大蔥收獲機(jī)去土柔性夾持輸送可計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

丁澤宇

【摘要】針對(duì)現(xiàn)有大蔥聯(lián)合收獲機(jī)夾持輸送結(jié)構(gòu)存在的生產(chǎn)效率低、可靠性差、收獲質(zhì)量差等問題，設(shè)計(jì)一種去土柔性夾持輸送可計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)。根據(jù)夾持輸送的性能要求和大蔥的生長環(huán)境特征，闡述了去土柔性夾持輸送可計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)和工作原理，并確定了大蔥夾持輸送結(jié)構(gòu)參數(shù)。有去土功能的柔性夾持輸送結(jié)構(gòu)的輸送帶寬度115mm，輸送帶結(jié)構(gòu)為橡膠帶表層覆一層8mm厚的海綿，夾持高度距離蔥的根部可調(diào)，去土裝置安裝在夾持輸送裝置底部中間位置，計(jì)數(shù)裝置安裝在夾持輸送裝置的底部且在去土裝置的后方。經(jīng)分析該研究對(duì)大蔥減少夾持損壞、穩(wěn)定輸送、降低傷蔥率、提高收獲質(zhì)量、便于統(tǒng)計(jì)大蔥數(shù)量、提高大蔥聯(lián)合收獲機(jī)整機(jī)性能具有重要意義。

【關(guān)鍵詞】大蔥聯(lián)合收獲機(jī)；夾持輸送結(jié)構(gòu)；根部去土；智能計(jì)數(shù)

【Abstract】In view of low efficiency，poor quality of poor reliability and Poor quality of the harvest for the existing green Chinese onion combine harvester，so design a counting and flexible clamping delivery structure of the onion harvester.According to the requirements of the gripping delivery performance and environment characteristics of green Chinese onion，this text works out the structural parameters for delivery structure of the green Chinese onion harvester.The width of the conveyor belt is 115mm，the structure of the conveyor belt is rubber belt with 8mm sponge attaching，the clamping height to the root is adjustable，the root eliminating device is installed in the middle of the delivery device，counting device is installed at the behind of the root eliminating device.By the analysis of this structure，it reduces clamping damage，conveys smoothly，improves harvest quality，easys to count green Chinese onion，improves the machine performance of the combined harvester，these are of great significance.

【key words】green Chinese onion combine harvester；clamp delivery structure；eliminate root soil；intelligent counting

【中圖分類號(hào)】S633.1；S225.92 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）33-0291-02

大蔥是我國廣泛栽培的調(diào)味蔬菜及經(jīng)濟(jì)作物，在蔬菜產(chǎn)業(yè)中占有很重要的地位。大蔥生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，收獲環(huán)節(jié)用工量大、勞動(dòng)強(qiáng)度高，并且當(dāng)前機(jī)械化收獲水平非常低，大部分還主要依靠人工收獲，少部分地區(qū)使用大蔥挖掘機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)大蔥挖掘 [1-3]。

夾持輸送機(jī)構(gòu)是大蔥聯(lián)合收獲機(jī)的重要組成部分，它的主要任務(wù)是將大蔥在挖掘鏟挖掘后向上拔起，并向后輸送，為下一步工序做準(zhǔn)備[4]。

一、機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及工作原理

1.大蔥的種植模式

大蔥主要種植模式有平畦和高壟種植兩種方式。

2.結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及工作過程

夾持輸送機(jī)構(gòu)是大蔥收獲機(jī)重要組成部分，它的輸送不但保證大蔥的收獲過程不被損壞，而且影響整機(jī)的工作效率。由于大蔥的根部是帶土最多的部分，去土裝置保證大蔥收獲過程中對(duì)大蔥根部拍打去土，保證大蔥收獲的整潔度，同時(shí)新加的計(jì)數(shù)裝置，能夠?qū)A持的大蔥計(jì)數(shù)，助于收獲數(shù)量統(tǒng)計(jì)。

夾持力的大小是設(shè)計(jì)夾持輸送機(jī)構(gòu)最為關(guān)鍵的步驟，夾持力過大就會(huì)將夾持的大蔥夾斷且過小就會(huì)夾持不住，從而影響收獲效率。鑒于此，本文設(shè)計(jì)一種自動(dòng)張緊的夾持輸送結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)如圖2所示：

去土柔性夾持輸送可計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)由兩個(gè)對(duì)稱分結(jié)構(gòu)組成，包括對(duì)齊板、毛刷、電機(jī)、轉(zhuǎn)角螺栓、固定板、紅外計(jì)數(shù)器、液壓馬達(dá)、驅(qū)動(dòng)輪、水平輸送部分、傾斜輸送部分、防護(hù)罩、被動(dòng)輪、夾持帶、張緊彈簧等組成。

對(duì)齊板是一個(gè)折彎的鋼板，固定在支架上，可以根據(jù)大蔥種植深度進(jìn)行調(diào)節(jié)位置，目的是方便對(duì)齊挖掘出的大蔥根部便于后續(xù)操作。毛刷一共有兩個(gè)分別反向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過電機(jī)帶動(dòng)，垂直于大蔥輸送的方向?qū)Υ笫[根部的土進(jìn)行清理，這樣清理時(shí)不會(huì)將大蔥掃傾斜。紅外計(jì)數(shù)器，對(duì)輸送的大蔥進(jìn)行計(jì)數(shù)，并將統(tǒng)計(jì)結(jié)果傳輸?shù)饺藱C(jī)界面。夾持帶是保證大蔥夾持無損的重要部件，為了使得大蔥夾持過程中不被夾壞，夾持帶采用橡膠帶表層附了一層8mm厚的海綿，這樣既可以保證夾持的剛性又可以保證夾持的緩沖。張緊機(jī)構(gòu)和張緊彈簧的配合使用使得夾持輸送機(jī)構(gòu)能夠自動(dòng)張緊，這就可以保證大蔥在夾持的過程中不會(huì)因?yàn)槭[莖不一樣掉落。

工作過程中，相鄰的柔性夾持帶輪通過擠壓實(shí)現(xiàn)大蔥的喂入作用，從而利于大蔥平穩(wěn)的進(jìn)入夾持輸送機(jī)構(gòu)。大蔥進(jìn)入夾持輸送機(jī)構(gòu)后，會(huì)通過對(duì)齊板將大蔥根部平齊，便于后續(xù)的根部去土，在張緊彈簧和張緊裝置的共同作用下，使得大蔥夾持可靠，運(yùn)行平穩(wěn)，并且紅外計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)。

二、夾持結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定

1.張緊機(jī)構(gòu)和彈簧組合結(jié)構(gòu)

為了避免夾持力過大或者過小等問題，本裝置加上了張緊機(jī)構(gòu)和彈簧，通過二者的結(jié)合既能助于大蔥夾住又不會(huì)夾斷，結(jié)構(gòu)如圖3所示：

1.彈簧 2.張緊機(jī)構(gòu)支架 3.固定桿 4.轉(zhuǎn)輥

圖3 張緊機(jī)構(gòu)和彈簧結(jié)構(gòu)圖

Fig.3 Structure diagram of tensioning mechanism and spring

2.彈簧參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算

大蔥自動(dòng)收集的核心部件就是彈簧，因此彈簧設(shè)計(jì)的是本結(jié)構(gòu)最重要的一步，基于大蔥需夾持的蔥白直徑為最小為dmin=8mm、最大為dmax=45mm，因此需要從最小蔥白直徑到最大蔥白直徑進(jìn)行彈簧參數(shù)計(jì)算。

根據(jù)最大和最小的蔥白直徑可以得知彈簧的形變量為：

在夾持最大徑時(shí)候進(jìn)行彈簧彈力計(jì)算，避免壓力過大將大蔥夾壞，可查大蔥的最大擠壓應(yīng)力，根據(jù)公式：

其中，F(xiàn)n為彈力，N；b為皮帶（海綿）寬度，mm；d所夾持大蔥的直徑，mm；[σbs]最大擠壓應(yīng)力（大蔥夾壞臨界壓力），Mpa，將參數(shù)代入上式（1）故計(jì)算得出彈簧彈力Fn。

根據(jù)胡克定律可得出彈簧的勁度系數(shù)，由（2）、式（3）得：

通過彈簧的勁度系數(shù)選擇彈簧的絲徑、螺距、圈數(shù)等參數(shù)。

三、試驗(yàn)結(jié)果及分析

將夾持輸送機(jī)構(gòu)安裝現(xiàn)有的大蔥聯(lián)合收獲機(jī)上，到大蔥種植基地經(jīng)過多次試驗(yàn)，并且對(duì)獲得試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并分析，記錄夾持輸送機(jī)構(gòu)的性能參數(shù)如表1所示：

在試驗(yàn)過程中結(jié)構(gòu)可以平穩(wěn)運(yùn)行，輸送過程安全可靠，且不會(huì)發(fā)生擁堵的現(xiàn)象。但是損傷率較高是由于機(jī)構(gòu)的預(yù)緊力較大，從而使得大蔥的莖稈被夾損。

四、結(jié)論

1）本文所設(shè)計(jì)的土柔性夾持輸送可計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)是大蔥收獲的關(guān)鍵部件。本結(jié)構(gòu)可以對(duì)不同蔥莖的大蔥進(jìn)行夾持輸送，不損傷、不掉落。

2）加入的根部對(duì)齊裝置和去土毛刷，可以將輸送中的大蔥進(jìn)行根部去土保證了收獲質(zhì)量。

3）通過紅外計(jì)數(shù)器，將收集大蔥進(jìn)行計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)。

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