震蕩式櫻桃采摘機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

苗露 宋健 謝雷 張含 戴小林

摘 要：針對(duì)當(dāng)前櫻桃采摘機(jī)械化程度低的現(xiàn)狀，我們?cè)O(shè)計(jì)了震蕩式櫻桃采摘機(jī)。本櫻桃采摘機(jī)包括動(dòng)力機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、抓取機(jī)構(gòu)。其中動(dòng)力機(jī)構(gòu)包括蓄電池、直流電機(jī)、減速器，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括同步帶輪，偏心軸，軸承，連桿。抓枝器抓取櫻桃樹枝干，開啟電源，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)同步帶輪帶動(dòng)偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，桿端軸承連接連桿，實(shí)現(xiàn)連桿的高頻往復(fù)運(yùn)動(dòng)從而將櫻桃震蕩落下。本設(shè)計(jì)的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度、安全系數(shù)高、采摘效率高、制造成本低的震蕩式櫻桃采摘機(jī)。

關(guān)鍵詞：采摘機(jī)械；機(jī)電一體化；震蕩；高效

一、研究背景

據(jù)中國(guó)園藝學(xué)會(huì)櫻桃分會(huì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年我國(guó)甜櫻桃種植面積約20hm2，產(chǎn)量約80萬(wàn)噸。在櫻桃成熟后的摘取工作非常繁瑣，由于櫻桃小而且易損壞且分布分散的特點(diǎn)，且櫻桃樹比較高大，在采摘的時(shí)候比較困難。目前，我國(guó)現(xiàn)有的適用于采摘櫻桃的機(jī)械的制作成本較高，一般用戶很少采用現(xiàn)有的櫻桃采摘機(jī)，在櫻桃成熟期時(shí)仍需要大量的人力，人力手工摘取櫻桃，其工作效率十分低下，傳統(tǒng)的人工采摘櫻桃的效率僅為8kg/h左右，在市場(chǎng)的需求下不能夠及時(shí)供給，并且市場(chǎng)的需求也在逐漸增加，并且在采摘過(guò)程中櫻桃的破損較高；另外，由于櫻桃樹較為高大，采摘人員需要到較高的位置采摘櫻桃，采摘人員易出現(xiàn)安全事故，威脅到人身安全。發(fā)展多了采收時(shí)勞動(dòng)力跟不上，所以高效快速的采摘櫻桃就有著極大的市場(chǎng)需求。因此，需要設(shè)計(jì)出一種設(shè)備，能夠代替人力對(duì)櫻桃進(jìn)行摘取工作，減輕繁重的人力勞動(dòng)。

二、震蕩式櫻桃采摘機(jī)的特點(diǎn)

文章所設(shè)計(jì)的震蕩式櫻桃采摘機(jī)為一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度、安全系數(shù)高、采摘效率高、制造成本低的新型設(shè)備。一種震蕩式櫻桃采摘機(jī)，包括移動(dòng)車、安裝在移動(dòng)車上的固定架、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、動(dòng)力機(jī)構(gòu)和抓取機(jī)構(gòu)。為適應(yīng)櫻桃果園地面環(huán)境，選用農(nóng)用手推移動(dòng)小車作為底盤，選用適合在沙壤地移動(dòng)的膠輪，上加裝電源模塊，安裝在移動(dòng)車上的固定架采用工業(yè)鋁材，固定架的下部安裝動(dòng)力機(jī)構(gòu)，固定架的頂部安裝傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和抓取機(jī)構(gòu)，動(dòng)力機(jī)構(gòu)用于為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和抓取機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力動(dòng)力裝置，通過(guò)抓枝器手動(dòng)夾緊櫻桃樹干，抓枝器上設(shè)有保護(hù)樹干的減震墊，避免抓枝器在晃動(dòng)樹干時(shí)磨損樹干，并且電機(jī)調(diào)節(jié)減速器控制連桿的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度，從而控制震蕩果樹的頻率，在達(dá)到快速采摘目的的同時(shí)還能夠保護(hù)果樹，降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，另外，采用減速器與電機(jī)制作的動(dòng)力機(jī)構(gòu)，其制作成本低。此設(shè)計(jì)最大的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單機(jī)械結(jié)構(gòu)與電力系統(tǒng)的配合設(shè)計(jì)，采摘裝置的電機(jī)帶動(dòng)同步帶輪從而使偏心軸帶動(dòng)連桿實(shí)現(xiàn)高頻往復(fù)運(yùn)動(dòng)達(dá)到震蕩效果。

三、 震蕩式櫻桃采摘機(jī)的主要結(jié)構(gòu)

如圖1所示，1為移動(dòng)車；2為固定架；3為電機(jī)；4為減速器；5為軸承座；6為偏心軸承；7為同步帶輪；8為軸；9為桿端軸承；10為連桿；11為導(dǎo)軌；12為抓枝器；13為抓枝座；14為手爪；15為支撐板；16為連接件；17為直角固定座；18為萬(wàn)向輪。

移動(dòng)車1上設(shè)有48V的蓄電池電源，蓄電池為直流電機(jī)3供電，將抓枝器12固定在合理高度的樹干處，抓枝器12與樹干貼合抓緊，直流電機(jī)3開始運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)3轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)與同步帶輪7的軸連接從而帶動(dòng)同步帶輪7轉(zhuǎn)動(dòng)，利用偏心軸承6將軸8與連桿10連接起來(lái)后，使連桿10進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，連桿10的下方設(shè)置有導(dǎo)軌11，在連桿10進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，連桿10在導(dǎo)軌11上往復(fù)滑動(dòng)，降低對(duì)連桿10的磨損，與連桿10固定連接的抓枝器12在連桿10的帶動(dòng)下進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到晃動(dòng)樹干的作用，使得櫻桃從果樹上掉落，方便櫻桃的采摘。

四、結(jié)語(yǔ)

目前水果采摘機(jī)械正趨于機(jī)械化，自動(dòng)化，智能化，該裝置采用機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)方式，靈活方便，易于操作在快速采摘的同時(shí)又保護(hù)了果樹，解決了現(xiàn)在規(guī)模性種植櫻桃，采摘效率低下的問(wèn)題，填補(bǔ)了我國(guó)在采摘櫻桃領(lǐng)域的小型輔助機(jī)械的空白，符合當(dāng)前農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀和社會(huì)發(fā)展的需求

參考文獻(xiàn)：

[1]成理鵬， 張繼光， 李春雪. 一種水果采摘機(jī)的結(jié)構(gòu)及功能設(shè)計(jì)[J]. 南方農(nóng)機(jī)， 2018（1）：34-34.

[2] 機(jī)械原理.平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì). 高等教育出版社，2006.1：78-92.

[3]理論力學(xué)（I）第7版 .平面力系. 高等教育出版社，2009.7：28-58.

[4]材料力學(xué)I（第五版）.彎曲應(yīng)力. 高等教育出版社，2009.6：50-63.