大蒜作为我国重要的经济作物,年产量达1060万吨,占全球总量的四分之三,但其收获长期以来依赖人工,劳动强度大、效率低,且损伤率高。传统人工收获包括挖掘、剪径、拾掇和装运等环节,每亩成本高达500–700元,且受限于短暂的收获期(最佳窗口仅为7天),机械化需求迫切。国内外虽已有大蒜收获机,如美国TopAir公司的GW4400型挖掘铺条机和法国ERME公司的打捆式收获机,但多因种植模式不统一、适应性差或结构复杂而难以在国内推广。为此,本设计开发了一款自走式手扶大蒜收获机,旨在实现高效、低损伤的联合收获,并适应中小型农场的经济与作业需求。
该机整体结构紧凑,主要由动力系统、传动装置、切茎装置、起蒜与蒜土分离装置及收集系统组成。动力源采用沂南县瑞丰内燃机有限公司生产的ZH195A柴油机,额定功率9.7 kW,转速2300 r/min,通过皮带传动驱动二级减速箱,最终输出至行走轮和工作部件。整机尺寸适中,工作幅度为650 mm,可一次完成三行大蒜的收获,行距要求为160 mm,挖掘深度40 mm。关键结构包括:扶禾秆,用于扶起并夹持蒜茎,便于后续切茎;切茎装置,包含三把高速旋转刀具(刀尖直径190 mm,材料为W18Gr4V,硬度HRC≥63),由锥齿轮传动实现方向转换;挖掘铲采用三角平面铲,铲宽110 mm,工作角度18°,以减少阻力;蒜土分离装置由传输链条和偏心抖动轮组成,通过周期性抖动实现土壤与大蒜的分离;收集系统则通过网袋自动收集大蒜,减少人工干预。此外,机架设计为可拆卸式,卸下切茎装置后可用于马铃薯、花生等作物的收获,提高机具利用率。
功能上,该机实现了大蒜收获的全流程自动化:启动时,先将离合器置于空档,手摇启动柴油机,然后换至前档,机具以约0.7 m/s(2.52 km/h)的速度行进。扶禾秆首先扶正蒜茎,切茎刀具以2300 r/min的转速切断蒜秧,随后挖掘铲挖起大蒜,经传输链条抖动分离泥土,最终大蒜落入收集框的网袋中。操作通过手扶杆上的控制机构实现,包括转向手把(通过摩擦离合器切断单侧驱动力实现转向)、油门和变速功能。限深轮可调节高度,以控制挖掘深度,而附加的粉碎刀具则防止蒜秧堆积,粉碎后还田作肥料。整机重量约180 kg,采用人字花纹橡胶轮胎,确保在复杂田间的牵引与行驶性能。该设计不仅满足了蒜农对高效率、低损伤的需求,还通过模块化结构提升了经济性和适用性。