赵通

摘要：该设计在对目前现有大姜收获机资料进行阅读和研究基础上，对现有技术方案进行了完善，主要包括对工作部分进行简化和各部件材料的重新选用，从而达到降低收割机的制造成本，减轻农民经济负担。分别对轴、齿轮、悬挂架、轴承等零件的设计进行验证，分析其运动的过程，完成割刀的设计，最终确定整体装配。大姜收割机的每个零部件的机械构造和尺寸分别得到确认和完善。

关键词：机械设计;大姜;收割机

0  引言

大姜因具有较高的药用、食用价值而被广泛利用，目前已有几百种药物配方包含大姜提取物，在食用中也是一种不可缺少的调料。大姜挖掘高完整性的要求，及农业机械化的落后，使得大部分地区的大姜收获工作仍然采用人工劳作的方式。首先用铁锨或铁叉将大姜从地下挖出，然后人工除去大姜茎块上的泥土，并用刀具切掉大姜茎杆。这种方式费时费力且劳动生产率极低。针对目前生姜采收割机的短缺问题，提供一种可减轻劳动强度，提高传统采收机械工作效率的大姜收获机显得尤为重要。

虽然近年来，国产的大姜收获装置已经取得了很大的成绩，但与国外同类产品相比之下仍存在一定的技术差距。伴随着科技的进步，涌现出很多新的机械设计方法，这为设备的研发制造奠定了坚实的基础，对研发出更为先进的大姜收获机有着重要的意义。

1  大姜收割机的总体设计方案

1.1 动力装置

本设计中的动力装置是农业生产常用的手扶拖拉机，其动力来源于它的内燃机，根据不同的地形和软硬不同的土地选择马力不同的拖拉机，履带式行进可以适应不同的地形。大姜收割机的动力装置三维模型如图 1所示。

1.2 大姜收割装置

大姜收割机收割装置主要由悬挂机架、限深轮、切割刀片、切割齿轮、电动机、轴等部件组成，如图2所示为该收割机的收割装置。前端发动机提供动力，通过齿轮旋转把大姜脱离土壤，右后方刀片把姜的秸秆隔断完成收割，通过模拟操作证明，该种劳作方式可以大大降低生姜破损率，提高生产效率。

2  大姜收割机的主要零部件结构设计

2.1 切割悬架

悬架是实现作业要求的挖掘装置的重要组成部分。该悬架的设计必须满足深度轮的悬挂，车轮叉的悬挂和收回以及与动力机械的连接，整个结构必须简单。应力形变小，抗振性能好;另外，在满足上述要求的状态下，机架质量应尽可能轻，结构设计要合理。满足深度限制轮的悬挂，结构简单、应变能力好，抗震性强，与限制轮相辅相成，提高收获效率。本设计的切割悬架总体结构如图3所示。

2.2 带轮的设计

由于本次设计的生姜收获机为牵引式，在正常情况下，挖掘装置的工作功率由拖拉机提供，前切割盘刀的工作功率由支撑拖拉机发动机提供。拖拉机的动力传输由三角皮带实现，因此联箱的动力传输的主要传输动力部件是V形皮带。发动机的动力通过三角皮带轮传递后，需要盘刀的转动来传递动力。一般来说，动力换向机构有两种，一种是锥齿轮传输动力，另一种是蜗杆，本设计采用的是锥齿轮传输。带轮的三维模型如图4所示。

2.3 切割刀片

对切割姜苗的刀片进行设计时，考虑到姜苗在被齿轮夹住往后不断提高与运动的过程中，齿轮的运转速度有限，提供给姜苗对刀片的力就不会很大，为保证对姜苗进行有效地切割，使姜苗与大姜有效分割，因此刀片的刀刃以锯齿形最佳。此外，姜苗在与大姜分割时，在多种作用力的情况下，刀片应与水平面呈30°的倾角，这样会更易于姜苗与大姜的分离。在大姜收获机工作过程中，刀片的损坏是不可避免的，因此在延长刀片的使用寿命的同时也要考虑刀片的成本问题，在多种问题的综合情况下，我们认为大姜收获机的刀片的材料采用304不锈钢。切割刀片结构如图5所示。

2.4 深度限制轮

深度限制轮是控制车轮叉的穿透深度和保持车架和动力机处于同一水平线的重要部件。由于深度限制器轮与地面直接接触，所以可以减小吊架关节处的剪切力。该设计的深度限制轮是通过焊接将钢卷焊接而成的。通过调整位于调整杆上的螺母，深度限制轮的穿入深度可以灵活调整，限深轮设计最大垂直可调距离为100mm。为避免在脊上施加过大的压力，并保证深度轮的平滑滚动，深度轮的直径不可太小，这次设计选择是150mm。深度限制轮的结构如图6所示。

3  结论

本设计机型属于牵引式机具，构造简单，此机具作业時所消耗的功率小，结构紧凑，工作效率高，作业时姜块的受损率低，能够大大的降低农民的劳动强度，而且该收获机是与动力机械配套使用，不用时可以拆卸存放，这样就不会造成动力机械在生姜种植以及其他季节的闲置浪费。既能完成对生姜割秧清垄又能对姜块进行松土挖掘，在现有机械基础上对收割机进行结构设计、性能分析。在设计过程中考虑要能实现收获机具与动力机械的配套使用，而且还要保证其造价低廉，便于维修和保养，还能清除田地中大株的杂草。

齿轮、限深轮支架等常规零部件，材料选用45钢，造价便宜，各方面性能也优越。轴是整个机器的骨架，在材料的材料选择上要经过反复的挑选，最终确定了40cr配合适当热处理方法获得。

参考文献：

[1]项菲菲，项忠珂.小型轮式甘蔗收割机断尾机理的实验研究[J].湖北农机化，2019（23）：7-9.

[2]吴东林，张玉华.收割机远程监测系统的设计——基于云平台数据挖掘并行算法[J].农机化研究，2020，42（06）：235-239.

[3]久保田将在中国投资新工厂增产拖拉机及联合收割机产品[J].内燃机与配件，2016（05）：43.