溫室韭菜收割機(jī)設(shè)計研究 蘇 維慶 袁 盼盼 新 疆 農(nóng) 業(yè) 大學(xué) 機(jī)電 工程 學(xué)院 烏魯木齊 00 2 2 新 疆 農(nóng) 業(yè)工程裝備 創(chuàng) 新設(shè) 計重點實驗室 烏魯木齊 00 2 摘 要 為提高 韭 菜收 割 的生產(chǎn) 率 和經(jīng) 濟(jì) 效 益 在 借 鑒 國 內(nèi) 外 先 進(jìn) 技術(shù)的 基 礎(chǔ) 上 根 據(jù) 韭 菜收 割 原 理設(shè) 計 一 款 溫室 韭 菜收 割 機(jī) 介紹 溫室 韭 菜收 割 機(jī) 的設(shè) 計 思 路 和 關(guān)鍵 零 部件 的 參 數(shù) 確 定 探討 傳 送 機(jī) 構(gòu) 的選 用 使 機(jī) 具 一 次 完 成 韭 菜的 機(jī) 械 化 收 割 和 接 收 關(guān)鍵詞 韭 菜收 割 機(jī) 撥禾 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計 傳 送 機(jī) 構(gòu) 中圖分類號 S663 3 S225 92 文 獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文 章編號 1674 1161 2020 02 0019 03 近 年 來 隨 著 反 季 節(jié) 葉 菜 類 蔬菜產(chǎn)業(yè)的 發(fā) 展 溫 室 韭 菜的收 割 打 捆 加 工 包 裝 成為研究 熱 點 我 國 處 于 韭 菜收 割 機(jī) 的 發(fā) 展 初 期 許 多 菜農(nóng) 仍 采 用 人工 和 小型割 刀 收 割 收 割 機(jī) 械 的 使用 率 不 高 為 此 根 據(jù) 韭 菜收 割 原 理設(shè) 計 一 款 溫室 韭 菜收 割 機(jī) 用 來 實 現(xiàn) 韭 菜 的 機(jī) 械 化 收 割 和 接 收 為提高 韭 菜收 割 的生產(chǎn) 率 和經(jīng) 濟(jì) 效 益 提供 適用 機(jī) 具 溫 室 韭 菜 收 割機(jī) 的設(shè)計 思路 溫 室 韭 菜收 割 機(jī) 主要 由 分 禾 器 撥禾輪 割 刀 曲 柄 搖桿 機(jī) 構(gòu) 傳 送滾 傳 送 帶 電 機(jī) 機(jī) 架 等 結(jié) 構(gòu) 組 成 如 圖 1所 示 在 確 定 行 距 后 發(fā) 動 機(jī) 利用 減 速 器 驅(qū) 動 韭 菜收 割 機(jī) 進(jìn) 地 后 在 分 禾 器 的 作用 下實 現(xiàn) 單 行 韭 菜 喂 入 用 撥禾輪扶 正 韭 菜 后 通 過與機(jī) 架 垂 直 的 2個 傳 送 滾夾 緊韭 菜 往 復(fù) 式 割 刀 在 曲 柄 搖桿 機(jī) 構(gòu) 的 作用 下實 現(xiàn) 往 復(fù) 運(yùn) 動 被 割 斷 的 韭 菜 通 過 傳 送 帶 傳 送 至接 收 器 完 成 韭 菜收 割 傳 送 帶 由 傳 送電 機(jī)帶 動 通 過 齒輪 連 接 2個 傳 送 滾 反 向 轉(zhuǎn) 動 傳 送 帶 的 主 動 傳 送滾 帶 動 從 動 傳 送滾 運(yùn) 動 再 通 過 皮 帶 和 齒輪 實 現(xiàn) 撥禾輪 轉(zhuǎn) 動 在 韭 菜收 割 過 程 中 傳 送 裝 置和 割 刀 裝 置 的 配 合使用 使 整 個 過 程 變得 簡單 前 輪 的高 度可 調(diào) 可 根 據(jù) 不同 作物 調(diào)整 割 茬 高 度 實 現(xiàn) 一 機(jī) 多用 韭 菜的 割 茬 一 般 在 1 cm 左 右 溫 室 韭 菜 收 割機(jī) 關(guān)鍵 零部 件 設(shè)計 撥 禾機(jī) 構(gòu) 撥禾輪 可 幫 助 收 割 機(jī) 完 成 直 立 和 一 般 倒伏 作物 的收 割 其 結(jié) 構(gòu) 如 圖 2所 示 撥 禾輪 的 運(yùn) 動 軌跡 取 決于 撥禾輪 的 圓 周速 度 y 與 機(jī) 器 前 進(jìn) 的 速 度 m 的 比 值 只 有 當(dāng) 撥 禾 速 度 比 1 時 才 有 可能 將 作物 莖 干 引 向 割 刀 配 合 切 割 并 在 割 斷 后繼續(xù) 向 后 推 送 莖 桿 避 免 在 割 刀 上 發(fā) 生 堆 積 和 堵塞 工 作 過 程 中 需 要 撥禾輪 具有 良 好 的 工 作質(zhì) 量 除 滿 足 1 外 還 應(yīng) 滿 足 不 同 階 段 的要 求 切 割 時 撥禾輪扶 持 作物 莖 桿 配 合 切 割 避 免 切 割 器 將莖 桿 向 前 推 倒 收 稿日期 2019 03 15 基 金 項目 新 疆 農(nóng)業(yè) 大學(xué)大學(xué) 生 創(chuàng) 新 創(chuàng) 業(yè) 訓(xùn)練計劃項目 d c 20 2 溫室韭 菜 收割機(jī) 的設(shè) 計 作者簡介 蘇維慶 男 從事 機(jī)械創(chuàng) 新設(shè) 計 方面的研 究工作 通信 作者 袁盼盼 女 碩士 講 師 從事 智 能 農(nóng)業(yè)裝備 研究工作 1 分 禾 器 2 撥 禾輪 3 小 前 輪 4 傳 送 帶 5 傳 送 帶 電 機(jī) 6 傳 送 滾 筒 7 扶 手 8 收 集 筐 9 曲 柄 搖 桿 機(jī) 構(gòu) 10 機(jī) 架 11 行 走 輪 圖 溫 室 韭 菜 收 割機(jī) 的 結(jié) 構(gòu) i re 1 Str ct re o lee har e ter in reenho e 圖 撥 禾輪 i re 2 Reel 第 2 期 總第 2 期 o 2 Total o 2 2020 年 月 Mar 2020 農(nóng)業(yè)科技與裝備 Agric ultural Science Technology and Equipment 表 位 移 速 度 加速度 與 曲柄轉(zhuǎn) 角 的 關(guān) 系 Ta le 1 Relation et een di placement elocity acceleratio n and cran an le 撥 禾輪 的 位置 調(diào)整 要 使 撥禾輪 正 常 工 作 安 裝 高 度 就 必 須 滿 足 以 下 條件 H L h R H 式 中 R 為 撥 禾輪 的 半徑 h 為 割 刀 離 地 的高 度 L 為 作 物 高 H 為 撥 禾輪軸 安 裝 高 度 當(dāng) 莖 桿 被 割 斷 后 若 撥禾輪 的 作用點 位于 已 割 作 物中 心 上 方 就 能 將莖 桿 穩(wěn) 定地 向 后 推 送 直 至 與 撥 禾輪圓 周 相 切 的位 置 如 果 撥禾輪 的 作用點 過 高 清 掃 切 割 的 作用 將 減 弱 如 果 撥禾輪 的 作用點在 重 心 之 下 則 被 割 斷 的 作物可能 向 前 翻 或 被 挑 起 已 割 斷 作 物 的 中 心 位 置 一 般 在 頂 部 向 下 的 1 3 處 設(shè) 已 割 部 分 的 長 度 為 L 則 H 1 3 L 因 此 若 要 使 撥 禾齒 在 割 斷 作物 的 中 心 點以上 則 應(yīng) 該 保 證 H R 2 3 L H 撥 禾輪 的 轉(zhuǎn)速 根 據(jù) 撥禾 速 度 比 確 定 撥禾輪 轉(zhuǎn) 速 加 大 撥禾輪 的 速 度 比 其 作用 范圍 和 作用 程 度 將 增 加 但 也 不 能 過 大 機(jī) 器 的 前 進(jìn) 速 度 m 一 定 時 增 大 值 就 需 提 高 撥 禾輪 的 圓 周速 度 y 這 將 加 大 對作物 的 沖 擊 使 作物 不 能 夠 很 好 地 被 切 割 試 驗 證 明 韭 菜收 割 速 度 一 般 為 1 5m s 當(dāng) 機(jī) 器 前 進(jìn) 速 度 m 較 高 時 為 使 y 不 超 過 脫 離 損 失 限 制 的 允 許 值 撥禾輪 的 速 度 比 應(yīng) 減 小 當(dāng) 機(jī) 器 前 進(jìn) 速 度較 低時 可在 y 不 超 過 3 m s 的 情 況 下 增 加 撥禾輪 速 度 比 但 會出 現(xiàn) 回 彈 現(xiàn)象 撥禾 速 度 比 m y 角 速 度 n 30 一 般 取 1 3 2 3 這 里 取 1 0 所 以 n 30 m R 30 1 8 0 4 22 r min 前 進(jìn) 速 度 m 應(yīng) 根 據(jù) 機(jī) 器 的 生產(chǎn) 率 割 副 調(diào) 配 動 力 等 因素 而 定 撥 禾輪 的 直徑 撥禾輪 的 直 徑 與 穩(wěn) 定 推 送 有 很 大 關(guān) 系 應(yīng) 滿 足 D 2 L h 3 1 1 式 中 取 1 8 L 取 0 3 h 取 0 01 代 入 公 式 得 D 0 4 m 即 撥 禾輪 的 直 徑 取 0 4 m 曲 柄搖桿機(jī) 構(gòu)的設(shè)計與計 算 一 般 情 況 下 在 曲 柄 搖桿 機(jī) 構(gòu) 中 曲 柄 為主 動件 且 等 速 轉(zhuǎn) 動 搖桿 為從 動件 作 變速 往 返 擺 動 連 桿 作 平 面 復(fù) 合 運(yùn) 動 同 時 也 可用 搖桿 作 主 動 構(gòu) 件 其 往 復(fù) 擺 動 轉(zhuǎn)換 成 曲 柄 轉(zhuǎn) 動 曲 柄搖桿機(jī) 構(gòu)的 簡 單 設(shè)計 曲 柄 搖桿 機(jī) 構(gòu) 的 結(jié) 構(gòu) 見 圖 3 曲 柄 搖 桿 機(jī) 構(gòu) 作 為 韭 菜收 割 時 的 核 心 機(jī) 構(gòu) AB 為 搖 桿 在 割 刀電 機(jī) 的 帶 動下 繞 A點 轉(zhuǎn) 動 從 而 帶 動 連 桿 BC 擺 動 D 點 為 一定 點 CDE 為 一 彎 曲 連 桿 在 連 桿 BC 的 作 用 下 CDE 擺 動 再 用 連 桿 EF 連 接 刀 具 實 現(xiàn) 動 刀 具 的 往 返 運(yùn) 動 進(jìn) 而 實 現(xiàn) 韭 菜 切 割 割 刀 在 曲柄搖桿機(jī) 構(gòu) 下 的 運(yùn) 動 分 析 割 刀 的 運(yùn) 動 特性對 切 割 器 性能有 直 接 影響 為 簡 化 分 析 設(shè) 曲 柄 軸 的 偏 心 距 為 0 連 桿 的 長 度 為 無 窮 大 則 割 刀 運(yùn) 動 可 視 為 曲 柄 在 割 刀 運(yùn) 動 線 上 的 投 影 為 一 簡 諧 運(yùn) 動 如 圖 4所 示 若 以 曲 柄 軸 心 為 坐 標(biāo) 原 點 O 水 平 向 右 為 X 軸 向 上 為 Y 軸 并 令 曲 柄 由 第 二 象 限 的 水 平 位 置 順 時 針 轉(zhuǎn) 動 則 割 刀 的位 移 方 程 為 X r 2 速 度 方 程 式 為 x dX dt r cos t 3 加 速 度 方 程 式 為 a d d t r 2 cos t 4 式 中 r 為 曲 柄 半 徑 為 曲 柄 角 速 度 割 刀 位 移 速 度 加 速 度 與 曲 柄 轉(zhuǎn) 角 的關(guān) 系 如 表 1所 示 為 便 于 分 析 割 刀 速 度 加 速 度 與 位 移 的 關(guān) 系 為 x rw sin wt 2 姨 rw 1 cos wt 2 姨 w r 2 2 姨 5 兩 邊 平 方 簡 化 后 得 2 r 2 2 r 2 2 1 6 速 度 x 與 位 移 的 關(guān) 系 為一 橢圓 方 程 式 橢圓 的 長 軸 半徑 為 r 短 軸 半 徑 為 r 2 圖 曲 柄搖桿機(jī) 構(gòu) 結(jié) 構(gòu) 簡圖 i re Schematic dia ram o cran and roc er mechani m 圖 割 刀運(yùn) 動 分 析 i re Kinematic analy i o c ttin ni e t 0 900 1 800 2 700 3 600 T r 0 r 0 r x r 0 r 0 x r 2 0 r 2 0 r 2 農(nóng)業(yè)科技與裝備 2020 年 月 20 St dy on the De i n o a Lee Har e ter in Greenho e SU Weiqing 1 YUAN Panpan 1 2 1 College of Mechanical and Electrical Engineering Xi njiang Agricultural University U rumqi 830052 Chi na 2 Xinjiang Agriculture Engineering Equipment Innovation Design Key Laboratory U rumqi 830052 Chi na A t ract In order to improve the productivity and economic benefit of leek harvesting a leek harvester in greenhouse was designed according to the principle of leek harvesting on the basis of the advanced technology at home and abroad This paper introduces the design idea the determination of the parameters of the key parts the selection of the transmission mechanism of the leek harvester in greenhouse whi ch enable the implement to complete the mechanized harvesting and receiving of leek at once Key ord le ek harvester re el de sign conve yor 參 考 文獻(xiàn) 1 施 印 炎 章 永 年 汪 小顯 等 基 于 Pro E 的 莖 葉 類 蔬菜 有 序 收 獲機(jī) 設(shè) 計 J 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 2017 39 3 139 140 2 糜 南 宏 趙 映 秦 廣 明 等 蔬 菜全 程 機(jī) 械 化 研究 現(xiàn) 狀 與 對 策 J 中 國 農(nóng) 機(jī) 化 2014 35 3 66 69 3 王 俊 超 韭 菜 收種 實 現(xiàn) 全 程 機(jī) 械 化 J 農(nóng) 業(yè) 知 識 2014 32 37 4 馬 建 國 程 什 衛(wèi) 姚 運(yùn) 萍 鐮 刀 型 韭 菜 收 割 機(jī) 的設(shè) 計 J 機(jī) 械 制 造 2015 53 9 10 12 5 崔 思 遠(yuǎn) 肖 體 瓊 陳 永 生 等 我 國 蔬菜生產(chǎn) 機(jī) 械 化 發(fā) 展 現(xiàn) 狀 與制約 因素 分 析 J 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 2014 36 10 250 252 6 楊 志 宏 韭 菜 優(yōu) 質(zhì) 高產(chǎn)栽培技術(shù) J 蔬 菜 2012 11 19 20 7 王 俊 杜 冬 冬 胡 金冰 等 蔬 菜 機(jī) 械 化 收 割 技術(shù) 及 其 發(fā) 展 J 農(nóng) 業(yè) 機(jī) 械 學(xué) 報 2014 45 2 81 87 割 刀 加 速 度 a 與 割 刀 位 移 X 的 關(guān) 系 為 a r 2 cos t 2 cos t 2 即 加 速 度 與 位 移 為 直 線 關(guān) 系 傳 送機(jī) 構(gòu)的設(shè)計與 選擇 傳 送 機(jī) 構(gòu) 選 用 帶 式 傳 送 是 連續(xù) 運(yùn) 輸 機(jī) 的一種 運(yùn) 輸 特點 是 形 成 裝 載 點 到 裝 載 點 之 間 連續(xù) 的 物 料 流 可 很 好 地 完 成 韭 菜從收 割 點 到 接 收 點 的 傳 送 傳 送 帶 按 放置 分 為 水 平 傾斜 和 組 合 3種 按 轉(zhuǎn) 向 分 為 順 時 針 逆 時 針 2種 按 運(yùn) 動 狀 態(tài) 分 為 勻 速 和 變速 2種 結(jié) 合 溫室 韭 菜收 割 機(jī) 的 特點 采 用 組 合 式 的 傳 送 機(jī) 構(gòu) 主 動 傳 送滾 在 韭 菜收 割 機(jī) 的 后 方 實 現(xiàn) 動 力 輸 入 韭 菜收 割 機(jī) 具有特 殊 性 采 用 雙 傳 送 實 現(xiàn) 韭 菜 傳 送 動 力 輸 出 的 同 時 實 現(xiàn) 主 動 傳 送滾 的 反 轉(zhuǎn) 為 此 使 用 齒輪 連 接 2個 傳 送 滾筒 的方 式 實 現(xiàn) 滾筒 反 轉(zhuǎn) 結(jié) 構(gòu) 如 圖 5 所 示 從 動 滾 筒 在 割 刀 的 前 方 既 能 實 現(xiàn) 韭 菜 傳 送 又 能對 韭 菜 進(jìn)行 夾緊 整 個 傳 送 裝 置 如 圖 6所 示 結(jié) 語 目 前 國 外 的 韭 菜 收 割 機(jī) 研 制 技術(shù) 比 較 成 熟 機(jī) 具類 型 較多 效 率 較 高 通 用性 也 比 較 強(qiáng) 可以 很 好 地 實 現(xiàn) 韭 菜收 割 同 時 有些 收 割 機(jī) 能 夠 一 機(jī) 多用 在 實 現(xiàn) 收 割 的 前 提 下不 傷 根莖 不影響 韭 菜 再 生 長 在 借 鑒 國 內(nèi) 外 先 進(jìn) 技術(shù)的 基 礎(chǔ) 上 根 據(jù) 韭 菜收 割 原 理設(shè) 計 一 款 溫室 韭 菜收 割 機(jī) 實 現(xiàn) 韭 菜的 機(jī) 械 化 收 割 和 接 收 機(jī) 具具有結(jié) 構(gòu)簡單 操 作 方 便 節(jié) 省 人 力 等 特點 且可 連續(xù) 作 業(yè) 不 易 出 現(xiàn) 故 障 應(yīng) 用 范圍 廣 具有較 高 的 推 廣 價 值 圖 傳 送滾筒 的 齒 輪 連接 i re Gear connection or tran mittin rottary dr m 圖 傳 送機(jī) 構(gòu) i re 6 Con eyor 2020 年 第 2 期 蘇 維慶 等 溫室韭 菜 收割機(jī) 設(shè) 計 研究 21