一種簡易機(jī)械式菠蘿采摘裝置設(shè)計(jì)

朱義燈，胡利波，宋金波

（江西制造職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西 南昌 330095）

目前國內(nèi)外菠蘿采收作業(yè)主要以人工采摘，僅利用運(yùn)送機(jī)械實(shí)現(xiàn)輔助搬送和運(yùn)輸。菠蘿的采收是一項(xiàng)繁重的工作，如何實(shí)現(xiàn)菠蘿的機(jī)械化采摘變得尤為重要。由于菠蘿采摘季節(jié)性很強(qiáng)，每次果實(shí)收獲的高峰期通常只有半個月左右，人工采摘短期內(nèi)需要大量人力。采收時，果農(nóng)戴上手套，根據(jù)果實(shí)大小和選準(zhǔn)顏色后，用果刀切割。研究開發(fā)菠蘿輔助采摘設(shè)備，對于緩解勞動力短缺，穩(wěn)定采摘作業(yè)質(zhì)量，減輕勞動強(qiáng)度，提高采摘生產(chǎn)效率有重要意義。

1 菠蘿采摘機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 固定裝置

圖1 支撐板示意圖

圖2 固定管示意圖

在采摘菠蘿時采用重量較輕的不銹鋼固定裝置：支撐板（如圖1所示）和四根不銹鋼固定管（如圖2所示）組成，支撐板規(guī)格采用外直徑為260 mm，內(nèi)直徑為200 mm，與4根固定管相連接。

1.2 動力裝置

通過對握力把手（如圖3所示）的按壓作用，將人手上的力傳遞給鋼絲繩，帶動切割鐮刀運(yùn)動，為鐮刀提供動力來源，而且握力把手有杠桿作用，可以實(shí)現(xiàn)省力。

1.3 剪切裝置

菠蘿果實(shí)的剪切方式采用切割鐮刀式，其形狀如圖4所示，通過鋼絲繩的拉力作用，實(shí)現(xiàn)鐮刀的運(yùn)動，從而達(dá)到切割菠蘿果實(shí)的目的。

圖3 握力把手示意圖

圖4 切割鐮刀示意圖

（1）復(fù)位裝置。本裝置采用扭力彈簧（如圖5所示）進(jìn)行復(fù)位，切割鐮刀運(yùn)動時會拉動扭力彈簧；當(dāng)動力裝置撤銷后，扭力彈簧會帶動切割鐮刀自動復(fù)位。

（2）簡易機(jī)械式菠蘿采摘裝置結(jié)構(gòu)圖。簡易機(jī)械式菠蘿采摘裝置結(jié)構(gòu)由：切割鐮刀、把手固定件、橫桿、支桿與橫桿連接件、握把、支桿、彎管與支桿連接件、彎管、鋼絲及外套、底環(huán)、切割鐮刀等組成，其結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖5 扭力彈簧示意圖

圖6 菠蘿采摘裝置結(jié)構(gòu)示意圖

3 UG力學(xué)仿真

圖7和圖8是UG軟件對關(guān)鍵零件切割鐮刀和握力把手受力仿真分析結(jié)果。圖7切割鐮刀應(yīng)力分布情況，應(yīng)力分布主要集中在鐮刀把手與鋼絲繩接觸的地方，裝置工作時握力把手帶動鋼絲繩拉動鐮刀，從而對菠蘿莖進(jìn)行切割。握力把手應(yīng)力分布主要集中在把手孔與鋼絲接觸處如圖8。

圖7 切割鐮刀應(yīng)力分布

圖8 握力把手應(yīng)力分布

4 結(jié)語

（1）簡易機(jī)械式菠蘿采摘裝置操作簡單，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊，便于菠蘿采摘，滿足人因工程學(xué)。

（2）剪切鐮刀UG仿真結(jié)果表明：應(yīng)力分布主要集中在剪切鐮刀把手與鋼絲接觸處，強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

（3）握力把手UG仿真結(jié)果表明：應(yīng)力分布主要集中在握力把手與鋼絲繩接觸處，強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。