一种刨刀式烟草拔杆机的设计

张贵明 巢淑娟

摘要阐述了一种刨刀式烟草拔杆机的工作原理和结构;通过对烟草田间作业拔杆农艺的收集，总结了烟草拔杆的一般规律，确定了刨刀式烟草拔杆机的结构及工作原理;根据其工作原理确定了主要工作部件的技术参数。根据主要技术参数，设计了烟草拔杆机的主要部件——刨刀装置、烟杆导向装置等。通过样机的试制和生产性试验发现，该样机具有良好的工作性能和拔杆效果，同时具有使用方便、操作简单、维护方便等优点。

关键词烟草;拔杆机;刨刀;烟杆导向装置

中图分类号S 22文献标识码A

文章编号0517-6611（2019）18-0222-02

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.18.062

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Design of a Planning-knife Type Tobacco Rod Puller

ZHANG Gui-ming， CHAO Shu-juan（Department of Mechanical and Electrical Engineering， Xuchang Vocational and Technical College， Xuchang， Henan 461000）

AbstractThe working principle and structure of a planing-knife type tobacco rod puller were expounded. Through the collection of the agronomy of tobacco field operation， the general rule of tobacco rod was analyzed and the structure of the planing knife type tobacco rod puller was determined. According to the working principle， the technical parameters of the main working parts were determined.According to main technical parameters， the main components of the tobacco rod puller， the planer device and the tobacco rod guide were designed.Through the prototype and productive experiments of the prototype， it was proved that the machine had good working performance and pulling effect， and had the advantages of convenient use， simple operation and convenient maintenance.

Key wordsTobacco;Rod pulling machine;Planing knife;Tobacco rod guiding device

烤烟作为我国重要的传统农业经济作物和特殊农产品，为我国农村经济繁荣、农民增收和农民脱贫致富发挥了重要的作用[1]。随着工业化、城市化进程的快速发展，进城务工的农村青壮年人口增加，老龄化、妇孺化严重影响农村现代农业建设。2017年我国烤烟种植面积108.1万hm2，比2016年减少了7.2万hm2;其中，云南省烤烟种植面积位居榜首，为41.2万hm2，其次为贵州、河南，分别为14.3万和 10.3万hm2。2016年全国烟农合作社注册数量1 766家，入社烟农109.3万户，烟农入社率81.4%[2-3]。依托集群设施和农业机械，发展集约化生产，提高机械化和专业化水平。专业化漂浮育苗、机械化耕整地及移栽、植保、烘烤和分级专业化服务覆盖率分别达到89.9%、50.2%、29.9%、40.0%和 82.5%[4]。烟叶发展方式的转变有力推动了传统烟叶生产向现代烟草农业转变，促进了烟农增收和烟叶产区经济社会发展。但烟草收获后对烟秆的处理仍然沿用传统的人力处理方式，该方式劳动强度大，劳动效率低下，烟农为了及时将烟秆从田中清理出来，防止烟秆留在田间滋生病菌，影响来年烟草的种植，不得不投入大量资金雇佣强壮劳动力来完成此项工作[5]。为了解决此问题，市面上出现了各种各样的烟秆收获机具，有切割式、铲式和起拔式。切割式机具利用旋转的刀片将烟杆在接近地面处切断，但烟秆根部仍然留在土地中，腐烂后会滋生大量的病菌;鏟式机具则利用铲切部件将烟杆根部的主要根系铲断，烟秆还需要人工拔出，同时还有部分烟草根系留在土壤滋生细菌，并且这种铲切方式阻力大，需配备大功率牵引动力;起拔式烟杆收获机具可将烟杆连根拔起，但普遍存在结构复杂，各部件配合不协调，作业时易出现堵塞、打滑、卡机、拔净率低、制作成本高等问题，使用效果不理想[6-8]。因此，设计开发了刨刀式烟草拔秆机，该机将旋转的刨刀深入土壤中把烟秆及根系全部刨出，刨出的烟秆不带任何土壤便于后期的收集，同时该机具具有操作简单、效率高、维修使用方便等特点。

1机具的基本结构及工作原理

1.1基本结构

为便于设计、组装、使用及维护，该机具采用模块化设计。刨刀式烟草拔杆机主要由悬挂装置、机架、变速箱、拨秆装置、刨刀装置、烟杆导向装置、防护挡板等部件组成。图1为刨刀式烟草拔秆机结构示意图。

1.2工作原理

刨刀式烟草拔秆机通过悬挂装置与拖拉机连接，由拖拉机后输出轴通过万向节传动轴将动力输入拔秆机的变速箱，经变速箱变速后由链传动分别带动刨刀装置和拨杆装置转动;刨刀装置在链传动带动下切入土壤，将泥土及烟根向上向后方抛起;在防护挡板的作用下，泥土向两侧及后方抛出，起到平垄作用。拨杆装置将拔出的烟杆向后方抛出;拖拉机带动拔秆机向前行进的同时，烟秆由刨刀装置和拨杆装置中间通过，烟秆顺势落在拔除平整后的烟垄上。该机具不仅能把烟秆拔除，而且起到了平垄、除草、保墒的作用。

该机具主要技术参数如下：

外形尺寸为990 mm× 720 mm×880 mm;设备重量165 kg，自备动力为14.70～ 22.05 kW，拔秆行数为1行;工作效率 0.533～0.667 hm2/h，拔除率≥98%，平垄率≥80%，配置方式为后悬挂式，刀片为刨刀式。

2关键部件设计

2.1刨刀装置的设计

刨刀装置由刨刀轴、刨刀刀片、法兰、链轮等组成（图2）。其结构特点是9片锯齿状的刨刀片交叉安装在刨刀轴上，刨刀轴通过法兰安装在机架上。9片锯齿状的刨刀片交叉安装可实现刀片先后入土降低动力消耗，同时采用横向入土的方式，有效减少了阻力面积，使之更适宜入土作业。刨刀的安装设计有效解决了长期作业使用中造成的刀片磨损，从而延长了机器的使用寿命，达到安装更换方便。

2.2刨刀、拨板、定刀片配合结构的设计

刨刀、拨板、定刀片三者配合作业（图3），可以使烟秆拔出时更顺畅地抛出而不堵塞出口，并能有效防止杂草的缠绕。刨刀装置采用9块刨刀片交叉的安装在刨刀轴上，拨板外缘采用锯齿状的设计，而锯齿状的定刀片采用8块43 mm×43 mm×6 mm大小的三角板均匀有序地焊接在机架上，使拨板上的锯齿刚好通过定刀片的凹槽。当机器作业时，通过双链条分别带动刨刀装置和拨板装置转动，二者向出口内侧运动。当刨刀装置刨刀片将烟秆刨出时，转动的拨板随之将烟秆完整从出口抛出;此时，浮于地表面的拨板装置的转动会缠绕地表的杂草，缠绕的杂草随着惯性的作用在经过定刀片时被切断，从而有效达到防止机器缠草的作用。

2.3导向杆的设计

导向杆的设计（图4）有助于将地垄上的杂草进行分割，并且对于拖拉机前进行走中推倒的烟秆有一定的扶正导向作用，防止烟秆杂乱倾倒，造成刨刀作业时将无规则的烟秆不能整秆抛出或者将出口处打碎。

3性能试验与分析

3.1试验条件

田间性能试验在位于许昌市西部的禹州市小吕乡的河南省烟草公司许昌市分公司6 666.7 hm2烟田示范园区进行。试验地块为10°～15°缓坡，土壤为黏土;土壤含水率为17.3%;株距550 mm;垄距1 200 mm;垄长200 m，试验地块面积0.67 hm2，烟株高1 500 mm，无倒伏现象，烟叶已采收完。拔秆机由拖拉机驱动跨一行烟垄采用二档中油门行走。

3.2试验方法

烟垄随机取样4垄，每垄取样长度为 150 m，通过计时测量计算出机具的生产效率和漏拔率。

3.3试验结果与分析试验过程中样机运转稳定，工作安全可靠，主体工作部件能够有效完成机具在烟田拔秆的需求，工作过程顺畅。漏拔现象少，工作效率高，残留根系少，能够满足烟秆拔秆农艺的使用要求。

样机试验过程中，造成烟秆漏拔的原因有：①个别烟草植株生长位置异常，烟秆超出机具工作范围;②机手操作机具偏离烟垄，造成个别的倾斜烟秆漏拔[9-10]。

4结论

通过样机试制与试验，该机具适配在拖拉机后方悬挂作业，通过拖拉机输出后的动力经过变速箱变速传导带动拨板、刨刀作业。该机具结构简单、设计轻盈，有效降低了机器运行中的消耗能量，使之更适宜在功率18.4 kW以下的拖拉机上适配作业，除了可以在广大平原地区使用外，更适合在山地、丘陵地区拔秆作业，有效解决了转弯半径大的问题，并且一次性完成拔秆、除草、平垄和保墒工作。

采用新盈的刨刀式拔秆装置，有效减少了入土阻力面积，使之更宜入土作业;刨刀、拨板、定刀片三者配合作业，可以使烟秆拔出时更顺畅地抛出而不堵塞出口，并能有效防止杂草的缠绕;拔出的烟秆烟根不带泥土，便于用户收集运输。利用刨刀装置、拨秆装置、上护板之间运转产生的震动，使烟根不带泥土，从而使用户便于收集烟秆;分草杆的设计有助于将地垄上的杂草进行分割，并且对于拖拉机前进行走中推倒的烟秆有一定的导向作用，防止烟秆杂乱的倾倒后，机器进行刨刀作业时把无规则的烟秆不能整秆抛出或者将出口处打碎。

参考文献

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