【正文】 的種植區(qū)主要集中在華南沿海、華北平原以及渤海地區(qū) [1]。 隨著中國(guó)加入WTO，我國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)開始與世界接軌，花生收獲機(jī)械的研發(fā)與推廣也逐漸受到人們的注意。據(jù)考察，在一般的沙壤地內(nèi)收獲花生，一個(gè)勞力每天工作時(shí)間按8h計(jì)，；借助畜力或者是簡(jiǎn)單的機(jī)力作業(yè)，～ 公頃，這種生產(chǎn)方式造成的較大的莢果損失，有時(shí)農(nóng)民為了減少收獲損失，而進(jìn)行復(fù)收，這樣會(huì)大大加強(qiáng)勞動(dòng)強(qiáng)度和勞動(dòng)的時(shí)間消耗，進(jìn)而導(dǎo)致生產(chǎn)成本的增高。進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)的農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生了新的變革，逐步生態(tài)農(nóng)業(yè)方向發(fā)展，自然花生收獲機(jī)械的發(fā)展也深受影響，隨著花生種植面積的不斷擴(kuò)大，實(shí)現(xiàn)花生的全程機(jī)械化作業(yè)成時(shí)代的必然選擇。摘果和清選裝置直接影響花生的收獲質(zhì)量以及收獲后花生的質(zhì)量和生理活性，所以這部分的性能的好壞將直接影響整臺(tái)花生聯(lián)合收獲機(jī)的性能。 花生收獲機(jī)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀考閱國(guó)內(nèi)花生種植的發(fā)展史，我國(guó)傳統(tǒng)收獲作業(yè)過程為：1，人力或畜力挖掘；2，人工除土；3，鋪條晾曬，中途人工翻曬；4，人工撿拾和運(yùn)輸；5，摘果和清選。 另外一種模式是以日本為代表的小型自走式聯(lián)合收獲模式，他們的收獲機(jī)械一次性完成挖掘、除土、摘果、清選、收集和秧蔓處理等復(fù)雜作業(yè)，他們的收獲大都采用半喂入方式。但是在國(guó)家宏觀調(diào)控的指引下，以及市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的引導(dǎo)下，國(guó)內(nèi)的花生收獲機(jī)械正處于快速發(fā)展階段，部分地區(qū)的中小型花生收獲機(jī)技術(shù)已經(jīng)有了一定的突破，例如：4H―2 花生收獲機(jī)、 4HQL2 型聯(lián)合收獲機(jī)，半喂入式花生聯(lián)合收獲機(jī)等。由于，我國(guó)與西方發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)的經(jīng)濟(jì)條件以及種植模式的明顯不同，我國(guó)大部分地區(qū)以一家一戶分散種植為主，面積一般是幾分地到十幾畝，經(jīng)營(yíng)規(guī)模小，而國(guó)外機(jī)花生收獲機(jī)械的摘果與清選部件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)型比較大，所以造價(jià)成本比較高，與我國(guó)當(dāng)前的種植模式和種植范圍不相適應(yīng)。但他們的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，尤其是他們的核心部件——摘果與清選部件的造價(jià)高 [6]，不適應(yīng)我國(guó)的現(xiàn)有國(guó)情。目前國(guó)內(nèi)比較成熟的花生聯(lián)合收獲機(jī)機(jī)型：TBH3254HBL2花生聯(lián)合收獲機(jī)，都采用半喂入摘果裝置，其清選機(jī)構(gòu)多為風(fēng)扇和篩子組合式的清選機(jī)構(gòu)。該機(jī)與上海紐荷蘭 SNH500型拖拉機(jī)配套，有撿拾裝置、輸送裝置、摘果裝置、分離裝置和收集裝置組成，一次性完成對(duì)花生的撿拾、輸送、摘果、分離和收集等作業(yè)。本設(shè)計(jì)主要針對(duì)全喂入式花生收獲機(jī)摘果及清選部件的研究，以實(shí)現(xiàn)花生分段式聯(lián)合收獲過程中的摘果及清選的目標(biāo)，通過對(duì)課題任務(wù)書進(jìn)行分析和國(guó)內(nèi)外機(jī)型分析研究，設(shè)計(jì)初步方案，進(jìn)行理論分析，確定方案，并對(duì)主要的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行初步的分析和計(jì)算。（2）通過理論分析和研究對(duì)比，確定摘果及清選部件的總體設(shè)計(jì)方案以及創(chuàng)新思想。（4）對(duì)全喂入式花生清選裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，確定逐稿器、篩子的整體尺寸及篩孔的大小等主要參數(shù)，根據(jù)花生的物理特性、空氣動(dòng)力學(xué)特性，計(jì)算清選所需的風(fēng)量并設(shè)計(jì)合適的風(fēng)機(jī)，并應(yīng)用solidworks軟件繪制該部分的零件圖 。 設(shè)計(jì)要求1. 能夠與本設(shè)計(jì)任務(wù)書所要求的新型分段式花生聯(lián)合收獲機(jī)的撿拾與輸送裝置很好的配合作業(yè)，保證輸送裝置輸送來的花生能夠順利的落入到摘果滾筒內(nèi)部；2. 摘果過程中能夠保證順利摘果、不產(chǎn)生堵塞等問題，同時(shí)保證摘果效率、破碎率、生產(chǎn)率指標(biāo)等達(dá)到農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)規(guī)范的要求；3. 清選裝置應(yīng)該保證花生莢果和混入其中的花生秧蔓、莖葉等能順利分離，并把它們逐出機(jī)體，另外還要滿足在清選的過程中，不出現(xiàn)或者少出現(xiàn)清選損失；4. 經(jīng)過摘果和清選的清潔的花生莢果能夠順利的進(jìn)入到集果箱，以便于能夠順利的收集起來，進(jìn)行后續(xù)的加工處理工作；5. 花生收獲機(jī)的摘果與清選部件整體要求盡量結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功率損耗小，夠滿足我國(guó)現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)條件和種植規(guī)模與模式的要求。半喂入式花生摘果方式，要求花生秧蔓整齊的排放在一起，最后由夾持裝置莢持住，喂入到摘果滾筒，在分段式花生聯(lián)合收獲方面很難實(shí)現(xiàn)這方面的要求。本設(shè)計(jì)通過對(duì)比各種形式的摘果與淸選裝置，并結(jié)合國(guó)內(nèi)外比較成熟機(jī)型，選用摘果效率高、摘果損失小的比較優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方案 [5]。作業(yè)時(shí)，花生秧蔓被高速旋轉(zhuǎn)的摘果滾筒上的釘齒抓取后，隨摘果釘齒在滾筒內(nèi)做圓周離心運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還沿著軸向運(yùn)動(dòng)（主要是由于釘齒的螺旋配置以及該類型滾筒的外形所確定），在釘齒的帶動(dòng)下，花生秧蔓作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生離心力，使質(zhì)量相對(duì)比較大的花生莢果摔在滾筒的外部并擊打在凹板篩上，在擊打的過程中，花生莢果的果柄與花生莢果分離，最終完成摘果作業(yè) [5]。（2）該機(jī)夠的釘齒焊接在釘齒板上，加工制造比較麻煩，而且還有不耐磨、易脫焊等缺點(diǎn)，如果遇到堵塞的情況，由于壓力作用可能導(dǎo)致釘齒塑性變形。：（1）該種滾筒具有合理的結(jié)構(gòu)、相對(duì)來說比較小的體積、花生莖蔓進(jìn)出摘果滾筒的速度比較快，莢果在摘果的過程中的破碎率比較低，整個(gè)機(jī)構(gòu)的使用壽命相對(duì)比較長(zhǎng)。：（1）與其他形式的摘果裝置相比，采用甩捋式的摘果滾筒進(jìn)行花生摘果作業(yè)，具有摘凈率高、破碎率小等特點(diǎn)，特別適合摘鮮和干的花生莖蔓上的莢果，所以適合應(yīng)用于我們?cè)O(shè)計(jì)的新型分段式收獲和聯(lián)合收獲機(jī)。 摘果裝置最終方案的確定 綜上所述，方案一和方案二的軸流滾筒雖然能夠基本滿足作業(yè)效率和損失率等要求，但無論哪一種都不能很好的滿足分段式花生聯(lián)合收獲機(jī)的作業(yè)要求，方案三的甩捋式摘果滾筒雖然結(jié)構(gòu)和所要求的技術(shù)參數(shù)會(huì)較為的復(fù)雜和嚴(yán)格，但其他各方面都能很好的符合課題的設(shè)計(jì)要求，并且這種摘果方式在國(guó)內(nèi)的一些機(jī)型上已有相當(dāng)好的應(yīng)用歷程，經(jīng)過試驗(yàn)對(duì)比證明，這種摘果滾筒的摘果效果較好，故本設(shè)計(jì)方案的摘果裝置采用甩捋式摘果滾筒。當(dāng)花生莢果和莖蔓的混合物落進(jìn)清選裝置的氣流場(chǎng)中時(shí)，由于受到相同的氣流作用力而被分開，花生莖蔓由于其漂浮速度小而被吹出機(jī)體的外部，花生落入到輸送裝置 [9]。：風(fēng)扇篩子式清選裝置主要是利用逐稿器運(yùn)動(dòng)而帶動(dòng)其上的混合物作拋揚(yáng)的原理來進(jìn)行工作的，并且以風(fēng)機(jī)氣流的吹浮作用和篩子的抖動(dòng)作用作為輔助，將混合物中的雜質(zhì)清除排走。 清選裝置最終方案的確定綜上所述，淸選裝置的選擇最終確定為風(fēng)扇篩子式淸選裝置，清選篩的往復(fù)振動(dòng)通過偏心機(jī)構(gòu)帶動(dòng)，偏心距的實(shí)際大小根據(jù)清選的效率要求來確定。而對(duì)于氣流清選筒式的清選裝置，在很大方面需要大的工作空間，這樣使整個(gè)機(jī)器的所占空間大大加大，增加花生收獲機(jī)的功率消耗，這種清選裝置適合于清選糧食和雜余的空氣動(dòng)力學(xué)特性相差比較大的糧食的清選，以為相差較大的的空氣動(dòng)力學(xué)特性，可以在很大程度促使在大的風(fēng)機(jī)氣流作用下完成作物的清選。根據(jù)《花生機(jī)械化作業(yè)技術(shù)規(guī)范》規(guī)定的聯(lián)合收獲作業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)摘果率≥99%、破碎率≤3% 的規(guī)定。 影響甩捋式摘果滾筒摘果效率的主要因素有摘果間隙（摘果釘齒與凹板篩的間隙）、摘果滾筒的轉(zhuǎn)速、花生的喂入速度 [12] 。(2) 喂入速度 喂入速度反映了分段式花生聯(lián)合收獲機(jī)的行進(jìn)速度或者說是我們所采用的上海紐荷蘭 SNH500 型拖拉機(jī)的 II 檔行進(jìn)速度（因?yàn)槲覀冊(cè)O(shè)計(jì)的新型分段式花生聯(lián)合收獲機(jī)要與上海紐荷蘭 SNH500 型拖拉機(jī)配套使用）影響花生摘果的摘凈率和生產(chǎn)率。摘果釘齒與凹板篩的間隙也是影響摘果質(zhì)量的主要因素之一，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候，要參閱以往花生收獲機(jī)設(shè)計(jì)前輩的工作經(jīng)驗(yàn)和他們的足夠多的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們要在采用足夠的參考依據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，以保證該摘果間隙能夠很好的滿足我們?cè)O(shè)計(jì)的分段式花生聯(lián)合收獲機(jī)摘果裝置的摘果要求，并且，能夠很好的應(yīng)用到我們?cè)O(shè)計(jì)的新型分段式花生聯(lián)合收獲機(jī)上，以期達(dá)到最好的設(shè)計(jì)要求 [12] 。摘取花生果所需的力為： F= 公式（3—2）AmvW2? 公式（3—3）nr??30 所以有： 公式（3—4）mF??230式中W —摘果齒所做的功，也就是摘取花生果所需的功(kw)； v—摘果齒甩捋時(shí)的線速度（m/s）； m—摘果齒的質(zhì)量（kg）； F—摘取花生所需的力（N）； A—花生果針的截面積（m 2）；n—摘果滾筒轉(zhuǎn)速（r/min）。所以，雖然我們現(xiàn)在沒有條件進(jìn)行細(xì)致深刻的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，不能親自動(dòng)手獲得第一手實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，但我們可以借鑒孫同珍學(xué)長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們最終也把我們?cè)O(shè)計(jì)的新型分段式花生聯(lián)合收獲機(jī)的摘果裝置的摘果滾筒多大的轉(zhuǎn)速定為： V=500r/min 公式（3—5） 摘果滾筒直徑的確定摘果滾筒直徑的大小關(guān)系到摘果攪龍上摘果齒與凹板篩之間的間隙即摘果間隙或重疊程度的大小，進(jìn)而影響到摘果裝置的摘凈率和破碎率。最終確定摘果滾筒直徑為七百毫米。 摘果攪龍及摘果齒的設(shè)計(jì) 由上面的計(jì)算可得摘果滾筒長(zhǎng)度為 1480mm，為了使摘果滾筒有好的摘果效率，參閱現(xiàn)有的機(jī)型，并考察他們的摘果效率，并根據(jù)我們?cè)O(shè)計(jì)的分段式花生聯(lián)合收獲機(jī)的喂入量等多方面的要求，我們最終確定我們所設(shè)計(jì)的摘果滾筒的排秧口長(zhǎng)度為 250mm。由于，我們?cè)O(shè)計(jì)任務(wù)書的要求為的，我們的工作幅寬為 ，按照我國(guó)現(xiàn)有的花生種植制度：以山東鄆城李集鄉(xiāng)的代表性地塊為例：花生的生長(zhǎng)情況為：植株平均高度為 484 mm，行距為 300mm，株距為 150 mm，土壤類型為壤土。為了保證從輸送裝置喂入的花生秧能順利的在由4根螺旋攪龍組成的空間內(nèi)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其爪齒高度為60mm，中部彎角為110 o，并且與摘果攪龍軸的軸向有45 o的夾角，因?yàn)檫@些摘果齒可以在摘果滾筒內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)過程當(dāng)中，一方面抓取或者是勾取花生秧蔓，有利于喂入，并使花生在摘果滾筒內(nèi)作高速的離心運(yùn)動(dòng)，使花生莢果在離心力的作用下甩向摘果攪龍的外側(cè)，這樣可以在凹板篩的配合下把花生莢果從花生秧蔓上甩捋下來，完成摘果。 凹板篩尺寸的確定為保證摘果質(zhì)量，除了有較好的摘果滾筒和摘果攪龍外，還要有與其配合較好的凹板篩。 為了保證摘果過程的正確進(jìn)行，并保證正常的摘果時(shí)間，采用凹板篩的包角為200o（在正常情況下力求包角比較大，這樣可以充分保證摘果的效率），直徑為602mm，凹板篩采用焊接結(jié)構(gòu)，使用直徑為12mm的圓鋼，軸向間隔為100mm，圓周向間隔為13 o。 摘果滾筒的功率計(jì)算摘果滾筒在進(jìn)行摘果作業(yè)時(shí)，需要對(duì)花生進(jìn)行甩捋和擊打，因而需要克服花生莖蔓、根蔓的拉力才能將花生果從花生莖蔓上摘下。另外其他的一些零部件，例如摘果滾筒的上、下殼，我門采用鈑金件，厚度為3mm，其外形如下圖所示。最終方案如下圖所示： 工作時(shí)，鏈輪帶動(dòng)風(fēng)機(jī)傳動(dòng)軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生高速氣流。在偏心輪的帶動(dòng)下振動(dòng)篩和逐稿器以特定的頻率振動(dòng)。被拋出的花生莖蔓可以作為秸稈還田，順應(yīng)現(xiàn)在提倡的生態(tài)農(nóng)業(yè)的趨勢(shì)。逐稿器在運(yùn)動(dòng)的過程中與振動(dòng)篩相向運(yùn)動(dòng)，兩者間的運(yùn)動(dòng)引起機(jī)體的震動(dòng)相互抵消，使機(jī)體相對(duì)穩(wěn)定。階梯面的尺寸如下圖所示：逐稿器的下部分由偏心機(jī)構(gòu)帶動(dòng)，由于以往的設(shè)計(jì)，大部分都采用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，這樣在傳動(dòng)方面顯得特別復(fù)雜，很容易造成功率的損失，令外由于這些結(jié)構(gòu)一般都安排在摘果與清選裝置的外部，這樣對(duì)于整個(gè)機(jī)構(gòu)的配置有很大的限制（如圖 4—3 所示）。 板鍛壓而成，在其中間，用直徑為 5mm 的圓鋼，尺寸如圖所示，這樣可以使花生莢果順利的從孔中落下，因?yàn)榛ㄉv果的長(zhǎng)度一般都在 30mm 以下。另外在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，以風(fēng)機(jī)軸作為整個(gè)裝置的動(dòng)力傳傳動(dòng)軸，所以它的作用比較大，在結(jié)構(gòu)上要求嚴(yán)格，風(fēng)選氣流所需要的風(fēng)量 V（即單位時(shí)間氣流量），根據(jù)脫出物中應(yīng)清除的雜質(zhì)量確定 [11]： 公式（41） ??smQV/3????式中 V— 氣流的風(fēng)量（m 3/s）； Q—機(jī)器的喂入量（kg/s）； ?—去除的雜質(zhì)占總喂入量的比例； ?—空氣密度（ ）；3/kg ?—攜帶雜質(zhì)氣流的混合濃度比，約為 ~；由前面的計(jì)算可得：機(jī)器喂入量（經(jīng)過逐稿器清選后進(jìn)入到振動(dòng)篩的量為 90%以上為花生莢果）為 Q=，查曰《農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可以知道空氣密度為 ?=， 取去除的雜質(zhì)占總喂入量的比例為 ?=15%，取攜帶雜質(zhì)氣流的混合濃度比?=。 根據(jù)上部分的計(jì)算，風(fēng)機(jī)清選所需要的氣流量為 ，根據(jù)《農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)sm/3手冊(cè)》，要求風(fēng)機(jī)的全壓 H=28mm 水柱，風(fēng)機(jī)的效率 ，??特性曲線，可以獲得分級(jí)的壓頭系數(shù)，喂入量系數(shù)等，其他的數(shù)數(shù)據(jù)則參閱相關(guān)資料。所以，內(nèi)徑為：2D 公式（47）21D??式中 —風(fēng)機(jī)的葉輪外徑（mm）；2D —風(fēng)機(jī)的葉輪內(nèi)徑（mm）；1 —內(nèi)徑系數(shù)；?代入數(shù)據(jù)計(jì)算的風(fēng)機(jī)葉輪內(nèi)徑為： ?? 葉輪的端部?jī)?nèi)徑等于或者略為小于殼體的進(jìn)氣孔直徑 ，而進(jìn)氣孔的直徑 為0D0D（—） ，取中間值為 。為了固定風(fēng)機(jī)的機(jī)殼，另外設(shè)計(jì)了風(fēng)機(jī)機(jī)殼固定架，其尺寸這里不再做進(jìn)一步的說明，三維設(shè)計(jì)圖如圖 4—8。而我們選用間距為 10mm，可以保證花生莢果上沾帶的泥土能夠落下而花生莢果可以繼續(xù)保留在振動(dòng)篩面上，而前半部分柵條則在長(zhǎng)度方向上為 75mm，寬度方向上為 30mm，這樣布置較為疏松，可以使花生莢果順利通并經(jīng)過此處并落入到螺旋輸送器上，輸送到機(jī)體的一側(cè)，最后進(jìn)入集果裝置。篩子面積可由進(jìn)入清選裝置的谷粒混合物的量來確定，而谷粒混合物又與機(jī)器的喂入量有關(guān)，另外還要慮整個(gè)機(jī)體的尺寸和平衡度。在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)上，sq