辣椒收获机立式椒秆切碎抛撒装置的设计与试验_岳建魁.pdf

新疆农机化2025年第5期 doi 10 13620 ki issn1007 7782 2025 05 003 中图分类号 S225 文献标识码 A 0 引言 秸秆粉碎还田技术是实现保护性耕作的重要 方式 对促进我国现代化农业的可持续发展具有重 要意义 1 2 现阶段辣椒收获机大多无配套使用的椒 秆切碎抛撒装置 由于椒秆木质化程度高 若不对 其进行合理化处理 将影响后续的耕整地及播种作 业 目前普遍采取的方法为采收后对椒秆单独进行 灭茬 增加了生产成本 因此本研究提出将切碎装 置搭载在辣椒收获机上的方案 利用辣椒收获机提 供动力 一次作业即可满足椒秆的切碎需求 目前关于秸秆粉碎抛撒技术已有前人展开了大 量的研究 周平等 3 设计了一款甩刀式玉米秸秆粉碎 还田机 通过理论计算确定了关键部件技术参数 通 过田间试验 证明了装置的可靠性 姜伟等 4 设计了 锤爪式粉碎器和滚筒式切碎器组合而成的双轴玉米 秸秆切段还田机 通过试验证明作业性能良好 姜强 等 5 设计了一款秸秆还田与残膜回收联合作业机 其 残膜拾净率和茎秆粉碎长度合格率均满足相关标 准 达到了设计要求 从以上研究可以看出 大多数 学者针对玉米秸秆切碎装置开展研究 技术较为成 熟 但在辣椒茎秆切碎还田技术方面鲜有人开展研 究 辣椒茎秆与玉米不同 其木质化程度高 现有收 获机械 如玉米收获机 普遍使用锤爪式的卧式秸秆 切碎器 该类型粉碎机结构复杂 安装不便 所需功率 文章编号 1007 7782 2025 05 0015 04 辣椒收获机立式椒秆切碎抛撒装置的设计与试验 岳建魁 徐玉龙 李 震 窦巧荣 新疆新研牧神科技有限公司 新疆乌鲁木齐 830026 摘 要 本文针对辣椒收获机作业后地表辣椒植株残留根茬过高 影响后续耕整地作业的问题 开展辣椒收获机秸 秆切碎抛撒技术研究 设计出一种由钢绳滑轮组和切碎器组成的立式椒秆切碎抛撒装置 该装置能够有效将椒秆切 碎并均匀抛撒至田间 留茬高度低 提高了辣椒采收后椒秆的还田处理质量 为后续耕整地及播种作业提供了便利 提升了辣椒收获的全程机械化水平 田间试验表明 该装置平均切碎长度合格率为92 4 平均漏切率为1 2 平均 留茬高度为32 6mm 椒秆抛撒不均匀度为10 5 满足作业要求 关键词 辣椒收获机 辣椒秸秆 切碎装置 试验 Designandexperimentofverticalpepperstrawchopping andspreadingdeviceforpepperharvester YueJiankui XuYulong LiZhen DouQiaorong Xinjiang Xinyan Moshine Science Pepperstraw Choppingdevice Experiment 修回日期 2025 07 02 基金项目 国家重点研发计划 加工用红辣椒高效低损收获 技术研究及智能化装备创制与应用 2022YFD2002003 通讯作者 徐玉龙 开发研究 15 新疆农机化 2025年第5期 大 秸秆抛撒均匀性差 并不适用于辣椒收获机选配 安装 因此亟待研制一种适用于辣椒收获机的椒秆切 碎抛撒装置 为了提升辣椒机械化采收后椒秆的切碎抛撒还 田作业质量 本文设计了一种结构简单 安装方便 抛撒更均匀 可直接挂接于辣椒收获机的立式椒秆 切碎抛撒装置 结合田间试验 验证了装置设计的合 理性 为辣椒机械化采收装备的发展提供参考 1 设计理念及基本结构 1 1 设计理念 在现代农业机械化发展进程中 弹齿式割台辣 椒收获机已成为提高辣椒采收效率的关键设备 但 采收后未经处理的完整椒秆因茎秆坚韧 分布杂乱 易缠绕农机具 阻碍土壤翻耕 严重影响后续耕种作 业效率与质量 因此 本文旨在设计一种具有高效 切碎功能及均匀抛撒功能的辣椒收获机椒秆切碎抛 撒装置并挂接于自走式辣椒收获机后方 在辣椒采 收后将椒秆粉碎至适宜长度 并均匀抛撒于田间 使 其能够快速腐烂降解 实现农业生产的绿色循环 同 时降低人工二次处理成本 提升辣椒收获的全程机 械化水平 1 2 基本结构 立式椒秆切碎抛撒装置主要由机架 油缸 滑轮 组支架 组合刀盘 钢绳等组成 连杆固定架通过U 型杆固定在机架正下方 滑轮组支架固定在机架后 部 油缸摆臂铰接于连杆固定架上 油缸分别与油缸 摆臂和滑轮组支架铰接 其中油缸摆臂和滑轮组支 架上的滑轮保持同一平面 转臂的一端铰接于连杆 固定架上 钢绳的一端通过钢绳夹固定在卡套上 卡 套铰接于连杆固定架上 另一端同样利用钢丝绳夹 固定在卡套上 卡套铰接于切碎器的正上部 钢绳缠 绕在油缸摆臂和滑轮组支架的滑轮之上 下端切碎 器是由5个开放式组合刀盘组成 每个刀盘安装有 6把定刀 液压马达安装于切碎器壳体上部 液压马 达的输出轴通过联轴器与转动轴连接 其基本结构 如图1 主要技术参数如表1 2 工作原理及技术特点 2 1 工作原理 收获作业前 将连接板取下 此时油缸收回活塞 杆 带动铰接于连接固定架上的油缸摆臂转至预定 工作区 同时切碎器通过钢丝绳和转臂的作用 降落 至与地面平行的工作状态 此时拖地辊降至地面 收获作物时 组合刀盘在液压马达作用下高速旋转 随着收获机械的行进作业 留于田间的秸秆不断地 喂入切碎器壳体中 在动刀和定刀作用下 将秸秆切 碎 均匀地抛撒在田间 收获作业完成后 油缸活塞 伸出 带动油缸摆臂转至设定位置 通过钢丝绳和转 臂的作用 将切碎器升至设定位置 通过连接板将滑 轮组支架和切碎器连接固定 图2 图1 立式椒秆切碎抛撒装置结构示意图 1 U型杆2 连杆固定架3 油缸4 油缸摆臂5 转臂6 卡套7 滑轮组支架 8 液压马达9 连接板10 钢绳11 拖地辊12 定刀13 组合刀盘14 动刀 表1 主要技术参数 图2 工作状态示意图 1 机架2 U型杆3 连杆固定架4 油缸5 滑轮组支架6 连接板7 钢绳 8 钢绳夹9 切碎器10 卡套11 转臂12 油缸摆臂 数值 3620 2190 1280 55 0 95 2 23 3 10 5 2200 直刃甩刀式 320 30 项目 外形尺寸 配套动力 作业效率 作业速度 刀轴数量 刀轴设计转速 刀片形式 刀轴回转半径 刀片数量 单位 mm kW hm 2 h km h 根 r min mm 个 1 2 3 4 5 6 7 8 12 11 10 9 工作状态 行驶状态 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 开发研究 16 新疆农机化2025年第5期 2 2 技术特点 1 此立式椒秆切碎抛撒装置结构简单 安装 方便 椒秆切段短 留茬高度低 抛撒均匀 2 组合刀盘采用液压马达提供动力 动力更 加强劲 平稳性更高 噪声小 还可实现无极调速 3 该装置采用双层刀盘结构 每层3把刀 切 段长度更加均匀 椒秆切碎合格率更高 更有利于还 田椒秆的腐化 4 组合刀盘在液压马达的带动下高速旋转 此时切碎器壳体内产生负压 被切碎的秸秆吸附于 粉碎室内 再次浮起可进行二次或更多次的切割 粉 碎更加彻底 5 该装置采用液压缸和钢绳滑轮组搭配的调 节机构 通过控制液压缸的伸缩 使装置快速切换工 作状态和行驶状态 控制更加简便快捷 3 关键参数 根据立式椒秆切碎抛撒装置的工作原理可知 刀片的数量存在较优值 若刀片数量过多 则功率 消耗大 制造成本高 且阻碍切碎后椒秆的排出 若 刀片数量过少 椒秆的切碎质量不佳 根据工作幅 宽3 600 mm 设计5个开放式刀盘 每个刀盘上均 匀布置6把刀片 相邻刀盘间距698 mm 每把刀长 度270 mm 宽度65 mm 厚度8 mm 切碎器转速是 椒秆切碎装置的重要工作参数 由于刀片对椒秆的 切割方式属于无支撑切割 且工作时要在入口处形 成一定的负压 因此刀片要具有一定的线速度才能 达到理想切碎效果 研究结果表明 对辣椒秸秆进 行切碎时 动刀刀尖的线速度大于30 m s时才能达 到良好的切碎效果 现有切碎装置的工作转速多采 用1 800 2 300 r min 椒秆切碎器是将椒秆切碎的 主体 对转速要求较高 因此拟定本切碎装置的工作 转速为2 200 r min 4 田间试验 4 1 试验条件 将设计的辣椒收获机立式椒秆切碎装置搭载在 新疆新研牧神科技有限公司研制的4JZ 3600型辣 椒收获机上 图3 于2024 年 10 月在新疆维吾尔 自治区巴音郭楞蒙古自治州焉耆回族自治县进行田 间试验 试验地块品种为红安6号 测试区地势平 坦 环境温度为23 1 24 3 将机具各参数调至最 佳 搭载在辣椒收获机后方与采收作业同时进行 通 过控制油缸伸缩 带动钢绳滑轮组机构将本装置放 至拖地辊接地状态进行试验 试验时辣椒收获机行 进速度为6 km h 在试验地块内选取长20 m的测 试区 前后各10 m的稳定区和停车区 其他条件如 表2 当椒秆切碎装置未启动时 辣椒采收后田间椒 秆状态如图4 表2 试验条件 图3 搭载了立式椒秆切碎装置的辣椒收获机 图4 田间椒秆状态 4 2 试验指标 通过试验评价本装置的工作性能 根据秸秆还 田作业质量评价标准NY T 500 2002 拟定评价指 标包括切碎长度合格率 漏切率和抛撒不均匀率 1 切碎长度合格率 在测区内 选取边长为1 m 的正方形测定区域 收集测区内所有椒秆 称其总 数值 60 70 30 35 50 60 50 27 项目 椒秆株高 辣椒行距 辣椒株距 椒秆含水率 单位 cm cm cm 开发研究 下转第25页 17 新疆农机化2025年第5期 开发研究 质量 分拣出切碎长度不合格的椒秆 称其质量 计 算公式为 E m a m b m a 100 1 式中E 切碎长度合格率 m a 测区内椒秆总 质量 g m b 测区内长度不合格椒秆质量 g 2 漏切率 在测定范围内 选取宽度与作业幅 宽相同 长度为20 m的待测区 计算单位面积秸秆 漏切质量 计算公式为 P m 1 m 2 100 2 式中P 漏切率 m 1 每平方米秸秆漏切量 g m 2 每平方米应还田秸秆总量 g 测定切碎长度null40 mm为合格 漏切率null1 5 为合格 试验中 辣椒收获机前进速度保持6 km h 每次测试行程为50 m 其中测试区20 m 重复进行 4次 分别计算切碎长度合格率及漏切率 结果取平 均值 试验结果见表3 表3 田间试验结果 在4次有效田间试验中 机具通过性均良好 通 过试验数据可以看出 切碎长度合格率 漏切率等主 要技术指标均满足质量评价标准 NY T 500 2002 中的要求 该装置能够将椒秆有效的切碎并均匀的 抛撒在田间 装置工作性能较好 满足设计要求 5 结论 基于对多种秸秆切碎还田装置的理论研究 确 定本立式椒秆切碎装置的设计理念 对切碎刀的数 量及装置方式进行设计 通过多组田间试验表明 该 切碎装置的平均切碎长度合格率为92 4 平均漏 切率为 1 2 留茬平均高度为 32 6 mm 椒秆抛撒 不均匀率为10 5 其各项指标均满足相关标准 证 明该装置对椒秆切碎及抛撒效果良好 装置作业性 能稳定 具有较好的实用价值和推广前景 参考文献 1 申屠留芳 刘涵 吴旋 等 秸秆机械化还田技术及装备 研究现状与展望 J 江苏农业科学 2022 50 15 1 6 2 李宁 秸秆还田机研究现状及建议 J 农业机械 2023 4 90 92 96 3 周平 张作青 孙刚 等 1JH 440 细碎型玉米秸秆还田 机设计与试验 J 玉米科学 2024 32 7 65 72 4 姜伟 荐世春 周进 等 4JS220型玉米秸秆切段还田机 设计与试验 J 农业装备与车辆工程 2022 60 4 6 10 5 姜强 缑海啸 王士国 4JSM 200G型茎秆还田残膜回收 联合作业机的研制与试验 J 新疆农机化 2017 6 10 12 试验值 92 4 1 2 32 6 10 5 项目 切碎长度合格率 漏切率 留茬平均高度 mm 椒秆抛撒不均匀率 标准要求 80 1 5 80 30 上接第17页 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull meteringdevice J INMATEH Agricultural Engineering 2018 56 3 137 146 24 常学良 尚书旗 何晓宁 等 花生小区育种精密播种机 的设计与试验 J 农机化研究 2025 47 7 121 126 25 宋世栋 蔡晓华 叶岩 等 气吸式玉米小区精密排种器 设计与试验 J 农机化研究 2025 47 12 118 125 26 瑞银 王建林 徐高明 等 限制充种姿态 正负压式小麦 精密排种器设计与试验 J 农业机械学报 2022 53 9 39 49 167 27 卢彩云 李洪文 何进 等 间歇式自动取样条播排种器 排种性能检测试验台研制 J 农业工程学报 2019 35 24 10 19 28 李倩文 苑严伟 毛文华 等 排种位置自补偿式播种机 试验台设计与试验 J 农机化研究 2021 43 9 125 130 29 郑婧玲 吴宏武 基于双输送带铺沙承种排种器试验台 的研制 J 农机化研究 2011 33 1 153 156 30 Shah K Alam M S Nasir F E et al Design and performance evaluation of a novel variable rate multi crop seed metering unit for precision agricultur J IEEE Access 2022 10 133 152 133 163 31 HajahmedO TolaE KheirallaAF etal On The GoAssessment ofSeedMeteringUnitPerformanceUsinganOpto Electronic Sensor J 2012 32 Anantachar M Kumar P G Guruswamy T Neural network predictionofperformanceparametersofaninclinedplaeseed meteringdeviceanditsreversemappingforthedetermination of optimum design and operational parame ters Computers and Electronics in Agriculture 2010 72 2 87 98 33 Zhang Z Liu X Hua D et al RetinexD Net A retinex densenetfusionarchitectureforlow lightimageenhancement in drill pipe detection J Optics and Laser Technology 2025 192 PB 113 547 25