大蒜收获机链杆式输送链的运动分析

2017-02-15河北省农业机械化研究所有限公司焦海涛高清海张亚振张秀平

河北农机 2017年1期

河北省农业机械化研究所有限公司焦海涛高清海张亚振张秀平

大蒜收获机链杆式输送链的运动分析

河北省农业机械化研究所有限公司焦海涛高清海张亚振张秀平

河北省农业机械化研究所有限公司研制的4S-1200型前置式大蒜收获机，可一次完成大蒜的挖掘、分离和铺条等作业，能较好地适应我国大蒜种植农艺和生长特性要求，具有操作方便，作业适应性强，使用可靠性、经济性较好等特点，减缓了农村劳力不足引起的问题，降低了收获作业成本。

挖掘；分离；铺条

4S-1200型前置式大蒜收获机主要由限深轮、挖掘铲、链杆式输送分离部件、集条装置等组成。

图1 整机示意图

机具通过连接架整体安装在小四轮拖拉机的前保险杠上，利用液压提升机构通过升降钢丝绳进行升降控制。振动挖掘铲将畦内收获幅宽内大蒜与土一起震动挖掘，挖掘起来的大蒜和土壤的混合物移到挖掘铲栅条末端时，将被运转的输送分离装置的横杆托住向后输送，利用链运动不均匀性及振动现象和前宽后窄的集条板，裹夹着大蒜的碎土从链杆条的间隙落下，带茎的大蒜落入尾部并被收拢于拖拉机轮距内。为了在输送过程中使碎土与大蒜分离开，本文对链杆输送链的运动不均匀性及引起的振动进行了分析，并确定了链杆输送链的主要参数。

1链杆输送链的运动分析

尽管主动链轮在做等角速度运动，但因多边形效应，链条的瞬时速度、瞬时传动比都在做周期性变化。

1.1 链条的瞬时速度

图2 链条速度变化

如图2所示，若设主动链轮节圆半径为R1，以等角速度ω1转动，现以链条紧边的A点作为分析对象，则有：VA=R1ω1

将VA分解为沿水平方向的分速度Vx和垂直方向的分速度Vy。

当β=0时，链速最大，Vy为最小：

1.2 运动不均匀性引起的动载荷

从上述运动分析，链条在做周期性的变速运动，它使从动轮的角速度也做瞬时周期性变化，链条的变速运动必然会引起动载荷，动载荷的大小取决于运动件的质量和加速度。

将Vx=R1ω1cosβ和Vy=R1ω1sinβ对时间求导数，可得：

当β=0时，链条前进的加速度最小，垂直链条前进方向的加速度最大：

由以上分析，链条所受的动载荷与转速、节距有关，其中又以转速影响最大。

2 链杆输送链主要参数的确定

由前面对链杆输送链的运动分析，链速在做周期性变化的同时，也必然会使链杆上所输送的收获物做相应的变速运动与振动，在允许的范围内，利用链条运动不均匀性及其振动，使大蒜与碎土分离。

2.1 节距t的选择

为了最大限度地使大蒜与土壤分离，同时又尽可能不丢失大蒜，本机选取输送链的节距t为44.45mm。

2.2 主动链轮齿数z1与转速n1的选择

从利用链传动运动不均匀性来增强大蒜与碎土的分离作用出发，链轮齿数宜选偏小的齿数，本机选取的主动链轮齿数z1为9；因本设计的链杆输送链主要用于升运和分离功能，试验表明，分离输送链最佳线速度为1.5～2.0m/s，并应大于作业时行走速度。因机具选用四轮拖拉机慢Ⅱ挡作业（行走速度为1.53m/s）,因此选取输送链的平均线速度为1.6m/s。

由此可得主动链轮的转速n1为240rpm。