半喂入式花生摘果机试验装置的设计与试验

万方数据
表５试验指标分析表
Ｔａｂｌｅ ５ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆｔｅｓｔ ｉｎｄｅｘｅｓ
在９５％置信度下，摘果滚筒转速和摘果滚筒直径二 因素对破碎率的影响具有较高的显著性，夹持输送速度 表现不显著，三因素主次排列顺序为Ｃ＞Ａ＞Ｂ，较优组 合为ＣｌＡｌＢ４，即摘果滚筒直径１５０ ｔｏｎｉ、摘果滚筒转速
摘要：为适应花生分段收获和摘果的需要，通过对中国花生生产机械化现状和摘果方式的调查研究，设计了一种半喂
入式花生摘果试验装置。对摘果试验装置的结构和工作原理进行了分析，重点研究了花生摘果试验装置的喂入、输送和
摘果等装置的优化配置，以探索新的工作原理和新的结构设计。进行了半喂入式花牛摘果试验装置参数优选试验，求得
机作业质量》（ＮＹ／Ｔ ５０２－２００２）【ｌＵＪ）．，
影响试验主要因素：夹持输送速度、摘果滚筒转速
和夹持角大小。
。
２．３试验方案及结果
２．３．１试验方案
，
‘Ｊ
试验前对花生生长情况等因素进行测定，依据花生 荚果生长区大小确定夹持角口为８０。
半喂入式花生摘果试验装置参数优选试验的试验 因素与水平如表２所示。选用Ｌ１６（４５）正交表进行正交 试验［ＩＨ３】，每个试验重复３次，取平均值。主要参数对摘 果性能指标的影响结果如表３所示。
１．１传动机构设计 半喂入式花生摘果试验装置具有两套独立的传动系
统，分别为夹持输送装置传动系统和摘果装置传动系统。 １．１．１夹持装置传动系统
夹持装置的传动系统，采用功率为１．５ ｋＷ调速电机， 通过皮带带动减速比为２０：１的蜗轮蜗杆减速器及链条 驱动双轴转动。其组成如图２所示。实现两边夹持带的 同向同速运动，即同向从动链轮ｌ与反向从动链轮６相 向转动，主动链轮７在主动轴的带动下顺时针转动，反 向从动链轮６在滚子链的带动下逆时针转动，同向从动 链轮ｌ顺时针转动。此传动方式结构简单，节省空间， 运行可靠，且经济性好，符合试验装置设计要求。 １．１．２摘果装置传动系统
ｌ
２
３
物科流向
４
１．入料口２．夹持输送装置３．夹持带轮４．摘果滚筒５．上机架６．从动链 轮Ｉ ７．从动链轮ＩＩ ８．主动链轮９．双轴承座 ｌＯ．齿轮 １ １．从动带轮 １２．载荷测试装置１３．下机架
图１ 半喂入式花生摘果机总体结构 Ｆｉｇ．１ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆｈａｌｆｆｅｅｄｉｎｇ ｔｙｐｅ ｐｅａｎｕｔ ｐｉｃｋｅｒ
４８２ ｌｌｌｎｌ，单株花生蔓的平均重量为１ １４ ｇ，单株花生果的
平均重量为１２３一ｇ。
、
本试验中所选用的设备列于表１。
’
＋１’
…表１试验设备
’
Ｔａｂｌｅ １ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ
２．２试验指标及影响因素
摘果性能指标：生产率、摘净率和破碎率（参照农
业部发布的《中华人民共和国农业行业标准一花生收获
应 此全夹部持位角于ａ采 雠摘ｔａ区ｎａ域＝∥，否 口则，，其将中有，明ｈ显为的花漏生摘结现果象范，围因
的径向距离；ａ为摘果滚筒长度。
ｌ同向从动链轮２．同向从动轴３．夹持带轮４．夹持双带轮５．反向从 动轴６．反向从动链轮７．主动链轮８．万向节９．主传动轴ｌＯ．大带轮
Ｆｉｇ．２
图２夹持传动系统 Ｃｌａｍｐｉｎｇ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ
乃＝∑形芋＝∑乃趵
ｉ＝１“，
／２Ｉ
式中ｙｉ——第ｆ号试验所得计算值（加权评分指标）；
％——第－，个指标的“权”值；蛳一第ｉ号试验中第．，个 指标；Ｒ，——第，个指标在该组试验中造成的极差；Ａ，～
一第．，个指标得计算系数（它既考虑权又考虑指标变动程 度）。
摘果滚筒转速、夹持输送速度和摘果滚筒直径与摘果指标的关系，得出了影响花生摘果指标的主次凶素和各因素的显著 性水平，各参数的最优组合为摘果滚筒转速２７０ ｒ／ｍｉｎ，夹持输送速度１１．３ ｍ／ｒａｉｎ，摘果滚筒直径１６０ ｍｎｌ。该研究对半
喂入式花生摘果机的设计具有实际指导意义，同时为今后花生摘果机械的研制提供理论依据与科学指导。 关键词：收获机，设计，试验，花生摘果机，半喂入式
图４夹持装置结构图
Ｆｉｇ．４ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆｃｌａｍｐｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ‘
１．２．２摘果滚筒设计 摘果滚筒是半喂入式花牛摘果试验装置的重要工作
部件，主要包括滚筒轴、定刮板和动刮板。其构造为在 滚筒轴周圈均匀焊接６块尺寸相同的定刮板，６块动刮板 通过螺栓分别与定刮板联接。通过动刮板的安装位置调 节摘果滚筒的直径。
Ｉ
２
３４ ５
１．摘果滚筒２．从动链轮３主动链轮 向从动链轮７．主动齿轮８．从动带轮 轴１ １．动力输入轴１２．主动带轮
４．双孔轴承座５．主动传动轴６．反 ９．反向从动齿轮 １０．反向从动传动
图３摘果传动系统
Ｆｉｇ．３ Ｐｉｃｋｉｎｇ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ
１．２半喂入式摘果试验装置主要部件设计
１．２．１夹持输送装置的设计
１）夹持方式的确定
。
目前收获机械上的夹持方式主要有带夹持和链夹
持。夹持链造价高且重量大，因此本试验装置采用带夹
持方式。
．．
．．
！
２）夹持装置总体结构
夹持装置主要包括带轮１、摇杆２、拉簧３、张紧轮
４和双带轮５，结构如图４所示。工作时可通过摇杆调节
喂入口的大小，控制喂入量的多少；摇杆２、拉伸拉簧３
中国花生结果范围的水平直径小于１００ ｍｍ，设计摘 果滚筒直径可在１５０～２００ ｍｍ之间调节。在保证摘净率， 较高的摘果滚筒转速条件下，为减小试验装置的体积， 设计花生摘果滚筒长度三为７００ ｉｌｌｌｎ。
２试验装置参数优选试验与分析
２．１试验设备及原料
试验对象选用青岛万农达花生机械有限公司试验田
中覆膜播种的花生。花生品种为花育１７，花生平均株高
１结构与原理
半喂入式花生摘果试验装置由机架、夹持输送装 置、摘果装置、动力输入装置和扭距测试装置等组成。 结构示意简图如图１所示。
收稿日期：２００７．１０．１７ 修订日期：２００８－０９－０４ 项目基金：“十一五”国家科技支撑计划重点项目（２００６ＢＡＤ２８８０６） 作者简介：王晓燕（１９８０－－），女，山东潍坊人，博士生，主要研究方向为 生物质资源开发与利用。北京中国农业大学（东区）２３２信箱，１０００８３。 Ｅｍａｉｌ：ｗａｎｇｘｉａｏｙａｎ＠ｅａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ ※通讯作者：尚书旗（１９５８－－），男，山东青州人，教授，博士，主要从事 农业机械设计及性能试验。青岛青岛农业大学机电工程学院，２６６１０９。 Ｅｍａｉｌ：ｓｑｓｈａｎｇ＠ｘｔａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
从对较优水平组合一摘净率（Ｃ４Ａ４Ｂ，）、破碎率 （ＣｌＡｌＢ４）和生产率（Ｂ４Ｃ４Ａ４）的分析来看，摘净率与 破碎率的影响因素主次顺序一致，而生产率的影响因素 主次顺序变化较大，且各个收获指标的较优水平组合各 不相同。
为了兼顾各项指标的得失，采用综合加权评分法进 行分析，以选出使各项指标都尽可能达到最优的组合， 考虑到三因素对衡量指标的重要程度，以１００分作为总 “权”，摘净率为３０分，破碎率为３０分，生产率为４０ 分［１４－１７】，每组试验综合评分指标可以表示为：
中图分类号：Ｓ２２５．７＋３
文献标识码：Ａ
文章编号：１００２—６８１９（２００８）－９－００９４—０５
王晓燕，梁洁，尚书旗，等．半喂入式花生摘果试验装置的设计与试验研究［Ｊ］．农业工程学报，２００８，２４（９）：９４—９８． Ｗａｎｇ Ｘｉａｏｙａｎ，Ｌｉａｎｇ Ｊｉｅ，Ｓｈａｎｇ Ｓｈｕｑｉ，ｅｔ ａ１．Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｏｆ ｈａｌｆ ｆｅｅｄｉｎｇ ｔｙｐｅ ｐｅａｎｕｔ ｐｉｃｋｅｒ［Ｊ］．Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ＣＳＡＥ，２００８，２４（９）：９４－－９８．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ ｗｉｔｈ Ｅｎｇｌｉｓｈ ａｂｓｔｒａｃｔ）
第９期
王晓燕等：半喂入式花生摘果试验装置的设计与试验
９７
１ ８７ ｒ／ｒａｉｎ及夹持输送速度１１．３ ｍ／ｒａｉｎ。 在９５％置信度下，只有夹持输送速度对生产率的影
响具有高度的显著性，三因素主次排列顺序为Ｂ＞Ｃ＞Ａ， 较优组合为Ｂ４Ｃ４～，即夹持输送速度１１．３ ｍ／ｍｉｎ、摘果 滚筒直径２００ ｉｎｎ３及摘果滚筒转速３００ ｒ／ｍｉｎ。 ２．４．３最优参数组合的确定
Ｔａｂｌｅ ４
表４摘果性能指标方差分析
Ｖａｒｉａｎｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｎｄｅｘｅｓ
摘果性能指标
Ａ
Ｂ
Ｃ
２．４试验结果分析 ２．４．１性能参数与摘果性能指标的关系
半喂入式花生摘果试验装置的夹持输送速度、摘果 滚筒转速和摘果滚筒直径各水平对摘果性能指标的影响 如图５所示。 ２．４．２方差分析与组合条件优化
表２试验因素与水平 Ｔａｂｌｅ ２ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｆａｃｔｏｒｓ ａｎｄ ｌｅｖｅｌｓ
表３试验方案与试验结果
Ｔａｂｌｅ ３ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｐｌａｎ ａｎｄ ｒｅｓｕｌｔｓ
１００ ９９
逞９８
差；：
９５ ９４
１．２ １．０
逞０．８
靴０．６ Ｏ．２ Ｏ
１２∞
。
１１００
血１０００
蕃９００
摘果滚筒转速、夹持输送速度、摘果滚筒直径３因素 对花生摘果性能指标的影响是不同的，如表４所示。半喂 入式花生摘果试验装置参数优选试验的试验指标分析如 表５所示。
由表４及表５可知，在９５％的置信度下，摘果滚筒 转速和摘果滚筒直径二因素对摘净率的影响极显著，夹 持输送速度影响显著。三因素主次排列顺序为Ｃ＞Ａ＞Ｂ， 较优组合为Ｃ４Ａ４Ｂｌ，即摘果滚筒直径２００ ｍｉｌｌ、摘果滚筒 转速３００ ｒ／ｍｉｎ及夹持输送速度７．５ ｍ／ｍｉｎ。
在拉簧弹力作用下夹持牢固花生秧。 ３）夹持带与摘果滚筒夹角的确定