【正文】 is conveyed to picking roller by holding device then the picked peanut is delivered to vibrated picker by paddletype elevator,at last ,it is conveyed by crew conveyor with holes to classified box. In this paper the picking cylinder is backroll type and the cleaning system is bined with vibrated picker and air blower. This paper mainly analyses the working principle of ponents,calculates the structure size ,speed and needed power of every parts,it also discusses the working process,and makes the corresponding theoretical analysis. Key words: Halffeed； Stripping； Cleaning 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 1 緒論 設(shè)計的目的和意義 花生生產(chǎn)主要分布在亞洲、非洲和美洲 ,其中亞洲的種植面積最大 ,約占 60%[1]。 我 國花生生產(chǎn)的區(qū)域廣泛，除西藏、青海、寧夏、香港等省區(qū)外都有種植。以山東、河南、河北、廣東、四川、江蘇 、安徽等 7 省為主，花生面積占全國 72％，總產(chǎn)占全國 79％。加入ＷＴＯ后，其它作物的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)一步下降，花生的比較效益優(yōu)勢卻更加明顯 [2]。 目前 , 我國 大部分花生產(chǎn)區(qū) 仍以人力和畜力 作業(yè)方式 為主 , 由于 長期以來花生被看作是經(jīng)濟(jì)作物，花生收獲的機(jī)械化只不過是區(qū)域性的問題花生收獲的機(jī)械化沒有得到足夠的重視 ，使我國的花生機(jī)械化收獲出現(xiàn)了一些突出的問題： 第一，人工收獲勞動強(qiáng)度大，效率低下。據(jù)初步估算，整個花生生產(chǎn)過程中，花生的收獲所用工時為整個過程的三分之一以上。第二，生產(chǎn)成本高。第三，耽誤農(nóng)時。據(jù) 某些 研究者到農(nóng)村的實地考察，在山東省萊陽市，一般的沙壤地收花生 (只完成花生的挖掘和去土兩道工序 )，一個勞力每天工作 8h，可收花生 ； 借助畜力或者是簡單的機(jī)力 (用手扶拖拉機(jī)先耕出花生 )每天可收花生面積也僅為 ～ hm2。 而且隨著廣大農(nóng)民群眾對生產(chǎn)青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 效率的要求越來越高， 農(nóng)民對集 挖掘、輸送、分離泥土、摘果、分離清選和集果 功能于一身的花生聯(lián)合收獲機(jī)的 需求 也 越來越 迫切。 花生聯(lián)合收獲機(jī)具有挖掘、輸送、分離泥土、摘果、分離清選和集果的復(fù)合功能，該種機(jī)型成熟后，機(jī)器適用于較大面積的地塊作業(yè)，具有生產(chǎn)效率高、收 獲損失率低等特點。 摘果及清選部件是聯(lián)合收獲機(jī)的重要工作部件 ,直接影響收獲后的花生質(zhì)量。 此次畢業(yè)設(shè)計希望 能 在 導(dǎo)師的幫助下，利用自己的所學(xué) ， 通過 了解國內(nèi)外 花生摘果及清選 機(jī)械 的現(xiàn)狀與發(fā)展動態(tài) 完成半喂入花生聯(lián)合收獲機(jī)摘果及清選部件的設(shè)計，滿足摘凈率、破損率、含雜率等方面的要求。 花生收獲機(jī) 的 國內(nèi)外 發(fā)展現(xiàn) 狀 花生收獲經(jīng)歷了撅刨、犁耕和機(jī)械收獲等過程 ,收獲作業(yè)包括挖掘花生、除土、鋪條晾曬、撿拾、摘果和清選等作業(yè)。 發(fā)達(dá)國家在花生生產(chǎn)機(jī)械化方面的研究較早，與其它農(nóng)業(yè)機(jī)械相比，幾乎是同步發(fā)展的，機(jī)械制造與應(yīng)用技術(shù)己比較先進(jìn)、完善。 發(fā)達(dá)國家（地區(qū)）的機(jī)械化花生收獲主要有兩種技術(shù)模式，一種是以美國為代表的大型全程機(jī)械化分段收獲技術(shù)集成模式，由挖掘機(jī)、撿拾機(jī)、摘果機(jī)和秧蔓處理等設(shè)備分別完成挖掘、清土、摘果和秧蔓處理等作業(yè)；另一種是以日本和中國臺灣省為代表的小型自走式聯(lián)合收獲技術(shù)模式，由一臺設(shè)備一次性完成花生收獲中的挖掘、清土、摘果和秧蔓處理等作業(yè)[5]。近幾年，系列化的多功能花生覆膜播種機(jī)已在花生產(chǎn)區(qū)得到了大面積的推廣應(yīng)用。目前， 我國的 花生的收獲基本 還 是靠人工、畜力完成， 花生收獲機(jī)械正處于發(fā)展期 ,目前以分段收獲為主 ,部分地區(qū)采用 的中小型 花生收獲 (挖掘 )機(jī) 技術(shù)已經(jīng)有了一定的突破，技術(shù)水平相對比較的成熟 ，例如：青島農(nóng)業(yè)大學(xué) 等單位研制了 4H― 2 型花生收獲機(jī) ,該機(jī)突破了以往機(jī)型挖掘鏟與分離鏈相配合的傳統(tǒng)工作方式 ,創(chuàng)建擺動挖掘原理 ,將挖掘與除土分離兩大機(jī)構(gòu)融為一體 。收獲部件擺動前進(jìn) ,工作阻力小 [7]。 由于受到我國特有的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的限制以及對 花生聯(lián)合收獲機(jī)的研究 起步 比較晚 ,技術(shù)還有待于完善 , 而從國外引進(jìn)、消化吸收的機(jī)型則由于不符合中國國情或動力消耗大、作業(yè)效果較差等原因，沒有形成較大的生產(chǎn)和使用規(guī)模，這就使中國的花生收獲機(jī)械與裝置與世界發(fā)達(dá)國家存在很大的差距 [3]。 到 目前 為止 我國的花生聯(lián)合收獲機(jī)的研制已經(jīng)取得了一定的成果， 已 經(jīng)研制出了一些相對成熟的聯(lián)合收獲機(jī)機(jī)型 。 圖 14~圖 17 是 上文中介紹的幾種 花生收獲機(jī)機(jī)型 ： 圖 14 4H― 2 型花生收獲機(jī) 圖 15 4LH2 型花生聯(lián)合收獲機(jī) 圖 16 4HQL2 型花生聯(lián)合收獲機(jī) 圖 17 青島弘盛半喂入花生聯(lián)合收獲機(jī) 摘果及清選 裝置的研究現(xiàn)狀 西方發(fā)達(dá)國家花生的種植方式大都為大面積農(nóng)場種植模式，花生植株的形態(tài)多為蔓生型，其摘果機(jī)械大都為大型高效的機(jī)械， 一般采 全喂入式摘果方式。此機(jī)采用篦梳式摘果系統(tǒng)，利用彈齒的篦梳與 打 擊作用，花生果基本上被摘干凈；此機(jī)采用彈簧齒，要求動齒與定齒間有較大的重疊。待集果箱裝滿后，通過油缸將集果箱提升，翻轉(zhuǎn)卸入拖車中。此外，該機(jī)設(shè)有獨特的去梗器，提高了花生的清潔度 [8]。花生摘果機(jī)按喂入方式可分為全喂入式和半喂入式 [910]。半喂入的花生摘果方式是在夾持過程中摘果，按花生夾持方向又可分為立式和臥式。 目前，國內(nèi)的花生清選 機(jī)構(gòu)多為風(fēng)扇和篩子組合式的清選機(jī)構(gòu) [11]。 摘果及清選部件 的 主要研究內(nèi)容 及設(shè)計要求 研究內(nèi)容 主要是 半喂入式 花生收獲機(jī) 摘果及清選部件 的研究， 以實現(xiàn)花生聯(lián)合收獲 過程中的摘果及清選 為目標(biāo)，通過對課題任務(wù)書的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行分析和國內(nèi)外機(jī)型 分析研究 ，設(shè)計初步方案，進(jìn)行理論分析，確定方案，并對主要參數(shù)進(jìn)行初步計算。 針對 摘果過程中破碎率高、摘果易堵塞等現(xiàn)實問題 進(jìn)行研究分析 ， 進(jìn)一步改善設(shè)計的 摘果機(jī)構(gòu) ， 以 達(dá)到收獲效率高，經(jīng)濟(jì)實惠 的目的 。 2． 確定 摘果及清選部件 的總體設(shè)計方案以及創(chuàng)新思想。 3． 對 摘果及清選過程進(jìn)行建模計算并對 相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析，確定最佳 設(shè)計 方案。 5． 對清選機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計， 確定篩子的整體尺寸及篩孔的大小等主要參數(shù)，根據(jù)花生的物理特性計算清選所需的風(fēng)量并設(shè)計合適的風(fēng)機(jī) 。 7． 對所有的機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu) 與運動參數(shù) 上的 改進(jìn) ，以期能滿足最 高 的設(shè)計要求。 設(shè)計要求 1. 能夠與聯(lián)合收獲機(jī)的前半部分很好的結(jié)合，保證夾持喂入的花生能夠順利的 被摘凈 ； 2. 摘果過程中能夠保證順利摘果，保證不堵塞，同時要保證摘果間隙可調(diào)，以保證摘果率、破碎率、生產(chǎn)率等 達(dá)到最優(yōu)結(jié)合要求； 莢和混入的花生 秧 、葉等能 順利分離 并 逐出機(jī)體，花生果要保證清潔度高； 4. 清潔后的花生能夠順利的進(jìn)入集果箱 進(jìn)行暫時存儲 。 聯(lián)合收獲機(jī)的 清選 裝置 功用是將含雜混合物中的雜質(zhì)清 除干凈，經(jīng)清選的谷物的清潔率一般不低于 98%，清潔損失率不高于 %[12]。 此次設(shè)計 通過對比 各種形式的淸選機(jī)構(gòu)結(jié)合國內(nèi)外 目前成熟機(jī)型上常用的 清選裝置，最終選擇 出一種 清選效果較好的 清選 方案來 作為 聯(lián)合收獲機(jī)的 清選機(jī)構(gòu) 。作業(yè)時，花生秧被旋轉(zhuǎn)滾筒上的釘齒抓取后，在滾筒罩內(nèi)作切線運動的同時，還沿著軸向和徑向運動，其合成運動軌跡為圓錐螺旋線，釘齒帶引花生秧作圓周運動所產(chǎn)生的離心力沖打在凹板篩上摘果。 方案二 ： 圖 22 篦梳式摘果滾筒 [14] 料 導(dǎo)向板 料 導(dǎo)向板 ： 花 生 蔓 在通過滾筒時由滾筒體上的動齒帶動沿軸向前進(jìn)，前進(jìn)過程中 通過滾筒體上的動青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 齒 和滾筒凹板上的固定齒的作用，將花生莖蔓上的花生果梳摘下來，梳摘下來的花生果 通過凹板篩上的孔中落 入下方的輸送裝置 。 （ 2）由于在采用半喂入時花生需要在夾持機(jī)構(gòu)的夾持下沿軸向喂入摘果滾筒，此時動齒就失去了作用， 而且在摘果時固定齒容易將夾持的花生整株拽下造成摘果不凈， 故此種摘果滾筒不適合半喂入式花生聯(lián)合收獲機(jī)。 方案三 ： 圖 23 差相對輥 組配 式摘果滾筒 板 ： 花生蔓由夾持裝置夾持， 使花生植株沿滾筒的軸向運動。這樣可以保證摘果的效率和減小花生果地?fù)p傷。被摘下的花生果落入下方的承接裝置，最終被送入清選青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 機(jī)構(gòu)進(jìn)行清選。 （ 4） 由于花生喂入方式的不同，此種摘果機(jī)構(gòu)的 結(jié)構(gòu)和傳動 都較全喂入而言復(fù)雜的多，工作效率 也 比全喂入式花生摘果機(jī)要低。 清選 裝置 設(shè)計 方案一 ： 風(fēng)扇式 淸選裝置是通過 氣流清選 原理 利用谷粒和混合物空氣動力特性的差異進(jìn)行清選 ?；ㄉ?jīng)過摘果滾筒后，花生果和部分花生秧形成摘果后的混合物，由于聯(lián)合花生收獲機(jī)摘的主要是濕花生，考慮到摘果后的雜余成分較為的復(fù)雜，難于確定合理的漂浮速度，故單純的氣流清選難以滿足設(shè)計要求。 此種原理的清選裝置主要有兩種方式：筒式氣流清選筒式、復(fù)式氣流清選筒式。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 方案三 ： 風(fēng)扇篩子 式 清選裝置主要是利用氣流的吹浮作用并輔助以篩子的抖動作用將混合物中的雜質(zhì)清除排走。工作時 通過 清選篩的往復(fù)振動，混合物被不斷地沿篩面運動，裝于清選篩下 方的風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)把混合物吹散， 花生葉片等輕的雜物被氣流帶出機(jī)外，吹不走的花生果在篩面向后運動，在移動的過程中沙土從篩孔落下地面，花生果最后在篩面的后端通過較大的篩孔落入下方的輸送裝置，最終運送到集果箱。此種清選裝置是目前大型聯(lián)合收獲機(jī)上最常用的一種清選方式，清選效果比較的好，而且機(jī)構(gòu)的設(shè)計思路較為的成熟。具體的篩孔尺寸等亦通過聯(lián)合收獲機(jī)的作業(yè)效率要求來設(shè)計確定。最終方案 為 圖 24： 圖 24 最終方案簡圖 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 工作時， 鏈輪 帶動傳動軸運轉(zhuǎn)，在偏心 輪的帶動下 主動擺桿的帶動篩體和 逐稿器 以特定的頻率振動。花生摘果 后，其脫下物組成包括果莢、斷莖、殘莖、未成熟莢、土塊等， 這些混合物通過刮板輸送帶進(jìn)入振動篩，振動篩后方連有逐稿器，振動 篩體水平向下傾斜， 逐稿器放 置在篩體下端的上方，水平向上傾斜， 振動篩末端的篩孔較大，能 使篩面上花生果 莢通過， 落入下方的螺旋輸送器。下方的螺旋輸送器裝有圓孔篩，能在輸送過程中對花生果進(jìn)行二次清選 ，在聯(lián)合收獲機(jī)的另一端進(jìn)入升運器，最終進(jìn)入集果箱 。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 3 摘果機(jī)構(gòu) 的設(shè)計 摘果滾筒是 摘果機(jī)構(gòu)最主要的工作部件 ，此滾筒結(jié)構(gòu)如圖 31 所示， 摘果 滾筒由鋼管 周圍均勻焊接 6 塊尺寸相同的定刮板 ， 六塊動刮板通過螺栓分別與定刮板聯(lián)接 。 兩 摘果滾筒的方向 互為反向，裝配時需定位，彼此互相錯開 30o 以增加 摘果的 效果及避免損傷果實。 圖 31 摘果滾筒 摘果滾筒長度 的確定 通過查閱相關(guān)的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計書籍，可知滾筒的長度滿足： L=vt 公式 （ 31） 式中 v— 花生收獲機(jī)的作業(yè)速度（ m/s）； t— 花生摘果時間（ s）。 所以，滾筒的長度為 1m。為了提高摘果速度，顯然需要提高滾筒的轉(zhuǎn)速；但是滾筒轉(zhuǎn)速過高，可能出現(xiàn)由于沖擊過強(qiáng)而增加花生的破 損，所以確青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 定一個合適的轉(zhuǎn)速顯得非常重要。 A— 花生果針的截面積 （ m2） ； v— 滾筒沖擊時的線速度 （ m/s） ； n— 滾筒轉(zhuǎn)速 （ r/min）； m— 摘果動刀的質(zhì)量（ Kg） 。 根據(jù)中國花生生長狀況的調(diào)查數(shù)據(jù)可知，中國花生結(jié)果的直徑范圍約為 200mm以內(nèi) [16]， 根據(jù)花生的結(jié)果范圍繪制出 圖 32， 為了保證果莢能夠被順利摘下，在梳刷 過程 不出現(xiàn) 果莢的松脫漏摘問題，所以 要求 滾 筒初 始接觸果莢的位置在果莢最外端的 A 點所作的 垂直線 AH 上；又為了提高 果莢的摘果效率，使該裝置可