安全可靠、挖藕效率高和造價低等優(yōu)勢。 試驗表明，該機能解決挖藕難題，性能良好，值得在主要產(chǎn)藕地區(qū)推廣。關(guān)鍵詞藕；挖藕機；設(shè)計藕在我國南方地區(qū)分布廣泛，市場需求量大。 目前，藕成熟后基本上靠人工采摘，費時費力，尤其在冬天，采藕工人站在冰冷的水里赤手工作十分辛苦，而人工采摘成本已經(jīng)占到了藕售價的 1/3 左右，因

2、此，有必要研究出挖藕機械。 國內(nèi)外已有挖藕機械的嘗試性研究，如日本于 20 世紀 80 年代研制出的噴流式型、寬幅型和型等 3 種挖藕機1，湖北省洪湖縣曾由日本引進 1 臺日液壓馬達型號液壓缸型號前進速度擺動頻率作業(yè)幅寬噴嘴直徑BM-50HSG*01-50/dEm/min1.734r/min12（擺幅0.2 m）cm120mm12東工業(yè)所設(shè)計制造的挖藕機2；2002 年由湖北省武漢市農(nóng)機服務(wù)總站、南通江華機械有限公司等單位聯(lián)合研制成功的 40Z-3 型自走式水壓蓮藕掘取機3以及湖北省襄樊市航鷹航空科技有限責(zé)任公司研制成功的 4CWOJ-4000 型船式自動挖藕機等。 根據(jù)調(diào)研，國內(nèi)挖藕機產(chǎn)品存

3、在工作不穩(wěn)定、 挖藕效果不理想和生產(chǎn)成本高等問題， 如在南通 40Z-3 型挖藕機目前基本處于閑置狀態(tài)。所以，當(dāng)前挖藕機械在國內(nèi)尚處試驗開發(fā)階段，還沒有定型、理想的機型可選。2007 年，受項目所在地江蘇省南京市棲霞區(qū)靖安街道的委托，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院設(shè)計出了適合在當(dāng)?shù)剡M行蓮藕采收的 4SWJ-1 型船式水力挖藕機， 可較好地解決上述問題。 船式水力挖藕機特點：技術(shù)含量高、造價低、整機結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量小、工作安全可靠、運行平穩(wěn)、使用性能優(yōu)越、操控性能好；機器啟動后即可實現(xiàn)自動工作，大大減少了工人的工作量；由柴油機提供動力，采用液壓系統(tǒng)完成擺動及前進動作，保證挖藕機運行工位的穩(wěn)定性和準確性，提高了

4、整機工作效率。1主要技術(shù)參數(shù)外形尺寸mm2 200、1 500、500結(jié)構(gòu)質(zhì)量kg900作業(yè)效率20.007（按8 h工作制計）hm /h配套動力揚動YSAD380型柴油機水泵型號IS100-65-200A液壓泵型號CBN30688 Farm Machinery NO2B.20092 原理與結(jié)構(gòu)2.1原理挖藕方式按原理分機械式和噴流式兩種。 機械式挖藕指通過固定在挖藕機上的挖掘鏟或其他機構(gòu)將藕從泥里掘起，再使泥藕分離。 但由于藕在水下的分布雜亂無章，且藕枝較脆，易斷，使機械式挖掘極易對藕造成損傷。 噴流式挖藕采用高壓噴頭，將覆蓋在藕上面的泥土沖掉，藕依靠浮力自動浮出水面，同時達到挖藕與泥藕分離

5、效果。 水壓可調(diào)節(jié)到合適壓力，將損藕率降到最低。因此，選擇噴流式挖藕方式最為合適。通過調(diào)研得知，噴流式挖藕所需的水流量為 100 m3/h 左右 ， 藕所能承受的最大抗壓強度為 4.5105 N/m2，gH4.5105N/m2，計算得到 H45 m，即水泵選擇不大于 45 m 揚程為合適。挖藕機可設(shè)計成自走式與船式結(jié)構(gòu)，自走式通過挖藕機上的輪子帶動整機自動前進，但由于藕田工作環(huán)境惡劣，地形復(fù)雜，采用自走式前進方式極不穩(wěn)定，容易發(fā)生發(fā)動機過載自動熄火等現(xiàn)象。 采用船式結(jié)構(gòu)可較好地解決這一難題，船體的流線形結(jié)構(gòu)有助于減少阻力。 柴油機水泵限制了整機質(zhì)量， 船的底面壓在藕田面泥上，可減小對藕田面的壓

6、強。 通過船一端的鋼絲繩牽引船自動前進，不會發(fā)生主動輪卡死現(xiàn)象。2.2結(jié)構(gòu)船式水力挖藕機主要由動力輸出裝置、 蓄水裝置、牽引機構(gòu)、擺動機構(gòu)、工作執(zhí)行機構(gòu)和船體 6 部分組成。（1）動力輸出裝置主要由柴油機、輸出軸和液壓泵等責(zé)任編輯： 霍長清設(shè)計與制造技術(shù)構(gòu)成。柴油機采用揚動股份有限公司生產(chǎn)的3缸柴油機，料，船體結(jié)構(gòu)也要滿足使用條件。船體結(jié)構(gòu)形式可分橫額定功率額定轉(zhuǎn)速3 000 r/min。該機與同類機型骨架式和縱骨架式。在船舶大型化以前，船底舷側(cè)和甲20.5 kW，、相比具有質(zhì)量小 功率強勁 油耗小及售價低等特點。柴油板都采用橫骨架式但隨著船舶的大型化，受縱向彎曲、，機通過輸出軸輸出動力 由二

7、級膠帶傳動與液壓泵連接。應(yīng)力的船底部及上甲板則采用了縱骨架式。這是因為受，（2）工作執(zhí)行機構(gòu)包括水泵分水器和噴頭等考慮縱向彎曲壓縮應(yīng)力的作用船底外板及上甲板發(fā)生了屈、，到藕田主要以清水為主偶爾伴有泥漿水草和枯葉等雜曲。船底外板及上甲板的縱彎曲壓縮應(yīng)力的屈曲強度，、物對抽水影響不大所以選擇普通清水離心泵就可達到縱骨架式約為橫骨架式的4倍。，工作要求從最大程度上降低了成本。該泵由上海上一泵挖藕機各部件的主要質(zhì)量分布在船體的縱向上，所，業(yè)有限公司生產(chǎn)揚程44.2 m，流量3軸功率14.8以該船體采用縱向船架設(shè)計，這樣可有效分擔(dān)力偶，減，94.1 m /h，kW。分水器與噴頭采用消防軟管連接裝拆簡單便

8、捷工少彎曲。主體形狀采用規(guī)則圖形，可減少加工成本。另，、。作時水泵將高壓水輸送到噴頭由噴頭沖藕。外，藕田里的摩擦系數(shù)是個未知量船體行進阻力無法，（3）牽引機構(gòu)的作用是實現(xiàn)整機行走，由液壓馬達確定不是設(shè)計主要考慮的問題。縱向采用2根10號槽，提供動力其輸出軸與減速器采用鏈傳動，可以降低行鋼作為主梁經(jīng)過強度校核能夠達到設(shè)計要求。，走速度又可使液壓馬達輸出力矩提高數(shù)十倍。行走速度4.2擺動支架可調(diào)節(jié)，以便適應(yīng)不同的藕田通過改變液壓馬達排量擺動支架設(shè)置在船尾，是可與船體分離的獨立單，來實現(xiàn)調(diào)速。元，為防止其左右擺動時導(dǎo)致船體左右搖晃，最好將噴（4）擺動機構(gòu)用來固定液壓缸、滑道和分水器實現(xiàn)頭平均分成兩部

9、分由2個液壓缸分別驅(qū)動，活塞桿同，高壓噴頭左右擺動使其達到一定的工作幅寬擺動頻時伸出縮回實現(xiàn)這一動作需要由一個分流集流閥控，、，率亦可調(diào)節(jié)。制，然而這種閥售價昂貴，所以嘗試用單液壓缸代替。圖工作流程2所示，為單液壓缸作用下6個噴頭由初始位置擺動到3極限位置受力情況如下。，首先在藕田地頭定樁，將鋼絲繩掛鉤固定其上啟（1）水流的反作用力52，F(xiàn)=PS=4.4210 （0.012/2）=動前需要給水泵灌水1次。發(fā)動柴油機使其工作在額定49.96（N）轉(zhuǎn)速下，挖藕機會自動工作。根據(jù)田塊不同可適當(dāng)調(diào)節(jié)（2）力矩W=FL=FCos800.5FCos800.7=10.41前進速度如藕田的泥土層較硬或行駛到富

10、藕區(qū)可降（Nm），“”低速度甚至?xí)和Ｑ娱L沖擊時間，改善挖藕效果?？梢姰a(chǎn)生的反作用力的力矩并不大，而本設(shè)計的，挖藕機船體設(shè)計一個難點就在于藕田里的摩擦系數(shù)未知，只能作為估4算試驗結(jié)果證明用單液壓缸實現(xiàn)擺動動作不會使船。，挖藕機船體的基本結(jié)構(gòu)見圖1所示。體搖晃，設(shè)計是可行的。圖 2噴頭受力分析圖 1 挖藕機船體基本結(jié)構(gòu)5前進與擺動部分設(shè)計1.船體 2.蓄電池 3.水泵 4.水槽 5.噴頭 6.分水器 7.滑塊前進與擺動部分的液壓原理5見圖所示8.液壓缸 9. 擺動支架 10. 分水器 11. 液壓系統(tǒng) 12. 柴油機3。13.柴油機水箱 14.卷揚機 15.掛鉤通過操作調(diào)速閥 12 來控制系統(tǒng)的前

11、進速度， 閥 74.1主體結(jié)構(gòu)用來手動控制液壓馬達的正反轉(zhuǎn)。機器正式工作前調(diào)節(jié)由于挖藕機船體屬特殊用途船體除考慮船體在藕 閥1，使系統(tǒng)壓力保持在6 MPa左右然后調(diào)節(jié)閥10與，田中的密封外還要考慮盡量減少船體質(zhì)量和使用的材閥11，使液壓缸能正常工作即可。正常工作時加大柴油，：霍長清NO2B.2009Farm Machinery 89責(zé)任編輯技術(shù)設(shè)計與制造新型玉米莖稈粉碎破茬機的試驗與分析畢世英（濰坊學(xué)院）目前的莖稈粉碎破茬機在碎茬質(zhì)量機具性能等方、面存在一些缺陷一是重機具研制輕機理研究二是對，行破茬準確性較差。廣泛使用的旋耕機具碎茬質(zhì)量不高。筆者設(shè)計的新型玉米莖稈粉碎破茬機采用一個刀輥部件安裝

12、一個定刀片將莖稈粉碎根茬切碎及表層松，、土3項功能置于一次作業(yè)中完成試驗證明性能可靠。圖 1 莖稈粉碎破茬機工作原理示意，1工作原理1.刀輥軸 2.罩板 3.動刀 4.定刀 5.玉米莖稈 6.土壤作用下散落在地面上而后大部分又被動刀帶入土中，。玉米莖稈粉碎破茬機采用刀輥逆向旋轉(zhuǎn)來切割玉玉米莖稈比較粗具有一定的剛度和韌性粉碎破茬機，米莖稈和根茬如圖1所示玉米莖稈被拖拉機和莖稈在定刀的配合下能很好的完成切割。與以前的同類型，粉碎破茬機壓倒，且倒向前方，隨后動刀入土在位置 機具相比，該機結(jié)構(gòu)簡單，一個刀輥軸就能完成莖稈粉將玉米根系切斷， 后面的動刀再把已切斷的玉米莖稈 碎和根茬切碎，并且還增加了一個

13、定刀片，使切割過程（包括部分根茬）推到位置處，在定刀的配合下 ，將玉 中有了一個支撐， 因而從理論上可以降低刀輥轉(zhuǎn)速，減米莖稈和根茬切斷。 機器不斷前進，動刀就不斷地在 少動力消耗，為進一步降低該機功耗提供了保證；再者，處將玉米莖稈切斷。 切斷的莖稈和根茬在動刀和罩板的 該機具還可以淺層入土，既可以達到淺耕的目的，又可機供油量，擺動速度與前進速度就會按一定比例擴大。求，性能良好。（1）挖藕機的優(yōu)勢在于工作安全可靠 、挖藕效率高和造價低，挖藕效率為人工 3 倍以上 （與手持式水槍沖藕收獲相比），并大大改善了工人的勞動條件，整機價格低于國內(nèi)同類產(chǎn)品。（2）出于時間和成本上的考慮 ，該設(shè)計中液壓系統(tǒng)

14、功能較為單一，今后可考慮將擺動支架的整體移動改為液壓控制，實現(xiàn)更多動作。 另外，系統(tǒng)不工作時可用柴油機驅(qū)動整機前進，使運輸更方便。（3）由于藕田情況復(fù)雜，藕生長毫無規(guī)則性，給機械化收獲帶來了很大困難， 今后可考慮從藕的種植著手，通過限定條件使其按一定的方向生長，實現(xiàn)種收一體化管理，將極大加快田藕產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。圖 3液壓系統(tǒng)原理參考文獻1.溢流閥 2.壓力表 3.電磁換向閥 4.液壓缸 5.行程開關(guān)1 張耀宏，姜喆雄.噴流式挖藕機的研制J.糧油加工與食品機械，6.液壓馬達 7.手動換向閥 8.濾油器 9.液壓泵 10.減壓閥1982，（08）.11.節(jié)流閥 12.調(diào)速閥2 季大淼，楊沿喜.挖藕機J.糧油加工與食品機械，1982，（10）.6試驗與結(jié)論3