一種刨刀式煙草拔桿機(jī)的設(shè)計(jì)

1、    一種刨刀式煙草拔桿機(jī)的設(shè)計(jì)    張貴明 巢淑娟摘要闡述了一種刨刀式煙草拔桿機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu);通過對(duì)煙草田間作業(yè)拔桿農(nóng)藝的收集，總結(jié)了煙草拔桿的一般規(guī)律，確定了刨刀式煙草拔桿機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理;根據(jù)其工作原理確定了主要工作部件的技術(shù)參數(shù)。根據(jù)主要技術(shù)參數(shù)，設(shè)計(jì)了煙草拔桿機(jī)的主要部件刨刀裝置、煙桿導(dǎo)向裝置等。通過樣機(jī)的試制和生產(chǎn)性試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該樣機(jī)具有良好的工作性能和拔桿效果，同時(shí)具有使用方便、操作簡單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞煙草;拔桿機(jī);刨刀;煙桿導(dǎo)向裝置中圖分類號(hào)s 22文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼a文章編號(hào)0517-6611（2019）18-0222

2、-02doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.18.062開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（osid）：design of a planning-knife type tobacco rod pullerzhang gui-ming， chao shu-juan（department of mechanical and electrical engineering， xuchang vocational and technical college， xuchang， henan 461000）abstractthe working principle and struct

3、ure of a planing-knife type tobacco rod puller were expounded. through the collection of the agronomy of tobacco field operation， the general rule of tobacco rod was analyzed and the structure of the planing knife type tobacco rod puller was determined. according to the working principle， the techni

4、cal parameters of the main working parts were determined.according to main technical parameters， the main components of the tobacco rod puller， the planer device and the tobacco rod guide were designed.through the prototype and productive experiments of the prototype， it was proved that the machine

5、had good working performance and pulling effect， and had the advantages of convenient use， simple operation and convenient maintenance.key wordstobacco;rod pulling machine;planing knife;tobacco rod guiding device烤煙作為我國重要的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)作物和特殊農(nóng)產(chǎn)品，為我國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)繁榮、農(nóng)民增收和農(nóng)民脫貧致富發(fā)揮了重要的作用1。隨著工業(yè)化、城市化進(jìn)程的快速發(fā)展，進(jìn)城務(wù)工的農(nóng)村青壯年人口增加，老

6、齡化、婦孺化嚴(yán)重影響農(nóng)村現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)。2017年我國烤煙種植面積108.1萬hm2，比2016年減少了7.2萬hm2;其中，云南省烤煙種植面積位居榜首，為41.2萬hm2，其次為貴州、河南，分別為14.3萬和 10.3萬hm2。2016年全國煙農(nóng)合作社注冊(cè)數(shù)量1 766家，入社煙農(nóng)109.3萬戶，煙農(nóng)入社率81.4%2-3。依托集群設(shè)施和農(nóng)業(yè)機(jī)械，發(fā)展集約化生產(chǎn)，提高機(jī)械化和專業(yè)化水平。專業(yè)化漂浮育苗、機(jī)械化耕整地及移栽、植保、烘烤和分級(jí)專業(yè)化服務(wù)覆蓋率分別達(dá)到89.9%、50.2%、29.9%、40.0%和 82.5%4。煙葉發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變有力推動(dòng)了傳統(tǒng)煙葉生產(chǎn)向現(xiàn)代煙草

7、農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變，促進(jìn)了煙農(nóng)增收和煙葉產(chǎn)區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。但煙草收獲后對(duì)煙稈的處理仍然沿用傳統(tǒng)的人力處理方式，該方式勞動(dòng)強(qiáng)度大，勞動(dòng)效率低下，煙農(nóng)為了及時(shí)將煙稈從田中清理出來，防止煙稈留在田間滋生病菌，影響來年煙草的種植，不得不投入大量資金雇傭強(qiáng)壯勞動(dòng)力來完成此項(xiàng)工作5。為了解決此問題，市面上出現(xiàn)了各種各樣的煙稈收獲機(jī)具，有切割式、鏟式和起拔式。切割式機(jī)具利用旋轉(zhuǎn)的刀片將煙桿在接近地面處切斷，但煙稈根部仍然留在土地中，腐爛后會(huì)滋生大量的病菌;鏟式機(jī)具則利用鏟切部件將煙桿根部的主要根系鏟斷，煙稈還需要人工拔出，同時(shí)還有部分煙草根系留在土壤滋生細(xì)菌，并且這種鏟切方式阻力大，需配備大功率牽引動(dòng)力;起拔式煙桿收

8、獲機(jī)具可將煙桿連根拔起，但普遍存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各部件配合不協(xié)調(diào)，作業(yè)時(shí)易出現(xiàn)堵塞、打滑、卡機(jī)、拔凈率低、制作成本高等問題，使用效果不理想6-8。因此，設(shè)計(jì)開發(fā)了刨刀式煙草拔稈機(jī)，該機(jī)將旋轉(zhuǎn)的刨刀深入土壤中把煙稈及根系全部刨出，刨出的煙稈不帶任何土壤便于后期的收集，同時(shí)該機(jī)具具有操作簡單、效率高、維修使用方便等特點(diǎn)。1機(jī)具的基本結(jié)構(gòu)及工作原理1.1基本結(jié)構(gòu)為便于設(shè)計(jì)、組裝、使用及維護(hù)，該機(jī)具采用模塊化設(shè)計(jì)。刨刀式煙草拔桿機(jī)主要由懸掛裝置、機(jī)架、變速箱、撥稈裝置、刨刀裝置、煙桿導(dǎo)向裝置、防護(hù)擋板等部件組成。圖1為刨刀式煙草拔稈機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。1.2工作原理刨刀式煙草拔稈機(jī)通過懸掛裝置與拖拉機(jī)連接，由拖

9、拉機(jī)后輸出軸通過萬向節(jié)傳動(dòng)軸將動(dòng)力輸入拔稈機(jī)的變速箱，經(jīng)變速箱變速后由鏈傳動(dòng)分別帶動(dòng)刨刀裝置和撥桿裝置轉(zhuǎn)動(dòng);刨刀裝置在鏈傳動(dòng)帶動(dòng)下切入土壤，將泥土及煙根向上向后方拋起;在防護(hù)擋板的作用下，泥土向兩側(cè)及后方拋出，起到平壟作用。撥桿裝置將拔出的煙桿向后方拋出;拖拉機(jī)帶動(dòng)拔稈機(jī)向前行進(jìn)的同時(shí)，煙稈由刨刀裝置和撥桿裝置中間通過，煙稈順勢(shì)落在拔除平整后的煙壟上。該機(jī)具不僅能把煙稈拔除，而且起到了平壟、除草、保墑的作用。該機(jī)具主要技術(shù)參數(shù)如下：外形尺寸為990 mm× 720 mm×880 mm;設(shè)備重量165 kg，自備動(dòng)力為14.70 22.05 kw，拔稈行數(shù)

10、為1行;工作效率 0.5330.667 hm2/h，拔除率98%，平壟率80%，配置方式為后懸掛式，刀片為刨刀式。2關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)2.1刨刀裝置的設(shè)計(jì)刨刀裝置由刨刀軸、刨刀刀片、法蘭、鏈輪等組成（圖2）。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是9片鋸齒狀的刨刀片交叉安裝在刨刀軸上，刨刀軸通過法蘭安裝在機(jī)架上。9片鋸齒狀的刨刀片交叉安裝可實(shí)現(xiàn)刀片先后入土降低動(dòng)力消耗，同時(shí)采用橫向入土的方式，有效減少了阻力面積，使之更適宜入土作業(yè)。刨刀的安裝設(shè)計(jì)有效解決了長期作業(yè)使用中造成的刀片磨損，從而延長了機(jī)器的使用壽命，達(dá)到安裝更換方便。2.2刨刀、撥板、定刀片配合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)刨刀、撥板、定刀片三者配合作業(yè)（圖3），可以使煙稈拔

11、出時(shí)更順暢地拋出而不堵塞出口，并能有效防止雜草的纏繞。刨刀裝置采用9塊刨刀片交叉的安裝在刨刀軸上，撥板外緣采用鋸齒狀的設(shè)計(jì)，而鋸齒狀的定刀片采用8塊43 mm×43 mm×6 mm大小的三角板均勻有序地焊接在機(jī)架上，使撥板上的鋸齒剛好通過定刀片的凹槽。當(dāng)機(jī)器作業(yè)時(shí)，通過雙鏈條分別帶動(dòng)刨刀裝置和撥板裝置轉(zhuǎn)動(dòng)，二者向出口內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)刨刀裝置刨刀片將煙稈刨出時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)的撥板隨之將煙稈完整從出口拋出;此時(shí)，浮于地表面的撥板裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)纏繞地表的雜草，纏繞的雜草隨著慣性的作用在經(jīng)過定刀片時(shí)被切斷，從而有效達(dá)到防止機(jī)器纏草的作用。2.3導(dǎo)向桿的設(shè)計(jì)導(dǎo)向桿的設(shè)計(jì)（圖4）有助于將地壟上的雜草

12、進(jìn)行分割，并且對(duì)于拖拉機(jī)前進(jìn)行走中推倒的煙稈有一定的扶正導(dǎo)向作用，防止煙稈雜亂傾倒，造成刨刀作業(yè)時(shí)將無規(guī)則的煙稈不能整稈拋出或者將出口處打碎。3性能試驗(yàn)與分析3.1試驗(yàn)條件田間性能試驗(yàn)在位于許昌市西部的禹州市小呂鄉(xiāng)的河南省煙草公司許昌市分公司6 666.7 hm2煙田示范園區(qū)進(jìn)行。試驗(yàn)地塊為10°15°緩坡，土壤為黏土;土壤含水率為17.3%;株距550 mm;壟距1 200 mm;壟長200 m，試驗(yàn)地塊面積0.67 hm2，煙株高1 500 mm，無倒伏現(xiàn)象，煙葉已采收完。拔稈機(jī)由拖拉機(jī)驅(qū)動(dòng)跨一行煙壟采用二檔中油門行走。3.2試驗(yàn)方法煙壟隨機(jī)取樣4壟，每壟取樣長度為&#

13、160;150 m，通過計(jì)時(shí)測(cè)量計(jì)算出機(jī)具的生產(chǎn)效率和漏拔率。3.3試驗(yàn)結(jié)果與分析試驗(yàn)過程中樣機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，工作安全可靠，主體工作部件能夠有效完成機(jī)具在煙田拔稈的需求，工作過程順暢。漏拔現(xiàn)象少，工作效率高，殘留根系少，能夠滿足煙稈拔稈農(nóng)藝的使用要求。樣機(jī)試驗(yàn)過程中，造成煙稈漏拔的原因有：個(gè)別煙草植株生長位置異常，煙稈超出機(jī)具工作范圍;機(jī)手操作機(jī)具偏離煙壟，造成個(gè)別的傾斜煙稈漏拔9-10。4結(jié)論通過樣機(jī)試制與試驗(yàn)，該機(jī)具適配在拖拉機(jī)后方懸掛作業(yè)，通過拖拉機(jī)輸出后的動(dòng)力經(jīng)過變速箱變速傳導(dǎo)帶動(dòng)撥板、刨刀作業(yè)。該機(jī)具結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)輕盈，有效降低了機(jī)器運(yùn)行中的消耗能量，使之更適宜在功率18.4 kw以下的

14、拖拉機(jī)上適配作業(yè)，除了可以在廣大平原地區(qū)使用外，更適合在山地、丘陵地區(qū)拔稈作業(yè)，有效解決了轉(zhuǎn)彎半徑大的問題，并且一次性完成拔稈、除草、平壟和保墑工作。采用新盈的刨刀式拔稈裝置，有效減少了入土阻力面積，使之更宜入土作業(yè);刨刀、撥板、定刀片三者配合作業(yè)，可以使煙稈拔出時(shí)更順暢地拋出而不堵塞出口，并能有效防止雜草的纏繞;拔出的煙稈煙根不帶泥土，便于用戶收集運(yùn)輸。利用刨刀裝置、撥稈裝置、上護(hù)板之間運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的震動(dòng)，使煙根不帶泥土，從而使用戶便于收集煙稈;分草桿的設(shè)計(jì)有助于將地壟上的雜草進(jìn)行分割，并且對(duì)于拖拉機(jī)前進(jìn)行走中推倒的煙稈有一定的導(dǎo)向作用，防止煙稈雜亂的傾倒后，機(jī)器進(jìn)行刨刀作業(yè)時(shí)把無規(guī)則的煙稈不能整稈拋出或者將出口處打碎。參考文獻(xiàn)1張勛，李智，孔曉軍.新世紀(jì)田間作業(yè)機(jī)械化發(fā)展特點(diǎn)與熱點(diǎn)j.農(nóng)機(jī)化研究，2000（1）：5-12.2張傳斌.我國煙草生產(chǎn)機(jī)械化的現(xiàn)狀及思考j.農(nóng)業(yè)機(jī)械，2009（6）：66-67.3林選知，殷壽安，張瑞勤，等.現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)體系構(gòu)建探討j.農(nóng)機(jī)化研究， 2012（1）：249-252.4燕亞民，馮朝印，張貴明.2yzs自走式煙草移栽機(jī)行走裝置的設(shè)計(jì)j.中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)，2013，34（6）：239-243.5劉國順.煙草栽培學(xué)m.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2003.6柴國棟，申巧敏，趙新峰.高效雙壟拔稈機(jī)的研制與應(yīng)用j.農(nóng)