5SD-60马铃薯堆垛机的设计

2021-11-29山东理工大学农业工程与食品科学学院王琳琳邱田元刘洋陈为鹏盖金星张宝昌杨善东

河北农机 2021年11期

山东理工大学农业工程与食品科学学院王琳琳邱田元刘洋陈为鹏盖金星张宝昌杨善东

引言

自1995年以来，我国马铃薯种植面积和总产量均位于世界前列，加之2015年我国提出马铃薯主粮化战略以来，国家给予马铃薯行业高度关注，提出要充分利用南方冬闲田扩大马铃薯种植面积[1]。我国马铃薯仓储设备起步较晚，发展缓慢，制约着马铃薯种植业的发展。目前国内研究马铃薯仓储设备的公司较少，有山东希成公司、泽丰机械、德沃公司等。学者姚建辉研制了一款堆垛机能够满足不同堆垛高度的需求，工作效率可达30t/h[2]。

据统计，大概有70%的马铃薯损伤来自收获阶段，30%来自运输、储藏等环节[3]，受损伤的马铃薯不仅外观品质差，而且在贮藏过程中易感染病菌从而导致腐烂，影响马铃薯种植户的经济效益[4]。

为帮助种植户抢农时，降低马铃薯的损伤，提高种植户的经济效益，本文设计了一款马铃薯堆垛机，该机生产效率和自动化程度较高、破皮率低且能够满足种植户的各种功能需求。

1 总体结构及工作原理

1.1 总体结构

马铃薯堆垛主要由接收料斗装置、一级输送装置、二级输送装置、橡胶梳缓冲装置、伸缩装置、行走装置、转向装置和摇摆装置等组成，结构如图1所示。该机最大摇摆角度30°，最大高度是7900 mm，最低高度是240 mm。最大伸长量5300 mm，整机伸展后最长为23589 mm。

图1 马铃薯堆垛机整体结构图

1.2 工作原理

该机器由电动液压泵提供动力，两个液压马达分别驱动两级输送带，一级输送装置为橡胶挡板与链杆组合式输送，二级输送装置为橡胶输送带式输送，马铃薯经过前级的输送装置输送至堆垛机的接收料斗装置，在一级输送装置的带动下经过橡胶梳缓冲装置落到二级输送带上，然后在落料缓冲装置的保护下跌落到地面。液压马达驱动行走装置的两个地轮转动使整机实现前进、后退，堆垛机尾部转向装置控制机器的行走方向。机器中间位置设有摇摆装置，通过遥控手柄操控油缸伸缩控制二级输送装置左右摇摆的角度，在地轮两侧和二级输送装置末端两侧均装有传感器，防止在自动摇摆模式下机器摇摆产生碰撞损伤机器。在二级输送装置内部设有伸缩装置，液压马达带动伸缩链轮转动，带动伸缩链条移动，通过操控马达的正反转实现输送架的伸缩功能。二级输送末端底部设有超声波传感器，当机器自动升降时可自动调节距离垛顶的高度，使薯块跌落在安全距离范围内，从而降低破皮率。

2 关键参数的设计

输送效率是衡量堆垛机生产能力大小的基本指标益。输送效率的计算：

式中：Q——输送效率，kg/h;

B——橡胶挡板的宽度，mm;

h——橡胶挡板的高度，mm;

v——输送链的速度，m/s;

ρ——马铃薯的堆积密度，kg/m3;

k——倾斜系数;

I——充满系数。

3 液压系统的设计

堆垛机液压站内部配备了14LPM/90LPM的双联齿轮泵，其中大流量的齿轮泵用于一级输送马达和二级输送马达的运转，小流量的齿轮泵用于伸缩马达、左地轮马达和右地轮马达的运转以及其他各个油缸的伸缩动作。本机的液压站系统主要由电机、双联齿轮泵、油箱、过滤器和散热器等组成。液压控制阀组主要由分流阀、流量控制阀、单向节流阀、双向液压锁、双向平衡阀、电磁换向阀、溢流调节阀和并联多路阀等组成。一级输送马达和二级输送马达选择BMR-315AⅡYP2型马达，其排量为其排量321.5 ml/r，伸缩马达选择BMR-250AⅡYP2型马达，其排量为252.6 ml/r，地轮驱动马达选择带脱离的轮边马达。本机共有接收料斗转角油缸、地轮转向油缸、摇摆油缸、左右两侧中间支架油缸和左右两侧前架升降油缸五类油缸。本机的液压系统原理如图2所示。