一種新型物料升運系統在辣椒收獲機中的設計與應用

徐玉龍

（新疆新研牧神科技有限公司，新疆烏魯木齊830026）

0 引言

牧神4JZ-3600A 型自走式辣椒收獲機是新疆新研牧神科技有限公司在吸收國內外辣椒收獲機械先進技術和多年的研發攻關基礎上，緊密結合我國現階段辣椒種植和收獲的農藝要求，研制出的一種大型自走式辣椒收獲機械。該機具的主要收獲功能部件由收獲割臺、清選系統、升運系統三大部分組成，其中升運系統主要負責將經過清選系統的辣椒提升、運送至糧箱，在提升和運送過程中盡量降低辣椒的破損率和掉落損失率，完成最后的輸送工作，實現顆粒歸倉。

1 設計理念及基本結構

1.1 設計理念

目前國內辣椒收獲機械的升運裝置基本上都采用的是兩級，或者三級鏈條—刮板式輸送器[1]，在每一級的輸送器交接處有一個開放式的連接料口，這樣的結構會讓一部分辣椒在連接料口處擠壓破碎和掉落，造成損失。鏈條—刮板式輸送器每一級物料的提升角度和提升高度受整個收割機長度、高度和其他工作部件位置的限制，具有較大的局限性，會直接影響輸送器的提升效率，消耗較多的系統動力。

牧神4JZ-3600A 型自走式辣椒收獲機采用滾筒式提升器和封閉式刮板輸送器組合使用，交接處采用密封式連接，這樣的結構能夠最大限度的減少辣椒在輸送過程中的掉落損失，降低辣椒的破損率，提高輸送效率，使結構更簡單，性能更優良，同時方便了整機其他工作部件的位置布置，節省空間，降低成本，提高整個升運系統的工作效率。

1.2 基本結構

4JZ-3600A 型自走式辣椒收獲機物料升運系統主要由滾筒式提升器、封閉式刮板輸送器、封閉式連結料口、輸送器傳動系統和提升器傳動系統五個部分構成[2]。

如圖1，封閉式刮板輸送器通過輸送器連接板一和輸送器連接板二分別固定在糧倉后部支架和提升器前部支撐梁上，運轉動力由發動機動力輸出系統通過輸送器傳動系統傳導至輸送器。

滾筒式提升器上部通過輸送器連接板二與封閉式刮板輸送器固定在一起，中部通過提升器連接板一和提升器連接板二與機架固定，下部通過提升器連接板三與后橋固定，運轉動力由發動機動力輸出系統通過提升器傳動系統傳導至滾筒式提升器。

封閉式連結料口下部與封閉式刮板輸送器連接，上部和兩側與滾筒式提升器連接，組合成一個完整的物料升運機構。

如圖2，滾筒式提升器的主體為提升器滾筒，提升器滾筒內側安裝有防止辣椒掉落的提升器滾筒內擋板。提升器滾筒和內擋板安裝在提升器后部支撐梁與前部支撐梁之間，前、后支撐梁上部通過上橫梁和上部連接軸連接在一起，中部通過提升器連接板一和提升器連接板二與機架固定在一起，下部通過底部支架連接板連接在底部支架上。

2 工作原理及技術特點

2.1 工作原理

辣椒經過收獲割臺和清選系統后，掉落到提升器滾筒下方輸送槽中，如圖2 提升器滾筒逆時針旋轉，使辣椒被運送到提升器滾筒上方，在重力作用下，辣椒會通過封閉式連結料口掉落至封閉式刮板輸送器下后方，然后通過輸送器中的刮板式輸送帶運送至輸送器前方，直至掉落到糧倉內，完成整個升運—輸送過程[3]。

在提升器滾筒內側安裝有提升器滾筒內擋板，保證在提升過程中辣椒始終在提升器滾筒輸送槽中，不會掉落；提升器滾筒的外表面和輸送槽隔板上分布著大量圓孔，能使辣椒在提升過程中過濾掉一部分細小雜質，具有一定的清選功能。

滾筒式提升器的旋轉動力來源于發動機動力輸出系統，發動機動力輸出系統將動力傳送至滾筒式提升器傳動箱體，傳動箱體將動力經過減速和換向，通過鏈條一傳送至鏈輪一，鏈輪一通過左側主動軸將動力傳給兩個安裝在軸上的摩擦輪和鏈輪二，鏈輪二通過鏈條二將動力傳送至鏈輪三，鏈輪三通過右側主動軸將動力傳給兩個安裝在軸上的摩擦輪；通過下部四個摩擦輪的轉動，在摩擦力的作用下使提升器滾筒逆時針旋轉，上部的四個摩擦輪起輔助固定作用，保證提升器滾筒在垂直于地面的方向上勻速轉動，不會與后部支撐梁和前部支撐梁發生摩擦。

因為連結料口和輸送器都是封閉式的，這樣就避免了辣椒在輸送過程中出現掉落損失；輸送器的旋轉動力來源于發動機動力輸出系統，發動機動力輸出系統將動力傳送至輸送器傳動系統，輸送器傳動系統中的兩級輸送鏈輪將轉動速度調整至輸送器所需速度，達到輸送器旋轉速度可控的目的。通過調節輸送器上輸送帶的速度來控制辣椒被拋入糧倉的初速度，從而控制辣椒落入糧倉的位置，實現糧倉均勻充滿的效果。

2.2 技術特點

4JZ-3600A 新型自走式辣椒收獲機物料升運系統的技術特點及其主要優勢在于：

（1）滾筒式提升器布置在機器的后方，方便了整機其他工作部件的位置布置，節省了空間，可以單獨拆卸，方便維修；

（2）滾筒式提升器能夠在垂直方向上一次性將辣椒提升3 m 的高度，沒有中間的過渡機構，減少了辣椒在提升過程中的掉落損失，降低了辣椒被擠壓和碰撞出現破損的可能性，還能提高輸送效率，節約生產成本；

（3）滾筒式提升器的滾筒外表面和輸送槽隔板上分布著大量圓孔，能使辣椒在提升過程中過濾掉一部分細小雜質，具有一定的清選功能；

（4）封閉式刮板輸送器布置在機器的后上方，不占用其他工作部件的空間，可以單獨拆卸，方便維修，封閉式的設計可以使辣椒在輸送過程中最大限度的降低掉落損失；

（5）封閉式連結料口能使辣椒從滾筒式提升器進入刮板式輸送器時沒有掉落損失，降低破碎率；

（6）傳動系統均采用簡單的鏈條傳動，結構簡單，可靠性高，損失功率小，不會出現打滑現象。

3 產品試制與試驗情況

牧神4JZ-3600A 新型自走式辣椒收獲機的試制工作于2019 年9 月開始，由公司研發中心確定產品生產工藝流程，制定相應的工藝操作技術規程，在公司經濟技術開發區產品制造及科技成果轉化基地內建成了自走式辣椒收獲機裝配生產線，確定了產品加工工藝、工裝及工位布置。新疆牧神機械制造有限責任公司負責零部件的加工生產和樣機的裝配工作。在樣機試制過程中，物料升運系統最難加工和裝配的就是滾筒式提升器，其結構緊湊，加工工藝比較復雜，加工精度要求高，裝配要求高，需要熟練掌握機具生產工藝，精確制作相應工裝模具；使用仿形加工、激光切割等先進的加工手段，保證了每個零件的加工精度和整個部件的裝配質量。

物料升運系統在生產和裝配中需要注意以下幾點：

（1）圓形的提升器滾筒是整個物料升運系統的關鍵。制作時必須使用工裝模具，保證提升器滾筒的圓度，不能出現扭曲和凹凸不平的現象；裝配時必須保證提升器滾筒垂直于底部支架[4]。

（2）安裝提升器滾筒內擋板時，左右兩側與提升器滾筒的左右側壁之間應該留有5 mm 間隙，既要防止間隙太大導致辣椒掉落，又要防止間隙太小導致兩個部件產生摩擦。

（3）提升器滾筒下方的4 個摩擦輪是滾筒轉動動力的來源，安裝時必須保證4 個摩擦輪的軸心在同一水平平面內，使提升器滾筒受力均勻，給滾筒提供連續平穩的動力。

（4）封閉式刮板輸送器安裝時，要保證輸送帶的前、后軸處于水平平面內，不能傾斜，保證物料在運輸時均勻分布在輸送帶上，不能讓物料因為輸送帶的傾斜而導致物料堆積。

2019 年10 月，第一臺4JZ-3600A 新型自走式辣椒收獲機在焉耆、和靜、和碩等地區進行了的收獲作業。機具整體性能優良，收獲效率高，達到了預期的效果。在田間試驗中，物料升運系統性能良好，未出現大的故障和缺陷，同時也發現了一些可以優化和改進的地方。

（1）提升器滾筒內的輸送槽間隔板剛性不足，有個別擋板出現了彎曲變形，需要加強板厚或者增加加強筋。

（2）提升器滾筒內擋板制作弧度不夠，安裝時不能和提升器滾筒內側緊密貼合，需重新改善焊接工裝。

（3）提升器滾筒轉速調節要靠更換齒輪實現，為了能快速調節轉速，需增加一個無級變速機構或者使用電液控制[5]。

（4）刮板輸送器左側壁出現脫焊現象，需要加強焊接質量。

通過一個季度的田間作業和針對不同辣椒品種、不同種植模式的實地收獲試驗，體現出本機具有良好的收割效果，其中辣椒損失率、破碎率、工作效率等各項性能指標都達到了產品設計要求，也為以后的機具升級、性能提升、結構優化等工作提供了具體試驗數據和第一手資料。

4 結論

4JZ-3600A 新型自走式辣椒收獲機物料升運系統結構簡單、布置方便、空間利用率高、物料損失小、辣椒破碎率小、輸送效率高，各個部件可以單獨拆卸，方便維修，而且提升器滾筒具有一定的清選功能，具備很好的實用性和較高的推廣前景。