农田废旧滴灌带捡拾机的研究设计

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[摘 要] 废旧滴灌带捡拾机是大面积推广、应用滴灌技术的关键机械装备，本文结合本地区农作物的种植特点，阐述了滴灌带回收设备的设计思路、技术难点、整机结构、主要技术参数、工作原理。本设备的主要创新点为采用相应的机构解决了卷好的滴灌带的打捆问题，避免了卷好的滴灌带拆卸后的松散现象；结构简单的排管机构保证滴灌带在卷筒上排列紧而整齐。主要技术参数为：捡拾行数2行；配套动力≥14.7kw：作业速度2～4km/h。

[关键词] 农田环保 滴灌带 研究设计 捡拾机 技术参数

[中图分类号] S23 [文献标识码] A [文章编号] 1003-1650 （2015）06-0224-01

我国自20世纪80年代开始研究和推广喷灌、移动式喷灌等新技术，随着技术的不断完善改进，滴灌形式的出现，简单经济的解决了农田干旱的问题，滴灌属于最先进的精细灌溉，最早使用该技术的是以色列，自动化程度高，对土壤和地形的适应性强，灌水均匀度达80%-90%以上，实践表明：采用喷灌技术比明渠浇水灌溉节水70%，而采用滴灌技术又比喷灌节水30%，节能达55%～60%。故近年来在我国（特别是干旱，缺水的北方和西部地区）推广力度较大。为了保证农田环保，随之而来残留在农田里的废旧滴灌带的捡拾已成为头疼问题，实现滴灌各个环节操作的机械化势在必行，废旧滴灌带的捡拾是重要的一个环节，目前回收滴灌带全靠人工，劳动强度大、费工时、捡拾成本大，严重影响此技术的推广应用，因此，有必要研制一种结构简单、造价低、操作方便、适用性强的滴灌带回收设备。

1 设计思路与技术难点

1.1 设计思路

1.1.1滴灌带回收设备配套动力为轮式拖拉机，配套动力为12马力四轮拖拉机，运输时由拖拉机悬挂；工作时仍然悬挂在拖拉机上，通过控制离合器，由带传动和万向节将拖拉机的动力传到卷筒及排管机构。

1.1.2为回收滴灌带和为方便滴灌带循环再利用，必须设计缠绕滴灌带的圆柱形卷筒。

1.1.3为使滴灌带在卷筒上排列整齐，且有一定紧度，必须设计排带机构。

1.1.4设计的滴灌带回收设备应结构简单，回收率高，工作可靠，不损伤滴灌带，整机造价低。

1.2 技术难点

1.2.1确保滴灌带在卷筒上排列基本整齐且有一定紧度的排带机构的设计。

1.2.2整机适应性强，应能回收不同厂家生产的不同规格的滴灌带，且不受地面状况的影响，可直接在有茎秆的地里回收，也可在茎秆粉碎还田后的地里回收，并为来年再次使用做准备。

1.2.3滴灌带在卷筒上卷满后拆卸工序应安全方便。

2 结构及工作原理

2.1 整机结构

图1 农田滴灌带回收设备整机及传动机构示意图

1.导向头1部装2.拉杆1焊合3.卡板4.拉板2焊合5.带轮挡片6.后带轮7.圆盘焊合8.导向头2部装9.导向架焊合10.中带轮11.卷筒部装12.机架焊合13.前带轮14.牵引架焊合15.万向节16.离合器17.连接管轴18.导向架U型卡19.减速器20滑道部装

滴灌带回收设备由机架、悬挂架、卷筒及排管机构等组成，其结构如图1所示。

2.2 工作原理

工作时，滴灌带回收设备悬挂在拖拉机的后面，拖拉机前进，控制离合器，拖拉机动力通过万向节和三角带传到卷筒上，实现卷筒；另一路通过三角带和减速器将动力传到排带机构，使滴灌带整齐且有一定紧度缠绕在卷筒上。当工作到一定程度，卷筒上的滴灌带缠绕直径变大，因此缠绕速度变快，可能出现缠绕速度大于四轮车的前进速度，为了避免扯断滴灌带的现象，这时候应该适当加快四轮车的前进速度。

2.3 主要技术参数

外形尺寸/mm（长×宽×高）： 1054×960×630

收管行数/行：2

配套动力/kW：≥14.7

作业速度/km・h ：2―4

3 主要部件及参数的确定

3.1 卷筒的设计

为回收滴灌带和为来年铺放做准备，必须设计缠绕滴灌带的圆柱形卷筒，当滴灌带在卷筒上缠满后，卷好的滴灌带拆卸应方便，并且应能保证在拆卸后不松散，所以，应在拆卸前对已卷好的滴灌带打捆，对此，卷筒设计的结构和拆卸过程如图2所示

图2卷筒机构图解

3.2 排管机构曲柄转数确定

目前市场上的拖拉机动力输出轴转数大多都是540转/分，设计动力输出的带轮半径R0=120mm=R2 ，传动带轮R3=R1=500mm。根据转数和带轮半径成反比，即R0/R1=500/120=R2/R3=n1/n0=n3/n2，将数值代入公式n3=32转/分，即卷筒轴的转数是32转/分。

排管机构曲柄转数应根据卷筒的转数来确定，在工作时，为了保证滴灌带不在卷筒上重叠缠绕，所以，卷筒每转一圈时，曲柄滑块沿卷筒轴向方向应移动一个滴灌带宽度的距离，根据这个来确定曲柄转轮的转数。排管机构的工作原理如图3所示。

图3 排管机构工作原理示意图

已知条件：曲柄轮直径AB=AE=350mm；连杆长ED=BC=500mm；滴灌带宽度CD=32mm；卷筒转数32转/分。

滴灌带卷筒转一圈时，滑块的走过的距离应是等于滴灌带的宽度CD，假如曲柄连杆起始阶段曲柄和连杆处于同一线上，即图中曲柄AE和连杆ED处于同一线上，当卷筒转一圈时，曲柄和连杆转到图中位置即曲柄AB和连杆BC。

其中AC=AE+ED-CD=643mm

将数值代入公式 计算得出 cosα=0.8624 α=arccos0.8624=30°

也就是说卷筒转一圈，排管机构曲柄转30°，卷筒转数是32转/分，由此计算得出排管机构的曲柄转数是2.6转/分。

以上从理论上阐述了滴灌带回收设备的设计思路，理论上的完善还需实践来验证，所以还需对该设备进行样机制造、试验、发现问题再继续改进，使之成为性能可靠的产品。

4 应用前景

目前，解决农田农作物干旱问题的发展趋势是滴灌，尤其是在北方干旱的地区，因此，滴灌技术的机械化发展势在必行，现在很多地方还采用人工的方法来收集废旧的滴灌带或者不回收直接放在地里，这样不但生产效率低，劳动强度大，而且造成污染，影响土壤环境质量，使农作物减产。由于种种原因，结构复杂，造价高的滴灌带回收设备还不能普及和推广，本文设计的这种滴灌带回收设备正是顺应了这种要求。整机结构简单，操作方便，造价低，实用性强，一般的机械厂均可生产，有广大的市场前景。

参考文献

[1]机械设计/濮良贵，纪名刚主编 ―6版 北京：高等教育出版社，1996