一种履带式全液压蔬菜种植复式机的设计

科研开发
摘要：介绍了一种履带式全液压蔬菜种植复式机设计方案。

通过试验验证，该机具作业效果和作业质量均达到了生产要求。

关键词：蔬菜种植；复式机；设施农业；机具集成
近年来，江苏省设施农业发展迅速。

截至2018年底，全省蔬菜播种面积达142.5万hm2，产值突破1000亿元大关。

但江苏省蔬菜生产机具保有量较少，机械化率仅在50%左右。

设施农业机械作业功能单一，生产环节前后不配套等问题制约了设施农业机械化发展。

设施农业机械化生产要达到标准化、规范化的要求，必须先解决机具集成优化问题。

为此，基于设施农业作业平台的研发，提出一种履带式全液压蔬菜种植复式机技术方案。

1整体方案
通过对小青菜、觅菜、茼蒿等蔬菜生产环
节和蔬菜生产农艺要素物理特性的研究，研
制一种履带式全液压蔬菜种植复式机（如图1
所示），搭载耕翻、起垄、整平、镇压、播种及收
获等作业装置，可实现一机多用，解决叶菜机
械化生产前后环节间的衔接问题，大幅度提
高叶菜机械化生产的标准化程度。

2行走底盘系统设计
行走底盘系统（如图2所示）是复式机的
关键部分。

行走底盘系统结构布局、动力测
算和分配、前进速度和效率决定着整机的作
业效能。

它由上盘和下盘组合而成，下盘主要功能是用于安装履带驱动轮、履带支重轮、履带导向轮、整机平衡轮、履带导向撬、履带张紧机构以及HST+机械变速箱和左右履带；上盘的主要功能是用于安装发动机、散热器、液压油箱、柴油箱、液压控制电磁阀、蓄电池、操控平台、工作部件悬挂支架、液压管路油缸、控制线束等。

发动机的液压散热组合放置在发动机的右侧，同时朝向整机的右外侧，便于通风散热，且结构紧凑。

液压油箱和柴油箱并排放置在左前位置，便于观察和补充油料。

操控平台放置在中部左侧位置，并悬空突出，便于不同工作部件的更换安装，操控平台上设计有主操作杆（控制机具前进、后退、转向）、油门控制手柄、组合仪表（显示发动机转速、发动机水温、发动机油温、液压油油温等）、钥匙开关、各工作部件控制按键、安全扶手、中央控制器等元器件。

操纵系统采用多功能电液式设计，操作人员可通过一根操作手柄控
一种履带式全液压
蔬菜种植复式机的设计
周学剑李健
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1.旋耕起垄装置
2.悬挂支架３.通用底盘４.操控台
５.液压站 6.镇压悬挂架7.镇压装置
图1履带式全液压蔬菜种植复式机
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江苏农机化2020.1
江苏农机化2020.1
制整机前进后退、左右转弯，结构紧凑、操作方便、挂接简单、作业流畅。

3旋耕起垄装置设计
耕整部件的旋耕起垄部分挂接在整机前端
（如图1所示），由机架、起垄刀轴、起垄刀、旋耕刀、液压马达、压垄板、刮土板等组成。

旋耕起垄装置采用高效率液压摆线驱动，结构简化，便于拆卸和更换，通过一个平行四边形连杆支架挂接在行走底盘上。

旋耕起垄部件在液压油缸的作用下升降时，与地面的相对位置、姿态不改变，垄沟开挖清晰。

旋耕刀片采用对称单螺旋结构排列，整轴刀片20把，尾部两侧各有两把开沟起垄刀片。

作业时，刀片把垄沟的土壤滑切后排到垄面，不同方向排布的旋耕刀片切抛均匀，形成较为规整的垄型，然后在尾部两侧的压垄板和上部刮土板的共同作用下，对垄型挤压修正，形成规整垄面，便于收获环节的机械化作业。

4镇压装置设计
镇压装置通过连杆和液压缸挂接在行走底
盘的尾部（如图1所示）。

为保证后期叶菜收获的质量和效果，提高仿形基准面，对畦面机械化压实进行了优化设计。

镇压装置由液压马达、传动链、振压辊(2个）和两对重量相等的偏心锤组成，压实装置与行走底盘采用三点挂接，通过油缸举升。

镇压装置采用了主动双振压辊技术，在左右侧板的上部，对称安装两根偏心轴，每根轴的两端，各安装一个偏心锤，两偏心轴之间由一对齿
轮啮合相向同步旋转。

运转时，左右偏心力相互抵消，上下偏心力合并，产生上下往复变化的激振力，配合两个动力振压辊使得土壤在整平的同时得到压实，垄面更加平整饱满。

左右两侧板的下部，按垄型要求折弯成对应尺寸形成梯形状，用来阻挡土壤向两侧垄沟方向移动，也可对垄型的两侧腰面进行拍打压实。

采用激振装置使得垄型土壤密实，不易塌陷，前振压辊与后振压辊
呈前高后低的布置状态，并且以比前进速度更快的线速度旋转，使压辊与土壤间产生较大的滑移，通过此滑移进一步碾碎表面土块，使得畦面土壤更加细碎和平整。

5
收获装置设计
收获装置（如图3所示）由割台、输送带、升
降油缸、液压仿形装置、操控和收集装置等几大模块组成，能实现一次性仿形、切割、输送、收集等功能。

割台采用两轮带式回转切割器，主要由液压调速驱动马达、割台主框架、月牙形环形带锯、带锯驱动轮、带锯从动轮、带锯张紧轮、联接座等组成。

割台的整体结构简洁、重量轻。

割台有三个轮的轴的位置可调，可方便地改变带状齿形割刀上下间的距离，提高对不同高度蔬菜收获的适应性。

割刀以滑切的形式切割蔬菜茎秆，振动小，噪音低，并可根据不同的蔬菜特性，由液压调速阀手动调整切割速度，能适应大多数叶菜品种的切割要求。

切割输送装置由左右侧板、联接机架、
输送
图2
行走底盘系统
2
3
4
5
1
1.液压仿形辊
2.切割输送装置３.割台升降油缸４.底盘５.二维轴承座
图3收获装置
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江苏农机化2020.1
带、输送带驱动装置、输送带被动辊、输送带张紧机构、仿形辊组件、液压马达等部件组成。

在运输或田间行走时，割台升降油缸抬升，使得割台切割输送装置远离地面；作业时，割台升降油缸回收。

当液压仿形辊接触畦面时，割台升降油缸通过电动控制，液压回路处于常开状态，割台切割输送装置的控制权转移到液压仿形装置，从而最大限度的实现与畦面的机械仿形功能，提高整机的适应性，降低收获损失；同时，可避免切割器入土带来的诸多问题。

收获作业时，带刀回转运动，叶菜被切割，顺着输送带方向倒伏到输送带上，再被传送至输送带上端，随着回转下落到收集箱中，完成叶菜的收割。

操纵人员通过对液压仿形油缸的控制，以畦面为支撑点，实现对割刀与畦面间隙（割茬高度）的调节，满足留茬不同的各类叶菜收获需求。

6整机性能
履带式全液压蔬菜种植复式机在江都市小
纪农业生态园进行了试验检测（如图4、图5所示）。

试验条件：土壤类型为壤土，前茬作物是青菜，环境温度为31℃，湿度为38%，播种和收获对象是小青菜，收获菜龄26d，蔬菜高度23cm。

检验结果见表1、表2。

7结语
通过试验验证，履带式全液压蔬菜种植复式
机的设计方案是可行的，通过更换不同功能部件
可完成叶类蔬菜的旋耕、起垄、镇压、播种、收获机械化作业，实现了一机多用，减少了机具的采购成本，作业效果和作业质量均达到了生产要求，为设施蔬菜机械化生产提供了一种新的解决方案。

图4
耕整、播种试验
图5
收获试验
（作者单位：江苏省农机具开发应用中心）
（收稿日期：2019-11-28）
检验项目
作业速度/(km ·h -1)行走速度/(km ·h -1)变速方式种植畦面宽度/mm 旋耕深度/mm 土壤破碎率畦面平整度播种深度/mm 播种均匀性变异系数
指标要求0～3.00～5.5
机械+HST 120080～150≥50%≥80%0～25≤45%
检验结果0.684.3
机械+HST 120013180%98%2419%
表1
旋耕起垄播种试验数据
检验项目
作业速度/(km ·h -1)行走速度/(km ·h -1)
收割效率/(667m 2·h -1)收割损失率
指标要求0～3.00～5.52～6≤5%
检验结果1.24.433%
表2
收获试验数据
8。