王福义

摘要：为解决毛豆摘荚作业中豆荚破损和分离损失率高的问题，设计5MDZJ-380-1400型毛豆摘荚机。介绍毛豆摘荚机的总体设计方案及关键部件设计思路。机具性能试验表明：作业后的豆荚破损率低，荚叶分离彻底，主要作业性能参数均达到设计要求。

关键词：摘荚机；毛豆；设计；夹持式喂入；荚叶分离

中图分类号：S225.6 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2016）09-0011-03

毛豆（南方又称菜用大豆或青毛豆）因味道鲜美、营养价值高、食用方便而越来越受民众欢迎，近年来种植面积以10%～15%的速度递增。毛豆不仅满足不断增长的国内需求，出口量也在不断增加，成为调整产业结构、增加经济收入的新途径。随着毛豆生产规模的不断加大，毛豆生产的薄弱环节愈加凸显，着重表现在毛豆收获过程中的摘荚作业。摘荚作业大多采用人工方式，作业效率低，用工量大，生产成本居高不下，而且容易耽误农时，现已成为制约毛豆生产的瓶颈。

现有的摘荚机大多需要人工手持喂入，机具结构不尽合理，存在摘不净、豆荚破损和分离损失率较高的问题，且用工量大、劳动强度高。为解决这一技术难题，辽宁省农业机械化研究所与沈阳市鹤湖农机制造有限公司组建了课题组，研究开发结构合理、性能先进、作业质量优、生产效率高的机械加持式毛豆摘荚机，旨在为毛豆收获摘荚作业提供先进适用机具。

1 5MDZJ-380-1400型毛豆摘荚机设计方案

1.1 结构组成

MDZJ-380-1400型毛豆摘荚机由机架及工作平台总成、机械夹持式喂入机构、摘荚滚筒总成、柴油发动机组、传动系统总成、风扇总成、豆荚输出带总成、茎叶输出总成等8部分组成。其结构示意图见图1。

1.2 工作原理及作业流程

毛豆摘荚机的工作原理为：在柴油发动机的带动下，毛豆株体在机械夹持式喂入机构2的带动下，进入机器内部的摘荚滚筒3的上方，摘荚滚筒上的胶指通过旋转作用把豆荚及茎叶从株体上面锤打下来，落入滚筒下方的输送带上，并随输送带到达风扇口，茎叶被吹入茎叶输出口排出，豆荚落入豆荚输出带，实现荚叶彻底分离。

毛豆摘荚机的生产作业流程如图2所示。

1.3 设计思路

1.3.1 配套动力 为保证摘荚机的工作效率，兼顾工作环境特殊、无法供电等特殊情况，毛豆摘荚机采用柴油发动机作为动力输入。

1.3.2 整机结构及机架材料 整机采用一体式结构设计，各工作部件紧凑有序地布置于机架内，底部装有活动轮，可以随时移动到田间地头采摘。机架采用40×40×3优质钢管焊接而成，在保证机身刚度的同时减轻机身质量。

1.3.3 传动方式及各运转部件传动比 整机选择链传动与带传动组合的方式，保证传动效率及工作可靠性。根据动力及生产效率确定各总成之间的传动比。

1.3.4 摘荚胶指结构及排列方式 胶指采用无毒环保柔软的聚酯材料，为长三角形结构，与辊筒中心线成15°排列。

1.3.5 豆荚与豆叶分离方式 采用风选方式实现脱落的豆荚与茎叶分离。

2 5MDZJ-380-1400型毛豆摘荚机关键部件设计

2.1 机械夹持式喂入机构

机械夹持式喂入机构取代人工手持喂入，减少用工量，提高作业效率，实现毛豆收获摘荚的机械化作业。如图3所示，工作时，毛豆秸秆由喂入端喂入，在驱动轮1带动下，由上下皮带夹持前行，送入脱荚辊筒。

2.2 摘荚滚筒上喂入式结构

摘荚作业时，毛豆秸秆被置于摘荚滚筒上方，靠重力与摘荚棘爪贴合，提高摘净率。由于无需施加外力，从而简化了机具结构，降低了制作成本（见图4）。

2.3 摘荚滚筒胶指排列方式

摘荚胶指在滚筒上斜向排列，可以增大豆荚与胶指的接触面积，减少豆荚的破损。同时胶指斜面具有向外推送豆荚作用，有利于豆荚与枝叶分离（见图5）。

3 5MDZJ-380-1400型毛豆摘荚机总体性能指标

毛豆摘荚机的总体性能指标如表1所示。

4 5MDZJ-380-1400型毛豆摘莢机性能试验

为确定5MDZJ-380-1400型毛豆摘荚机的作业性能，进行主要作业性能参数（含杂率、破损率、二次处理率）测定试验。

4.1 试验方法

1） 机具连续作业30 min，中间随机取样3次，每次取样时间30 s或连续收集样品质量3 kg。

2） 将从清选装置出料口接取的样品混合均匀，取小样500 g，分拣出完整毛豆荚（保留豆荚上附带的豆荚柄）、破损豆荚和杂质。

3） 从秸秆排除口取得的样品中分拣出未摘净豆荚和夹带的毛豆荚。

4） 从清选分离口分拣出夹带的毛豆荚。

5） 分拣出料口（清选口回收区）和非回收区的毛豆荚。

6） 对3次取得的样品分别进行分拣处理并称其质量，结果取3次的算术平均值。

4.2 参数计算方法

含杂率计算公式为：

ZZ=WXZ/WXh×100% （1）

破损率计算公式为：

Zp=×100%-Zyp （2）

二次处理率计算公式为：

Ze=We/W×100% （3）

式中：WXh为样品质量；WXZ为杂质质量；WXp为破损豆荚质量；We为二次处理毛豆荚质量；W毛豆荚总质量，W=（WXh-WXZ）+We；Zyp为原始破损率，取Zyp=0。

4.3 结果与分析

在摘荚机作业质量试验中，豆荚总质量、杂质质量、破损豆荚质量及二次处理毛豆荚质量等数据见表2。

由表2和表3中的试验结果可知，毛豆摘荚机的主要作业性能参数均达到设计要求。

5 结论

5MDZJ-380-1400型毛豆摘荚机结构简单、可靠性高、故障少、维护方便、摘荚及荚叶分离一次完成，能满足摘荚连续作业要求。摘荚胶指在滚筒上斜向排列，增大豆荚与棘爪的接触面积，减少豆荚破损率。创新的机械夹持式喂入机构及辊筒上方脱荚工作方式，能够有效提高工作效率、降低劳动强度及生产成本。作业后的豆荚破损率低，荚叶分离彻底，免除二次筛选，为毛豆机械化摘收提供了新选择。

参考文献

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