大蒜收获机的优化设计

大蒜收获机的优化设计,大蒜,收获,优化,设计 毕业设计（论文） 大蒜收获机的优化设计 文献综述 毕业设计（论文）文献综述 《大蒜收获机的优化设计》的文献综述 内容摘要 本文主要对国内外的大蒜机械化收获技术进行调查，了解国外机械化收获农作物的水平，摸清国内大蒜收获机械化的现状，重点分析不同收获机在作业过程中存在的问题，充分借鉴各型号的优点，学习农机各系统的设计方法，以期形成一套优化设计方案。 关键词：大蒜收获机 手扶拖拉机 问题分析 优化设计  第1章 前言 大蒜，产于中亚和西亚。两千多年前，出使西域的张骞将其带回国来。人们不仅发现它是风味绝佳的调料品，还能去腥杀菌，各家各户大范围地种植起来。现代医学又发现了它的医学价值，有防治心血管疾病、抗氧化的功效，在H7N9禽流感时期发挥着重要的作用。然而广受欢迎的大蒜，收获起来可不是一件容易的事。山东是全国最大的大蒜种植区，当地的蒜农也抱怨收蒜很累，手都要磨出泡，更别说经年累月蹲在田里，面朝黄土背朝天。除此之外，人工收蒜时间长，一旦错过最好的时期，损失就十分严重。于是，在国内，一些大蒜收获机应运而生。大蒜收获机是指在大蒜的成熟时期，用于对大蒜进行挖掘、去土、输送、整理、切茎、收集、转运等农艺环节或单项、或多项、或全部环节进行收获的农机具。 山东省在2013年以一定规模采用了大蒜收获机，其较高的效率受到蒜农的欢迎，河南、江苏等地也纷纷仿效。然而，这几年过去，大蒜收获机暴露出越来越多的问题。 第2章 国内外大蒜收获机分析 2.1国外大蒜收获机 2.1.1美国TopAir公司GW和GL系列 以下是美国TopAir公司GW 4400型大蒜收获机[1]实体结构示意图： 前方由动力源拖拉机带动液压及动力连接机构实现整机的行走功能。在作业过程中，挖掘铲深入泥土将大蒜蒜须切断，连同部分泥土一起挖掘上来，到达分离输送链，经分离输送之后到达铺条机构。若无其他辅助农机，挖掘的大蒜将直接抛入田中。 因其分离输送链并没有特殊的分离土块的装置，所以有一个比较明显的缺点是土块分离不完全，这也是部分国产大蒜收获机一个待解决的问题。 下图是该公司GL 2400大蒜捡拾机，为在GW 4400上加装捡拾装置后的农机： 其装备捡拾装置之后，配合一名工作人员，能够完成大蒜挖掘、去土、输送、捡拾、整理等功能，已经是初具雏形的联合收获机，在国内外处于领先水平。其收蒜效率大大提升。 但是全程带蒜秧作业，经过的环节越多，机器的负担越大，消耗的能源越多。 2.1.2法国ERME公司RL系列和RE系列 法国是欧洲农业最发达的国家之一，其机械化、现代化程度高，以中小农场的经营方式为主。法国政府鼓励建立高等、中等农业教育，极大提高了农民的素质。在其大蒜种植区，农民们愿意投资大蒜收获机，收获机械得到广泛应用。 下图是法国打捆式大蒜收获机： RL1型收获机适合于逐行收获。在其对准一行大蒜之后，分禾器将此行大蒜与别行区分开来，然后进行挖掘作业，夹持胶带将大蒜送至打捆机构，拍土。当大蒜数量达到一定值时，打捆机构进行打捆。然后工作人员操纵开关把蒜捆送至后侧。 此机器的操作对工作人员要求有点高：工作人员不仅要控制整机前进方向，避免驶入其它蒜行，还要随时注意捆蒜机构中蒜秧的数量，长时间作业容易出错。 下图是该公司RE1型单行切秧式大蒜联合收获机： 其工作原理与RL1型有许多相似之处，但其具备切秧机构，还配备工人清洗切下的大蒜头，无疑为后续工作省去了许多麻烦。 我们仔细观察就能发现，无论是RL1还是RE1，都是单行收获。虽然之后推出的RL和RE其他系列能一次收获最多达5行，但是为了不损伤大蒜，对蒜行的要求是间距50cm左右。在中国，土地资源一向是农民们十分珍惜的，蒜行间距从13cm到35cm不等，主要集中在20cm左右。照搬国外的技术肯定是行不通的。但是其切秧机构的配置值得我们学习。 2.1.3西班牙J.J.BROCH 公司 西班牙是世界第二大大蒜出口国，近几年更是成为欧洲最大的大蒜生产商。大蒜的机械化收获占据着重要地位。 西班牙J.J.BROCH 公司也生产打捆式和切秧式收获机： 相比较法国ERME公司的产品，西班牙公司注重了舒适性，给打捆式加上了顶棚，也更注重效率，针对打捆式和切秧式分别研制出两行和四行的机型，但同时两行打捆式需要2名操作人员。但不适用于国内，原因与上面是一样的。切秧式要求的最小行距是35cm，不能满足国内大部分蒜距要求。 2.2国内大蒜收获机 2.2.1 4DS_1000型大蒜挖掘机 需求是发明之母。山东金乡县是中国著名的大蒜之乡。进出口、致富增收的愿望让人们不堪重负，迫切需要实现收获的机械化。4DS_1000型大蒜收获机[2]根据山东省农业机械管理局的“大蒜挖掘机”的项目合同书终于研制出来。 其可与泰山-12型拖拉机配套使用。拖拉机经齿轮箱将动力传至挖掘系统和拨禾器的变速箱。其主要采用旋转刀具进行挖掘。作业过程中，旋转刀具在土中不断旋转，切断大蒜根系，同时松动泥土，将大蒜拱起，一次来是蒜土分离。前后拨禾器将蒜头拨向两边，防止轮胎压蒜。 然而，土表之下的情况难以确定。如遇石块较多的土壤，旋转刀具的损失就会过多。同时，原研究人员也提出，此机型适用于平原地区。对于起伏幅度过大或者过于频繁的地貌就不适宜了。不过4DS_1000型一改国外通过“挖”的起蒜方式，采用旋转刀具，为大蒜的挖掘提供了新思路。 2.2.2 4DS-2型大蒜挖掘机[3] 它与拖拉机的挂接方式采用的是三点悬挂式，驱动轮附加同轴的链轮作为动力源。作业过程中，驱动轮带动大链轮，接着带动小链轮转动。小链轮作为一个动力枢纽，通过锥齿轮、离合器的传动使抛掷轮转动。抛掷轮的作用是将挖掘铲挖掘上来的蒜土进行分离。 然而，效率并不高。通过实地实验，作业效率大概是4DS_1000型的2/3。不过，其紧凑的结构值得学习，蒜土分离的方案值得借鉴。 2.2.3 4S-85型大蒜挖掘机 4S-85型大蒜收获机[4]，主要由挖掘装置、碎土装置、分离装置、输送装置、铺放装置等部分组成。 4S-85与东风—12型手扶拖拉机配套可一次完成破土、碎石、切根、筛选集条等各项作业。机器到达田间，液压升降装置降下，挖掘铲靠自身重力入土至指定深度。行进过程，挖掘铲切断大蒜根须，蒜土一起进入碎土辊，再进过泥土分离器的作用将土去除。去土的大蒜从两防滑轮之间落入田里。 在实地实验过程中，出现了一些故障：一是振动挖掘铲臂偏心连杆机构中的螺纹连杆螺丝损坏，主要是因为加工材料选用45钢，而且后期淬火和退火处理工艺不过关；二是振动挖掘铲断裂，经仔细检查发现，铲身使用的65Mn钢板上有缺口，当振动挖掘铲碰上田埂等造成应力集中导致断裂。[5] 2.2.3 4S-6型大蒜挖掘机[6] 该机具与8.8kW以上的手扶拖拉机配套使用，限深轮一端为前进方向。工作时操作液压装置使机身下沉到指定深度，大蒜经过旋转犁刀8、分秸器9、犁刀-振动筛联合体之后被抛入田中。期间，工作人员操作位于机身后部的方向盘和液压手柄。 振动分离的方案值得借鉴，但是大蒜在振动筛上的行程较短，蒜土分离未必充分；另一方面，操作人员位于机身后部，视野不够开阔，所以对方向的操控要求比较高。 第3章 总结 经过对文献资料的分析，发现： 1.国外的大蒜收获机已经有较高的自动化水平，能够完成大蒜挖掘、去土、输送、捡拾、整理等功能，具备捡拾装置和切秧装置的机型大大减少了工作量。但是有些机型蒜土分离不充分。收获机对行距的要求也不符合我国国情。 2.国内的收获机设计的思路还是比较开阔的：有使用旋转刀具切断蒜须的，有使用抛掷轮或者振动筛来分离蒜土的。但是机器暴露在外的部分较多，一方面零部件容易损坏老化，另一方面蒜秧易缠结在机身上，除此之外易操作性（视野、方向盘是否省力）和舒适性（振动引起的不适）这样的人机交互体验还需改进。自动化水平还需向发达国家看齐。 3.我们要借鉴国外先进机型的优点，结合国产机器的问题，在结构上进行优化，使机器更加稳定；在功能上进行优化，使机器更易用；在细节上进行优化，使操作人员更舒适。 4.下一步的目标：以一体的刚性结构为基础，改善传动路线，优化挖掘、分离蒜土的机构，合理安排操作人员的位置来改善视野和工作环境。 参考文献 [1] 胡志超，吴峰，王海鸥，谢焕雄，胡良龙.国内外大蒜收获机械现状[J].农业机械，2007，6,47-49 [2] 宗立新.4DS-1000型大蒜挖掘机的研制[J].山东农机，2005,8,13 [3] 张晓辉.4DS-2型大蒜收获机的设计[J].农机与食品机械，1997,5,15-16 [4] 张钟毓，魏静，张冬.4S-85型大蒜收获机研制开发[J].现代农业装备，2007,7,60-61 [5] 李金磊，曹东京，王伟.4s-85 型大蒜收获机试验分析[J].江苏农机化，2007,4,71-72 [6] 刘德然,王延耀,王循进,李运东,徐志瑞.4S-6型大蒜收获机的研制开发[J].农机化研究，2010,4,96-98 [7] 于向涛，胡志超，胡良龙，彭宝良.4DLB-2型大蒜联合收获机作业性能测试与分析[J].中国农业大学学报，2013，4，183-187 [8] 吕小莲，彭宝良，于向涛，高雪梅，胡志超.大蒜联合收获机田间作业性能测试[J].扬州大学学报，2012,33：77-80 [9] Xiong, S., Zhang, Q.G., Zhang, D.Y. & Olsson, R. (2008). Influence of harvest time on fuel characteristics of five potential energy crops in northern China. Bioresource Technology, 99: 479-485 [10] Jiannong Song，Jianjun Liu. Mechanized Harvest of Garlic: A Review.[A]. Collection of Extent Abstracts of 2004 CIGR International Conference Volume.2[C].2004 指导教师意见： 文献查阅丰富，条理清楚，具有一定的深度和时间性，能反映出这一专题的历史背景、研究现状和发展趋势，情报学价值。对课题研究具有较高的价值。 指导教师签名： 2014年 2 月 17日 教研室审查意见： 同意。 室主任签名： 2014 年 2 月 18 日 学院审查意见： 同意。 教学院长签名： 2014 年 2 月 20 日