全自動韭菜收割機的設(shè)計與研發(fā)

宋立軍++廖增成++郭志遠(yuǎn)++陳亮

摘 要：小型韭菜收割機可以應(yīng)用于多種場合，其集收割、捆綁、施肥等多功能于一體，具有體積小，操作簡單，環(huán)保無污染等優(yōu)點。在收割的同時，可以根據(jù)場地韭菜的密度而選擇不同的檔位，更換檔位的同時，施肥流量也隨著車速的改變而改變，體現(xiàn)了收割機智能化的特點。本項目集切割、捆綁、施肥與一體。主要由收割機構(gòu)，傳送機構(gòu)，施肥機構(gòu)和原地旋轉(zhuǎn)機構(gòu)構(gòu)成。收割機構(gòu)：由收割刀、凸盤以及電機配合收割，由推桿電機控制割刀的高度；傳送機構(gòu)：由兩塊旋轉(zhuǎn)90度的小傳送帶與大傳送帶的結(jié)合，傳送收割后的韭菜；施肥機構(gòu)：本機構(gòu)采用種植式施肥機的原理，將肥料桶與鏈條很好的配合；原地旋轉(zhuǎn)機構(gòu)：采用了滑移裝載機的原理，可減少對韭菜的傷害。

關(guān)鍵詞：多功能；收割機；環(huán)保；智能；便捷

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.204

1 引言

1.1 研究背景及意義

本產(chǎn)品其創(chuàng)新之處在于其集合自動收割、捆綁、施肥于一體，其一體化的設(shè)計很好地解決了手工方式耗時時間長、工作效率低、工作質(zhì)量差等問題，大大滿足了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。[1]傳統(tǒng)的韭菜收割機僅僅支持收割技術(shù)，其工作方式比較單一，而我們的全自動韭菜收割機在此基礎(chǔ)上添價了電機傳輸動力、自動捆綁、自動施肥等技術(shù)，使收割機的功能更加全面。 其次其項目成本低、效率高，有效地提高我國韭菜的加工質(zhì)量和水平，將會在未來市場贏得先機，應(yīng)用前景十分廣闊。

1.2 研究現(xiàn)狀分析

據(jù)了解，韭菜屬于蔥科多年生宿根蔬菜，適應(yīng)性強，抗寒耐熱，全國各地到處都有栽培，南方不少地區(qū)可常年種植。近年來，隨著蔬菜生產(chǎn)機械化的快速發(fā)展，涉及韭菜的種植面積逐漸擴大并形成產(chǎn)業(yè)，這對于實現(xiàn)韭菜優(yōu)質(zhì)高效的周年供應(yīng)具有非常重要的意義。[2]但是，相對于國外韭菜生產(chǎn)的全程機械化而言，國內(nèi)很多地方設(shè)施韭菜的機械化水平仍然較低，機械應(yīng)用的覆蓋范圍還不高，許多種植戶在韭菜生產(chǎn)過程仍然使用大量的人工勞力，而隨著勞動力緊缺、人工費用上漲，韭菜的生產(chǎn)成本迅速增加，急需設(shè)施韭菜的全程機械化生產(chǎn)技術(shù)。因此，全自動韭菜收割機有很好的開發(fā)市場，將來的需求量也一定很高，所以該收割機有很好的研發(fā)價值。

2 技術(shù)指標(biāo)

3 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 傳送機構(gòu)設(shè)計

在傳送機構(gòu)的設(shè)計過程中，我們采用了傳送獨立電機的動力傳輸方式，整個傳送過程共用了三個電機，在調(diào)試的過程中，大大方便了傳送帶速度的調(diào)節(jié)，為了更好了調(diào)節(jié)韭菜傳送的速度，以及傳送過程中韭菜的損失。[3] 其中輸送鏈條對軸的扭矩T=9550*（0.0733/24.72）=28.32N·m。

在小傳送帶的傳送部分，有水平傳送和旋轉(zhuǎn)傳送兩種選擇，但是，考慮到韭菜有一定質(zhì)量，以及采用水平傳送會增大其生產(chǎn)成本，因此我們最終選用了旋轉(zhuǎn)傳送的方法，利用兩個旋轉(zhuǎn)90度設(shè)計的傳送帶，利用傳送帶的速度以及傳送帶之間的摩擦，將收割后的韭菜很好的傳送至大傳送帶上。輸送帶速度則應(yīng)該按指定的蔬菜堆厚度使輸送帶單位時間內(nèi)的韭菜輸送量和機器收量相等而確定[4]。

式中

—機器前進(jìn)速度（ m/s）；

—韭菜生產(chǎn)密度（株/）；

—割幅（ m）；

一輸送帶速度（ m/s）；

d—韭菜在輸送帶的夾持厚度（ mm）；

—為蔬菜在輸送帶上的集聚密度（m/s）；

輸送帶受力條件：

式中 m—蔬菜的質(zhì)量（ kg） ；

r—輸送輪的半徑（ mm） ；

ω —輸送帶輪的角速度（ rad /s） ；

g—重力加速度（）；

α —輸送帶的傾角。因此有

又因

所以

當(dāng) cosα =1 時為最不利的情況，其最低極限值為

其中，為輸送帶的最低極限值。所以綜上所述二級輸送帶的速度大于。

3.2 原地旋轉(zhuǎn)機構(gòu)設(shè)計

采用鏈輪與鏈條傳動。鏈傳動有許多優(yōu)點，與帶傳動相比，無彈性滑動和打滑現(xiàn)象，平均傳動比準(zhǔn)確，工作可靠，效率高；傳遞功率大，

過載能力強，相同工況下的傳動尺寸?。凰鑿埦o力小，作用于軸上的壓力小。

4 分析與結(jié)論

4.1 設(shè)計創(chuàng)新點

（1）全自動韭菜收割機操作簡單，結(jié)構(gòu)簡單。

（2） 可實現(xiàn)自動收割，捆綁，施肥于一體，保證機械運行的高效性。

（3）一體機運行非常平穩(wěn)，安全系數(shù)高。

（4）體積和質(zhì)量都不大，成本低。

（5）市場上無同類產(chǎn)品，有較好的前景。

4.2 前景展望

相對于國外韭菜生產(chǎn)的全程機械化而言，國內(nèi)很多地方設(shè)施韭菜的機械化水平仍然較低，機械應(yīng)用的覆蓋范圍還不高，許多種植戶在韭菜生產(chǎn)過程仍然使用大量的人工勞力，而隨著勞動力緊缺、人工費用上漲，韭菜的生產(chǎn)成本迅速增加，急需設(shè)施韭菜的全程機械化生產(chǎn)技術(shù)。[7]

本產(chǎn)品的主要功能是對于韭菜的收割流程以及對韭菜進(jìn)行施肥，在目前國內(nèi)的市場，沒有能夠滿足大眾需要的韭菜收割機，而我們的收割機，面對的主要對象就是大眾消費群體，其操作簡單，制作成本較低，能夠達(dá)到大眾的消費觀念。鑒于該產(chǎn)品功能強大，但是出售價格相對比較合理，因此，該產(chǎn)品有很好的應(yīng)用前景，尤其在當(dāng)今社會，隨著工業(yè)4.0的到來，機械勞動漸漸的代替人工勞動，智能化的韭菜收割機更加會受到廣大消費者的喜愛。

4.3 結(jié)論

全自動韭菜收割機設(shè)計理念是一切為了便捷、實用，保證使用者最大化利益。其中全自動的特點大大節(jié)約了人力資源，而且該裝置通過運用收割機構(gòu)、傳送機構(gòu)、施肥機構(gòu)和原地旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，實現(xiàn)了自動收割、捆綁、施肥功能。此外，獨立電機動力傳輸機構(gòu)也大大減少了故障的發(fā)生。但為了更好保證收割的質(zhì)量，我們還需對整機進(jìn)行大量的實地試驗。

相比傳統(tǒng)的收割裝置，本文所設(shè)計的全自動韭菜收割機具有操作簡單，功能多樣化，工作效率高的特點。此外，目前市場上缺少同類產(chǎn)品。因此，全自動韭菜收割機具有很大的推廣價值和應(yīng)用前景，但在裝置中我們還需更進(jìn)一步改進(jìn)，以確保設(shè)備最優(yōu)化、農(nóng)民利益最大化。

參考文獻(xiàn)

[1]趙勻.農(nóng)業(yè)機械分析與綜合[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.

[2]周振和，呂維.韭菜種植技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.

[3]高國訓(xùn).韭菜栽培與病蟲害防治[M].天津：天津科技翻譯出版公司，2009.

[4]高國訓(xùn)，靳力.韭菜生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)百問百答（第2版）[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社出版社，2009.

[5]殷召學(xué).氮磷鉀對韭菜生理效應(yīng)、營養(yǎng)品質(zhì)及氮代謝關(guān)鍵酶的影響[D].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2005.

作者簡介：宋立軍（1981-），男，山東濱州人，講師。