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1、1 绪论1.1 课题研究背景 1.1.1 课题综述：花生是世界上广泛栽培的主要油料作物，同时也是主要的创汇农产品之一。在世界油料生产和国际贸易中仅次于大豆居于第二位。据联合国粮农组织统计数字表明，世界花生种植面积由20世纪60年代的0.16h增至20世纪70年代的0.19亿h，并有上升趋势。世界花生年总产量20世纪60年代为150亿，20世纪70年代后期达180亿，20世纪80年代中期增至190亿，至1988年世界花生年总产量达到224.6亿，创生产纪录。我国作为花生的主要产地，2002年花生播种面积500万h，总产147.5亿，单产393.4。近几年，随着花生种植面积、产量在不断增加，花生生
2、产机械化的发展就显得尤为重要。目前，国际经济趋于全球化，花生生产过程中的机械化己成为提高生产效益，增加农民收入的重要组成部分。花生生产无论对我国还是对世界的农业均起着举足轻重的作用。我国花生生产是一种劳动密集型产业。长期以来，花生种植、收获和加工等各生产环节基本都是靠人工完成，劳动强度大，效率低下，制约着花生生产，影响着农民朋友的花生种植积极性，对花生收获机的研制提出了更高的要求。目前，我国花生播种机械化技术已基本成熟。多种系列化的多功能花生播种覆膜机已在花生产区得到了大面积的推广应用，实现了我国花生播种种植的机械化、产业化。花生收获方式大部分地区仍以人工收获为主，部分地区用花生挖掘犁，少部分
3、地区采用花生收获机，花生机械化的联合收获几乎为零。广大农民朋友迫切要求实现花生收获的机械化，以提高生产效益，增加收入，降低劳动强度。同时，花生的收获期，正值“三秋”大忙之际，劳力紧张。实现花生收获的机械化，可以提高劳动效率，缩短花生的收获日期，减少花生收获损失，提高花生品质。为此，实现花生收获的机械化作业己成为当前社会的迫切需求。1.1.2 花生的特性分析： 花生是一年生草本植物，其果仁含50的非干性油和35左右的蛋白质。花生和油菜、大豆并列为我国三大油料作物，在我国的南方各省和华北地区均有广泛种植。花生的种植有垄作和平作两种，行距为4050cm。花生果分布在以主茎为中心，半径为20cm的范围
4、内。 花生植株的形态，可分为蔓生型、半蔓生型和直生型三类。蔓生型花生除主茎外，分枝均铺在地面，行与行之间的花生茎叶不易分开，其生长期较长，果实分散，单株产量较高，但收获时易落果，主要种植于北方丘陵地区的瘠薄砂壤土上。直生型花生的主茎与分枝夹角约为30一40，植株生长紧凑，果实集中，不易落果，且生长期短，能密植，可获得较高的单位面积产量。半蔓生型花生的形态介于上述两类花生之间，其主茎与分枝的夹角为45。由于直生型和半蔓生型品种适于密植、生长期短、出油率高，便于田间管理和收获，故有逐步取代蔓生型花生的趋势。1.1.3 花生的收获工艺：花生的收获过程主要包括;挖掘拔取（有时需割蔓）、分离、铺条晾晒、
5、捡拾摘果、清选等项作业。收获花生的方法有分别收获法和联合收获法两种。它们的工艺框图如下图1.1所示：图1.1花生收获的工艺框图我国北方收获花生时，气候干燥，一般采用带蔓收获的分段收获法。挖起的花生先分离泥土，再在田间铺成条堆晾晒，然后运回摘果。南方气候潮湿，要求采用随收随摘果的联合收获法，一次完成上述各项作业。6。91.2 国内外研究现状国外花生收获机械的研究起步较早， 技术也比较先进，多采用两段收获法。较有代表性的是美国 Courtesy of Lilli ston Mfg. 公司生产的 LP-2 型花生收获机，荷兰 Michigan 公司生产的 PH-2 型花生收获机及美国 Kelley
6、Manufacturing 公司生产的 2，4，6，8 行系列花生挖掘机，这些机型都采用了用挖掘铲与分离链相结合的工作原理。我国对花生收获机的研制是从上世纪60年代开始的，在70年代末80年代初从美国引进的花生挖掘机的基础上得以发展起来。从研制花生收获机以来，我国已有多种类型的样机和产品问世，如东风-69型、4HW-800型、4H-150型花生收获机等，实现了我国花生生产从传统的人力劳动到机械化的部分转变，在我国花生生产机械化的发展过程中起到了一定的积极作用。国内外花生收获机械的种类较多，也都得到了不同程度的应用。但是就我国目前的状况来看，由于种植农艺的不同，我国大部分地区实行分段式收获或联合
7、收获。对花生联合收获机的研究相对比较晚，技术还有待于完善，目前尚没有成型的花生联合收获机能够满足生产要求。现有的花生收获机械普遍存在功能单一、技术性能不稳定、产品可靠性差等问题，而引进的一些花生收获机或对引进的产品经消化吸收后制造出来的花生收获机都有一定的缺陷，不能很好的适应我国现阶段花生收获的实际情况。1.3 几种花生收获机的性能比较1.3.1 允全牌43型散装机/允全牌43型袋装机1）主要参数：机体尺寸：全长 （mm）： 4300全宽(mm)： 2100全高(mm)： 2650机体重量 （Kg）： 2850引擎种类： 43型水冷4冲程立式4缸柴油引燃烧方式： 直接喷射启动方式： 电启动总排
8、气量（cc）： 2000出力/回转速度（PS/rpm）： 43/2800燃油箱容量（l）： 40行走部履带（宽接地长）(mm)：4001390履带中心距离(mm)： 1000平均接地压力(Kg/)： 0.2变速方式： HST(无级变速) 行走速度（m/秒）： 0.79-2.39传动方式 ： 以液压传动为主采收效率（公顷/小时）： 0.20-0.25 出果方式： 散装机储果箱储放果 / 袋装机随车接装果2）主要特点表现： 能够一次完成花生的挖掘、抖土、摘果、清选、集果等工序，自动化水平较高；采用夹持输送方式，对收获环境适应性强，平作垄作，花生蔓高矮立伏皆可适用；采用履带式行走利于农田保护性耕作即
9、使在雨后沙质土地块，仍可顺利进行收获；前置式收获作业，操作简单，行走灵活；泥土分离装置与摘果装置，泥土分离效果好，摘果率高，破壳率低，夹杂率低，并极适合鲜株摘果；地盘、引擎等关键部件一般都从日本进口，提高了整体性能，降低了故障率；并与当地水稻收割机地盘、引擎通用互配，在花生收获季节可拆下水稻机引擎装配到花生收获机上，既提高了配件的通用性又提高了机械利用率；作业效率高，较人工操作节省90%以上的人力。1.3.2 4HL2型收获机1）主要参数配备动力： 0.8814.8kW小四轮拖拉机适应行距（cm）： 3545一次收获行数： 2行果料收获率（）： 95摘净率（）： 98破碎率 （）： 2清洁度（
10、）： 95损失率（）： 3生产率为（hm2/h）： 0.150.22）主要特点表现：履带行走装置，无极变速（HST）液压操控装置，车体自动水平装置等；能够一次完成花生的挖掘、抖土、除膜、摘果、清选、集果等工序，联合作业，自动化水平较高；采用夹持输送方式，对收获环境适应性强，花生蔓高矮立伏皆可适用。1.3.3 4HD-1型收获机1）主要参数配套动力（KW）： 1114.3 外型尺寸（长宽高）（mm）： 340020002200 作业效率： 0.8-1.5亩/时 挖掘深度（mm）： 120150 摘果率： 98% 破碎率： 1% 夹杂率： 0.8% 整机质量（kg）： 580 2）主要特点表现能一
11、次完成花生的挖掘、除土、摘果、清选、集果等项作业；适合壤土及沙土花生收获具有生产效率高、作业损失少、转移速度快、方便灵活；集挖掘、提升、清选、摘果、集果为一体的联合作业机型；使用安全可靠、投资成本低等特点，是目前花生实现机械化收获的理想机具。3）主要结构及工作原理 主要结构。该机由机架、传动系统、升降系统、挖掘部分、碎土器、夹秧输送系统、摘果器、震动筛、横向输果器、提升器、集果箱等部件组成。 工作原理。该机通过机架与拖拉机后部连接，升降支架与拖拉机前部连接，挖掘部分与夹秧输送系统等位于拖拉机的右侧。机组进入田间工作时，降下拖拉机液压升降机构，拖拉机的动力通过侧动力输出轴、离合器、万向联结轴等部
12、件传递给该机的各部分，该机进入工作状态。当机组向前行驶时，挖掘铲进入地下把花生掘起，同时夹秧输送系统上的一对齿型链条夹持花生秧，把花生连秧带果向后输送。经过拍土装置时对花生果上带的土进行拍打，除掉部分土。然后花生根部进入摘果器，摘果器采用一对带叶片的辊子对滚，把花生果从秧上摘下。此时花生秧由齿型链条向后传送，通过甩秧链条整齐地铺放到收获过的地面上，花生果进入震动筛，通过震动筛的震动使花生果与杂质进行分离，花生果进入横向输果器，经链条的带动花生果进入提升器的小碗中，然后提升到集果箱内。 4）主要结构特点 传动系统由拖拉机侧动力输出轴与变速箱联结，通过万向联结轴传到变速箱，再分别传送到提升器、横向
13、输果器、夹秧输送系统、拍打器、摘果器等部件。 升降系统利用拖拉机后悬挂液压升降系统的升降臂，配置花篮螺栓、定滑轮、钢丝绳等与前部升降支架上的拐臂连接，从而实现升降。 挖掘部分的挖掘铲经多次实验合理设计了铲头刃口的形状和铲面的弯曲弧度，不堵秧不缠草，既能松土又不把花生翻起。挖掘铲前部的外侧有可调的限深轮，控制挖掘铲入地的深度。限深轮前部有分秧器，利于对行。 夹秧输送系统位于拖拉机的右侧，该系统前部有V型扶秧器，经挖掘铲疏松过的花生棵由扶秧器进入由一对齿型链条组成的夹秧器中。 摘果器由一对带有叶片的辊子组成，辊子由40的无缝管制成，表面沿轴向焊有四条60mm高5mm厚的钢板。当花生棵的根部从两辊子
14、中间通过时，花生果被钢板扫落。 震动筛的筛叶上带有弧型齿，筛叶之间的间隙可调，震动筛的吊杆长度可调，可以改变升角，筛子的长度、宽度、振动频率、振幅等进行了大量的实验，获得了理想的效果。 1.3.4 4HW-65D型收获机1）主要参数配套动力： 12-20匹四轮拖拉机作业宽度： 65cm；作业深度： 4-16cm；生产率： 3-4亩/小时；损失率： 3%；重量： 228；外型尺寸： 24540100cm。2）主要结构特点解决了花生收获不能机械化的难题，减轻了农民劳动强度，提高工效40多倍；它通过分秧、挖掘、破土、抖土、铺放等工序一次性完成花生收获；具有工效高、损失率小、性能稳定、入土行程短、适应性强等特点，适用于不同地区各种土壤条件； 该机不仅能收获花生，还能收获马铃薯、大蒜、洋葱、红薯及地下块茎中药材等。1.3.5 4H140型花生收获机1）主要参数挖掘深度： 80120毫米；挖掘幅度： 140厘米；工作效率： 47005340平方米
