新型高效自動(dòng)包菜收獲機(jī)設(shè)計(jì)

葛立君 王娜 王海艷

摘要：當(dāng)前，包菜的種植面積越來(lái)越大，人工收獲效率低下，不能滿足對(duì)包菜收獲的要求。因此，迫切需要一種機(jī)器來(lái)代替人工。本文所設(shè)計(jì)的新型高效自動(dòng)包菜收獲機(jī)能夠做到適應(yīng)性較廣、效率高，并且一次即可完成包菜收割過(guò)程，包括采摘、切根、運(yùn)輸、去皮和裝箱。

關(guān)鍵詞：包菜;收獲;高效

1?前言

我國(guó)包菜栽培的總面積規(guī)模相當(dāng)宏大，包菜在全國(guó)各地種植普遍，是東北、華北等地區(qū)的主要蔬菜之一，占據(jù)了全國(guó)包菜種植總面積的55%。盡管中國(guó)包菜的栽培總面積非常廣闊，不過(guò)目前包菜的栽培對(duì)象仍然是以個(gè)體居多，基本上采用人工收獲，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低下。另外由于包菜的分布規(guī)模相對(duì)較小、且分布地比較零星，需要包菜收獲機(jī)適應(yīng)多種不同類(lèi)別的環(huán)境。此外，因?yàn)榘说姆N類(lèi)不同，其幾何形狀和物理特性差異也較大，所以即使相同種類(lèi)的包菜也會(huì)因多種因素的影響，長(zhǎng)成后的幾何形狀也有較大偏差。這就需要人們?cè)谶M(jìn)行包菜收割機(jī)械的設(shè)計(jì)過(guò)程中，充分考慮到包菜的特殊物理特性和幾何形狀，以便設(shè)計(jì)出適應(yīng)性較強(qiáng)的包菜收割機(jī)械。

2設(shè)計(jì)要求及目標(biāo)

中國(guó)的包菜收獲機(jī)械化程度較低，由于農(nóng)村農(nóng)業(yè)剩余勞動(dòng)力人口逐步向其它行業(yè)遷移和人口的老齡化，農(nóng)村農(nóng)業(yè)剩余勞動(dòng)力逐漸變少，勞動(dòng)生產(chǎn)成本日益增加，導(dǎo)致我國(guó)包菜機(jī)械化收獲處于空白狀態(tài)。所以，進(jìn)一步提高包菜作業(yè)效能、降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度、增加生產(chǎn)效益，對(duì)發(fā)展和研制包菜收獲機(jī)有著迫切的現(xiàn)實(shí)意義。在現(xiàn)代機(jī)械化農(nóng)業(yè)較普遍的年代，人們急切的需要一個(gè)可以取代人工來(lái)進(jìn)行包菜收獲的農(nóng)業(yè)機(jī)器。

為了使包菜收獲機(jī)能夠更好的融入多種工作環(huán)境中，使用小型拖拉機(jī)進(jìn)行牽引，采用懸掛回轉(zhuǎn)式拔取裝置進(jìn)行采摘。實(shí)現(xiàn)適應(yīng)性廣、工作效率高，一次可完成包菜收獲過(guò)程中采摘、切根、運(yùn)輸、去皮和裝箱。該包菜收獲機(jī)的使用，將會(huì)更進(jìn)一步地適合目前包菜栽培模式，并且大大降低了生產(chǎn)成本，更易于被廣大種植戶所接受。

3工作原理

設(shè)備工作時(shí)，以懸掛方式牽引收獲機(jī)前進(jìn)，由驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)帶動(dòng)輸送機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)并給傳動(dòng)系統(tǒng)供給輸送動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)包菜拔取裝置，將包菜從土壤中拔出并進(jìn)行輸送。在包菜收割過(guò)程中，夾持的皮帶可按照包菜大小調(diào)節(jié)相對(duì)間距，將包菜收獲并進(jìn)一步輸送。將包菜輸送到去皮滾輪。在運(yùn)輸過(guò)程中，由圓盤(pán)形切刀剪除包菜根部，切斷高度可根據(jù)切刀螺釘調(diào)整，然后經(jīng)傳送機(jī)構(gòu)將輸出的包菜進(jìn)入傳送帶，與去皮滾輪對(duì)接。經(jīng)輸送機(jī)構(gòu)輸送的包菜進(jìn)入傳送帶與去皮滾輪接觸。去皮滾輪經(jīng)由主機(jī)架提供的動(dòng)力持續(xù)旋轉(zhuǎn)，將包菜外皮去除。結(jié)束后落入收集箱內(nèi)，從而完成包菜的收獲過(guò)程。

4新型高效自動(dòng)包菜收獲機(jī)總體方案設(shè)計(jì)

新型高效自動(dòng)包菜收獲機(jī)主要由主機(jī)架、懸掛回轉(zhuǎn)式拔取輸送裝置、切根裝置、傳送裝置和收集箱組成。

4.1?拔取輸送裝置的設(shè)計(jì)

拔取輸送裝置主要由支架、夾持皮帶、主動(dòng)滾輪、從動(dòng)滾輪、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、傳動(dòng)輪和彈簧等組成。作用是將包菜輸送至橫向傳送帶中。輸送過(guò)程中，包菜與夾持皮帶相對(duì)靜止，起到同步輸送作用。在傳動(dòng)輪和彈簧的相互作用下，兩皮帶可以調(diào)整不同的張緊程度，以適應(yīng)不同種類(lèi)和大小的包菜。根據(jù)甘藍(lán)種植情況，蘇甘25號(hào)甘藍(lán)的直徑大小一般為250～280mm，因此設(shè)計(jì)的輸送帶入口間距d=260mm較為合適。選擇彈簧系數(shù)1000N/m的彈簧，經(jīng)由皮帶的夾持會(huì)更加穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)包菜根莖傾斜的情況，也使得后續(xù)切根過(guò)程中變得更加穩(wěn)定，避免包菜在輸送過(guò)程中滾落。驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接主機(jī)架進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，機(jī)架主要起到固定和裝置保護(hù)作用。拔取輸送裝置如圖1所示。

4.2?切根裝置的設(shè)計(jì)

切根裝置由圓盤(pán)形刀片、切割擋板、小型電機(jī)、切刀螺釘組成。整體作用就是切斷包菜的根莖。圓盤(pán)形切刀可以切斷較粗植物的根莖，比較適合切割包菜。切割擋板起到固定刀片和整體固定的作用。切刀螺釘可以調(diào)節(jié)切割高度，使其適應(yīng)性更廣。切根裝置如圖2所示。

4.3?傳送裝置的設(shè)計(jì)

傳送裝置由傳送帶、裝箱斗、連接件、傳送轉(zhuǎn)軸、去皮滾輪組成。當(dāng)包菜由拔取傳送裝置輸送過(guò)來(lái)之后，進(jìn)行進(jìn)一步的輸送。傳送裝置如圖3所示。

4.4?主機(jī)架

主機(jī)架由發(fā)動(dòng)機(jī)、控制發(fā)動(dòng)機(jī)、油箱、座椅、輪胎、前橋等結(jié)構(gòu)組成，主要起牽引、驅(qū)動(dòng)作用，控制整個(gè)機(jī)器運(yùn)作。

包菜收獲機(jī)總體結(jié)構(gòu)如圖4所示。

5結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)由于人力成本增加，人口老齡化等現(xiàn)象日益嚴(yán)重，對(duì)于有一種適應(yīng)多個(gè)地區(qū)、多種土地類(lèi)型的包菜收獲機(jī)的需要是非常有必要的。不但能夠大大提高效率，還能夠增加效益。因此，該設(shè)計(jì)的應(yīng)用前景較為廣闊。

參考文獻(xiàn)：

[1]姚森;張健飛;肖宏儒;金月.4GYZ-1200甘藍(lán)收獲機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].農(nóng)機(jī)化研究，2021，（03）：52-57.

[2]周成，陳海濤，李麗霞.結(jié)球甘藍(lán)收獲機(jī)械研究現(xiàn)狀分析[J].現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，2012（06）：58-59.

[3]江浩斌，解炬，陳彪，等.一種用于收割包菜的農(nóng)機(jī)設(shè)備：，CN107172968B[P].2019.

[4]王志強(qiáng);郭維俊;王芬娥;張絹;李小強(qiáng).4YB-Ⅰ型甘藍(lán)收獲機(jī)的總體設(shè)計(jì)[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，46（03）：126-130.

基金項(xiàng)目：2021年校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃項(xiàng)目;項(xiàng)目名稱(chēng)：新型高效自動(dòng)包菜收獲機(jī)（202113320218）。

作者簡(jiǎn)介：葛立君，漢族，男，山東省日照市，2000.10，本科，學(xué)生，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化。