李開宇，楊 寧，馬鳳江，馮良山

（遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院耕作栽培所，遼寧沈陽 110161）

遼寧是我國北方重要的草原區(qū)，主要分布在朝陽、阜新、葫蘆島等遼西北地區(qū)。長期以來，由于對草原功能認(rèn)識不到位，有關(guān)政策不配套，致使各類草原破壞嚴(yán)重、功能衰退、面積銳減，人工草地建設(shè)受阻，生產(chǎn)形勢十分嚴(yán)峻。人工草地建設(shè)滯后已成為限制農(nóng)牧業(yè)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境改善的重要因素，人工草地建設(shè)可有效改善遼西北地區(qū)脆弱的生態(tài)環(huán)境。

油莎草塊莖集油、糧、牧、飼于一體，是一種綜合化利用效果明顯、經(jīng)濟(jì)效益較高的新型經(jīng)濟(jì)作物，適用于人工草地建設(shè)和生態(tài)修復(fù)。采收環(huán)節(jié)技術(shù)成熟，形成油莎草塊莖種植產(chǎn)業(yè)化，能夠有效助力遼寧省林草地區(qū)農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，增加當(dāng)?shù)剞r(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入，對遼寧省地區(qū)油莎草塊莖產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展起到示范和推動作用，同時也可促進(jìn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)，對實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

1 總體結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1 總體方案

一是功能性要求。針對油莎草塊莖采收過程中的勞動強(qiáng)度大、提高作業(yè)效率低問題，機(jī)具不僅有挖掘功能同時還具有清選功能，有效改善采收質(zhì)量，提高機(jī)具工作性能。二是土與豆分離要求。針對油莎草塊莖采收機(jī)土與豆分離難問題，采用輔助拋土機(jī)構(gòu)提高土與豆分離的效果。三是根、草與豆分離。針對油莎草塊莖采收機(jī)根、草與豆分離難問題，采用前置振動式分離機(jī)構(gòu)，以減輕后續(xù)機(jī)構(gòu)作業(yè)的負(fù)擔(dān)。四是傳動系統(tǒng)簡單要求。機(jī)具挖掘、輸送及清選由拖拉機(jī)輸出動力驅(qū)動，傳動系統(tǒng)既要驅(qū)動脫粒、輸送及清選工作部件，同時又要保證傳動可靠。

1.2 總體結(jié)構(gòu)

該油莎草塊莖采收機(jī)，包括機(jī)架、挖土鏟、輔助拋土機(jī)構(gòu)、振動機(jī)構(gòu)、輸送機(jī)構(gòu)、分離機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)、地輪和收集箱（圖1）。挖土鏟安裝在機(jī)架前下方，輔助拋土機(jī)構(gòu)安裝在機(jī)架上，置于挖土鏟的后上方，在拋土鏟后方的機(jī)架上依次傾斜安裝所述振動機(jī)構(gòu)和輸送機(jī)構(gòu)，用于將油莎草塊莖混合物輸送至分離機(jī)構(gòu)，分離機(jī)構(gòu)安裝在機(jī)架后方。在分離機(jī)構(gòu)輸料端設(shè)置收集箱，收集油沙豆。傳動機(jī)構(gòu)分別連接輔助拋土機(jī)構(gòu)、振動機(jī)構(gòu)、輸送機(jī)構(gòu)和分離機(jī)構(gòu)，用于驅(qū)動輔助拋土機(jī)構(gòu)、振動機(jī)構(gòu)、輸送機(jī)構(gòu)和分離機(jī)構(gòu)。

圖1 油莎草塊莖采收機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

1.3 工作原理

該機(jī)在作業(yè)時，挖土鏟挖起土壤，輔助拋土機(jī)構(gòu)的拋土輪將破碎的土壤拋向振動機(jī)構(gòu)，通過振動機(jī)構(gòu)的振動，使油莎草塊莖和土壤的混合物通過振動進(jìn)一步破碎分離，完成兩次分離。然后由輸送機(jī)構(gòu)再將油莎草塊莖和土壤的混合物送至分離機(jī)構(gòu)，通過分離機(jī)構(gòu)的圓筒篩轉(zhuǎn)動，泥土由網(wǎng)格狀篩網(wǎng)落下，沒落下的泥土和豆在導(dǎo)向板作用下一邊滾動一邊向后運動，泥土落下。剩下的豆由接豆槽板排出，落入收集箱，完成分離收集作業(yè)。

2 主要零部件設(shè)計

2.1 輔助拋土機(jī)構(gòu)

輔助拋土機(jī)構(gòu)由拋土輪、拋土輪軸、軸承座和拋土鏈輪等組成。其中拋土輪是在拋土輪軸兩端分別固定端板，在兩端板間沿周向均勻固定多個柵條構(gòu)成，拋土輪軸兩端分別伸出端板，通過軸承座安裝在機(jī)架側(cè)板上。在拋土輪軸的一端設(shè)有拋土鏈輪，通過拋土鏈輪連接傳動機(jī)構(gòu)，由傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動拋土輪軸帶動拋土輪轉(zhuǎn)動，拋土輪將挖土鏟挖起的土壤，由下向上向后滾動翻送。滾動過程中，通過柵條的撞擊將土壤破碎。

2.2 振動機(jī)構(gòu)

振動機(jī)構(gòu)由柵條軸、振動?xùn)艞l、曲臂和偏心輪等組成。柵條軸兩端均鉸接安裝在機(jī)架兩側(cè)板上，振動?xùn)艞l一端等間距安裝在柵條軸上，另一端為自由端，柵條軸一端伸出機(jī)架側(cè)板，其上連接曲臂一端，曲臂另一端鉸接連桿一端，連桿另一端連接安裝在機(jī)架側(cè)板上的偏心輪，偏心輪連接傳動機(jī)構(gòu)。通過偏心輪驅(qū)動，帶動振動?xùn)艞l軸轉(zhuǎn)動，使振動?xùn)艞l振動，將油莎草塊莖混合物進(jìn)一步破碎，以利于分離作業(yè)。

2.3 輸送機(jī)構(gòu)

輸送機(jī)構(gòu)由輸送帶、主動滾筒、從動滾筒、護(hù)板、主動鏈輪和從動鏈輪等組成。主動滾筒一端設(shè)有主動鏈輪，從動滾筒一端設(shè)有從動鏈輪，主動鏈輪連接傳動機(jī)構(gòu)，主動鏈輪和從動鏈輪間通過傳動鏈連接。在主動滾筒和從動滾筒間套置輸送帶，輸送帶兩側(cè)設(shè)有護(hù)板，可避免雜物進(jìn)入輸送帶內(nèi)側(cè)，影響輸土作業(yè)。輸送機(jī)構(gòu)將油莎草塊莖混合物向后輸送至分離機(jī)構(gòu)。

2.4 分離機(jī)構(gòu)

分離機(jī)構(gòu)由圓筒篩、齒圈、環(huán)圈、托輪、導(dǎo)向板、齒輪、驅(qū)動齒輪和接豆槽板等組成。圓筒篩是由數(shù)個等間距周向柵條環(huán)和數(shù)個沿周向布置的縱柵條構(gòu)成的網(wǎng)格狀圓筒，圓筒篩一端設(shè)有齒圈，另一端設(shè)有環(huán)圈，驅(qū)動齒輪、齒輪分置于機(jī)架兩側(cè)，分別與所述齒圈嚙合。托輪為兩個，分別為左、右托輪，設(shè)置在機(jī)架上環(huán)圈兩側(cè)。兩托輪支撐環(huán)圈，其中驅(qū)動齒輪連接傳動機(jī)構(gòu)，驅(qū)動齒圈帶動圓筒篩轉(zhuǎn)動，完成分離作業(yè)。

2.5 圓筒篩

圓筒篩內(nèi)壁設(shè)有延螺旋分布的多個導(dǎo)向板，起導(dǎo)向作用，并防止分離物的堆集、堵塞。驅(qū)動齒輪、齒輪通過軸承座安裝在機(jī)架上，兩托輪通過支架安裝在機(jī)架上，驅(qū)動齒輪、齒輪及兩托輪支撐分離機(jī)構(gòu)。分離機(jī)構(gòu)工作時，圓筒篩轉(zhuǎn)動，泥土由網(wǎng)格狀篩網(wǎng)落下，沒落下的泥土和豆在導(dǎo)向板作用下一邊滾動一邊向后運動，泥土落下，剩下的豆由接豆槽板排出，落入收集箱。

2.6 傳動機(jī)構(gòu)

傳動機(jī)構(gòu)由中央變速箱、左傳動輸出軸、右傳動輸出軸、側(cè)傳動軸及各個鏈輪等組成。中央變速箱通過左傳動輸出軸連接振動機(jī)構(gòu)的偏心輪，驅(qū)動偏心輪轉(zhuǎn)動，帶動振動機(jī)構(gòu)工作。中央變速箱通過右傳動輸出軸上設(shè)置的鏈輪和輸送機(jī)構(gòu)的主動鏈輪通過傳動鏈連接，通過鏈傳動帶動輸送機(jī)構(gòu)的主動滾筒轉(zhuǎn)動。主動滾筒和從動滾筒上同側(cè)的鏈輪通過傳動鏈連接，從動滾筒上的另一側(cè)鏈輪和輔助拋土機(jī)構(gòu)的鏈輪通過傳動鏈連接，通過鏈傳動帶動輔助拋土機(jī)構(gòu)的拋土輪工作。中央變速箱的輸入軸和側(cè)傳動軸花鍵連接，側(cè)傳動軸上的鏈輪和分離機(jī)構(gòu)的驅(qū)動齒輪軸上安裝的鏈輪通過傳動鏈連接。通過鏈傳動帶動分離機(jī)構(gòu)的驅(qū)動齒輪轉(zhuǎn)動，由驅(qū)動齒輪帶動齒圈轉(zhuǎn)動，使分離圓筒篩轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)分離作業(yè)。

3 結(jié)語

針對現(xiàn)有油沙豆種采收機(jī)的技術(shù)缺點，開發(fā)出一種油莎草塊莖采收機(jī)，基本解決了目前油莎草塊莖采收過程中存在的勞動量大、收獲滾筒易纏繞、脫凈率不高、不易清理等問題，并實現(xiàn)油沙豆種采收機(jī)的多功能化。該機(jī)采用傳動機(jī)構(gòu)采用機(jī)械傳動，結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低，更易于推廣應(yīng)用。