葛立君 王娜 王海艷

摘要：當(dāng)前，包菜的種植面積越來越大，人工收獲效率低下，不能滿足對包菜收獲的要求。因此，迫切需要一種機(jī)器來代替人工。本文所設(shè)計的新型高效自動包菜收獲機(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程，包括采摘、切根、運輸、去皮和裝箱。

關(guān)鍵詞：包菜;收獲;高效

1?前言

我國包菜栽培的總面積規(guī)模相當(dāng)宏大，包菜在全國各地種植普遍，是東北、華北等地區(qū)的主要蔬菜之一，占據(jù)了全國包菜種植總面積的55%。盡管中國包菜的栽培總面積非常廣闊，不過目前包菜的栽培對象仍然是以個體居多，基本上采用人工收獲，勞動強度大，生產(chǎn)效率低下。另外由于包菜的分布規(guī)模相對較小、且分布地比較零星，需要包菜收獲機(jī)適應(yīng)多種不同類別的環(huán)境。此外，因為包菜的種類不同，其幾何形狀和物理特性差異也較大，所以即使相同種類的包菜也會因多種因素的影響，長成后的幾何形狀也有較大偏差。這就需要人們在進(jìn)行包菜收割機(jī)械的設(shè)計過程中，充分考慮到包菜的特殊物理特性和幾何形狀，以便設(shè)計出適應(yīng)性較強的包菜收割機(jī)械。

2設(shè)計要求及目標(biāo)

中國的包菜收獲機(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)剩余勞動力逐漸變少，勞動生產(chǎn)成本日益增加，導(dǎo)致我國包菜機(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、降低工人勞動強度、增加生產(chǎn)效益，對發(fā)展和研制包菜收獲機(jī)有著迫切的現(xiàn)實意義。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可以取代人工來進(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。實現(xiàn)適應(yīng)性廣、工作效率高，一次可完成包菜收獲過程中采摘、切根、運輸、去皮和裝箱。該包菜收獲機(jī)的使用，將會更進(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，以懸掛方式牽引收獲機(jī)前進(jìn)，由驅(qū)動發(fā)電機(jī)帶動輸送機(jī)構(gòu)的運動并給傳動系統(tǒng)供給輸送動力，驅(qū)動包菜拔取裝置，將包菜從土壤中拔出并進(jìn)行輸送。在包菜收割過程中，夾持的皮帶可按照包菜大小調(diào)節(jié)相對間距，將包菜收獲并進(jìn)一步輸送。將包菜輸送到去皮滾輪。在運輸過程中，由圓盤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程。

4新型高效自動包菜收獲機(jī)總體方案設(shè)計

新型高效自動包菜收獲機(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

拔取輸送裝置主要由支架、夾持皮帶、主動滾輪、從動滾輪、驅(qū)動電機(jī)、傳動輪和彈簧等組成。作用是將包菜輸送至橫向傳送帶中。輸送過程中，包菜與夾持皮帶相對靜止，起到同步輸送作用。在傳動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)不同種類和大小的包菜。根據(jù)甘藍(lán)種植情況，蘇甘25號甘藍(lán)的直徑大小一般為250～280mm，因此設(shè)計的輸送帶入口間距d=260mm較為合適。選擇彈簧系數(shù)1000N/m的彈簧，經(jīng)由皮帶的夾持會更加穩(wěn)定，不會出現(xiàn)包菜根莖傾斜的情況，也使得后續(xù)切根過程中變得更加穩(wěn)定，避免包菜在輸送過程中滾落。驅(qū)動電機(jī)連接主機(jī)架進(jìn)行驅(qū)動，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

切根裝置由圓盤形刀片、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

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來之后，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)動機(jī)、控制發(fā)動機(jī)、油箱、座椅、輪胎、前橋等結(jié)構(gòu)組成，主要起牽引、驅(qū)動作用，控制整個機(jī)器運作。

包菜收獲機(jī)總體結(jié)構(gòu)如圖4所示。

5結(jié)束語

近年來由于人力成本增加，人口老齡化等現(xiàn)象日益嚴(yán)重，對于有一種適應(yīng)多個地區(qū)、多種土地類型的包菜收獲機(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)計的應(yīng)用前景較為廣闊。

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基金項目：2021年校級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃項目;項目名稱：新型高效自動包菜收獲機(jī)（202113320218）。

作者簡介：葛立君，漢族，男，山東省日照市，2000.10，本科，學(xué)生，機(jī)械設(shè)計制造及其自動化。