生产管理机械化岗位

徐丽明 马帅 袁全春 刘星星 牛丛 袁训腾 邢洁洁 曾鉴

　　中国北方葡萄种植主产区气候寒冷干燥，为了使修剪后的葡萄藤免受冬季早晚霜冻等周期性的冻害，需对葡萄藤进行冬季防寒埋土，埋土后形成的土垄截面形状近似于等腰梯形，上底宽尺寸约为300~400mm，下底宽尺寸约为800~1100mm，土垄总高度约为300~350mm，葡萄藤上方的埋土厚度约为120~180mm。来年春季，将藤上的土清除，并将藤取出上架。本团队针对目前春季中国北方葡萄种植主产区人工进行葡萄藤清土作业效率低、成本高和机械化程度低等问题，研制了适应于单边清土的叶轮旋转式葡萄藤清土机，主要由机架、刮土部件、叶轮部件和平土搅龙部件等组成，其中机架作为整机的支撑，刮土部件作业时可进行上下高度、前后位置和沿刮土板支撑轴的轴向旋转调节，调节范围依次为0~140mm、0~150mm、0~30°，为了进行清土作业时不漏除葡萄藤上的埋土，刮土部件的底端和左侧分别与叶轮部件的顶端和右侧有一定距离的重叠，搅龙部件的右侧与叶轮部件的左侧也有一定距离的重叠。

　　作业过程：葡萄藤清土机通过三点悬挂方式与拖拉机连接，根据葡萄藤埋土的厚度和宽度调整刮土板的位置和角度，同时调整拖拉机的液压悬挂系统和限深轮的高度，使刮土板能够将葡萄藤上方的埋土完全向行间刮除；由拖拉机动力输出轴输出的动力经中间传动部件传给变速箱，变速箱将动力分为两路输出：一路通过万向节联轴器传给换向器，最终传给叶轮旋转轴，使旋转的叶轮能够把葡萄藤上远离水泥柱一侧的土壤和前方刮土板刮来的土壤向行间清除；另一路经链传动传给平土搅龙，进而将清除的土壤进一步向行间输送并使其均匀地平铺在葡萄行正中间，用以当年冬季葡萄藤埋土的再次使用和便于后期植保机械在葡萄行间行走作业，从而完成葡萄藤的清土作业。

　　为验证机器工作原理的可行性以及最终得到叶轮旋转式葡萄藤清土机的最佳工作参数组合，本团队首先在离散元软件EDEM中建立葡萄藤埋土模型，然后将Solid Works中建立的整机三维模型进行简化处理后，导入EDEM中进行仿真作业，设定将土垄上土壤清除后的最佳效果为使其平铺到葡萄行正中间，仿真时，以机器前进速度v、叶轮转速n1和搅龙转速n2为因素，以清土中心距L（土垄上的土壤被清除后在行间分布区域的中心线即行间土壤分布中心线与清土作业前除行间土垄以外的空白区域的中心线即行间中心线之间的距离）为指标，采用3因素4水平正交试验，最终得到最佳工作参数：前进速度1.2 m/s、叶轮转速 420 r/min、搅龙转速 300 r/min，此时，清土中心距为 44 mm。

　　机器进行了田间试验，结果与仿真结果基本一致，两者清土中心距的相对误差约为 15% ，在误差允许范围以内，该叶轮旋转式葡萄藤清土机能够满足葡萄藤单边清土的作业要求。