高效農(nóng)用果蔬裝卸運(yùn)輸一體車的設(shè)計(jì)

申洪彬 陳燕慧 馮天明

摘 要：介紹了一種高效農(nóng)用果蔬裝卸運(yùn)輸一體車設(shè)計(jì)方案，對組成一體車單元的結(jié)構(gòu)及工作原理進(jìn)行了詳細(xì)的敘述，使得傳統(tǒng)農(nóng)用機(jī)械具備了可折疊的特性。同時，著重介紹了農(nóng)用一體車的設(shè)計(jì)理念、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作情況分析。將高效農(nóng)用果蔬裝卸運(yùn)輸一體車與傳統(tǒng)的農(nóng)用小推車進(jìn)行對比，突顯出了較大優(yōu)勢；分析了其較強(qiáng)的應(yīng)用性，以及對田間小路、果園等路況不好的場地的適應(yīng)性。

關(guān)鍵詞：高效；裝卸車；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

中圖分類號：S229.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A doi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.06.003

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，我國電子信息技術(shù)取得了較大的進(jìn)步，這在一定程度上帶動了農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展和創(chuàng)新[1]。使得我國農(nóng)業(yè)逐漸開始向智能化的方向發(fā)展，在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械化、智能化是不可或缺的重要部分。大型農(nóng)用機(jī)器的推廣和應(yīng)用使人們能在一天完成過去十幾天甚至幾十天的工作。為了提高生產(chǎn)效率、增加勞動的舒適性、減少勞動人員的工作量、提高產(chǎn)品的質(zhì)量，我國農(nóng)業(yè)必然會走上機(jī)械化、智能化、自動化的道路。在農(nóng)業(yè)機(jī)械研究工作中也緊緊圍繞安全、高效、節(jié)能環(huán)保的宗旨，研究出適應(yīng)我國的種植特點(diǎn)和運(yùn)輸特點(diǎn)的智能化農(nóng)用機(jī)械。在丘陵地帶或者山區(qū)有很多崎嶇的小路，多數(shù)為階梯狀田地的地帶[2]。這些地帶大型機(jī)器根本施展不開手腳，常見的是各種家用小型機(jī)械（玉米、小麥脫粒機(jī)，花生摘果機(jī)、蛻皮機(jī)），或以背或扛的方式把農(nóng)作物從田地里搬到農(nóng)用車上。像果蔬這類不易捆扎不能磕碰的農(nóng)作物在搬運(yùn)時就更加費(fèi)力。本文對高效農(nóng)用果蔬運(yùn)輸裝卸一體車的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了介紹。

1 設(shè)計(jì)原則

1.1 智能化設(shè)計(jì)

智能化農(nóng)機(jī)是指應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、電控技術(shù)和人工智能等技術(shù)的高新技術(shù)產(chǎn)品[3]。該裝卸小車采用了智能化的設(shè)計(jì)理論使其具備了許多傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)不具備的優(yōu)點(diǎn)：

1.1.1 功能強(qiáng)大

裝卸運(yùn)輸小車運(yùn)輸時不需要捆綁，解決了普通小車運(yùn)輸果蔬時必須要捆綁而果蔬一類的農(nóng)產(chǎn)品捆綁容易使其變形腐爛等問題。

1.1.2 結(jié)構(gòu)緊湊、通用性強(qiáng)

該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了物品的自動升降，不僅可以用于農(nóng)業(yè)果蔬的運(yùn)輸裝卸，還可以用于物流公司等場所的物品搬運(yùn)。

1.1.3 勞動強(qiáng)度低、作業(yè)效率高

使用電機(jī)驅(qū)動升降臺升降，代替了人力搬運(yùn)。自動升降臺自動上升下降把貨物抬升到貨車的高度，節(jié)省了人力資源。

1.2 綠色設(shè)計(jì)

綠色設(shè)計(jì)GD（Green Design）其基本思想是在設(shè)計(jì)階段就將環(huán)境因素和預(yù)防污染的措施納入產(chǎn)品設(shè)計(jì)之中，將環(huán)境性能作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)目標(biāo)和出發(fā)點(diǎn)，力求產(chǎn)品在其生命周期全過程中，成本較低，資源能源利用率較高，環(huán)境影響最小[4]。本小車在設(shè)計(jì)時充分考慮了綠色設(shè)計(jì)理念。把一般農(nóng)用機(jī)械用的灰口鑄鐵材料改為鋁合金材料，在保證同等強(qiáng)度的前提下重量減小了40%左右，重量的減小就能減低能源的消耗。同時采用了可充電的蓄電池代替了一般農(nóng)機(jī)的柴油機(jī)或者汽油機(jī)作為裝卸車的能量來源，使用電力代替燃油不向空氣中排放污染氣體。使用電機(jī)代替內(nèi)燃機(jī)，占用較小的空間、較輕的質(zhì)量，更加符合小車的應(yīng)用場合和實(shí)際作用。

1.3 安全性設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)中主要考慮到傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)的傳動帶、傳動鏈條、傳動齒輪等部分暴露在外，操作人員不慎容易將手、衣物等卷入暴露在外的傳動機(jī)械部分。所以將傳動部分設(shè)計(jì)在車的底部，而且采用緊湊的減速變速，以及力矩的輸出軸，保證沒有暴露的傳動部分。采用一系列監(jiān)控傳感器，電機(jī)不正常工作時立即斷電停止機(jī)器的運(yùn)行，保證操作人員的安全性。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 整車的主要參數(shù)

型式：農(nóng)用小推車型式；

外形尺寸：1600 mm×60 mm×110 mm；

最高車速：5 km/h；

載物臺尺寸：1000 mm×1500 mm；

升降臺額定載重量：150 kg；

支撐架高度：800 mm；

升降臺升程：750 mm；

升降臺裝卸用時：<5 s。

2.2 整車結(jié)構(gòu)圖

高效農(nóng)用果蔬裝卸運(yùn)輸一體車結(jié)構(gòu)如圖所示：用驅(qū)動輪6和兩個萬向輪4組成小車三角支撐的三個頂點(diǎn)，升降臺3與滑軌2通過鋼絲線9連接，支撐架10通過彈簧支架7與主車架連接。

該裝卸小車以原農(nóng)用小車為設(shè)計(jì)的基本模型，小車共有三個輪：最前面一個輪為電機(jī)驅(qū)動的主動輪，后面兩個輪是轉(zhuǎn)向十分靈活的萬向輪，且兩萬向輪相距很近，以保證在山間小路行走時暢通無阻。小車前輪用傳感器和單片機(jī)控制能保證上坡時自動加大油門，下坡時自動減速。在小車載物臺的前后各有一個與載物臺垂直的擋板（同時也是載物臺上升時的導(dǎo)軌），這個擋板在運(yùn)輸筐裝或箱裝的果蔬時直接將其卡在車上，不需要用繩子捆。這樣節(jié)省捆綁時間同時防止了捆綁使果蔬變形。小車扶手按照一般人的身高設(shè)為110 cm，扶手僅在需要轉(zhuǎn)彎時人工調(diào)整方向。當(dāng)小車到達(dá)農(nóng)用貨車旁時，小車身上（扶手附近）傳感器會自動識別到貨車，這時只需放開扶手使扶手處的紅外傳感器開啟，升降臺便會自動上升把貨物抬高，當(dāng)與貨車車廂平齊時自動停止。裝卸貨物后推小車離開時（扶手處傳感器關(guān)閉）升降臺自動下降回到初始位置。小車的擋板與框架之間采用了銷釘和彈簧支架鏈接。銷釘可以保證擋板的活動性，彈簧支架可使擋板只能處于兩個位置，即工作時與小車底板成90°，不工作時與底板處于同一平面。這樣就可以使小車具備了可折疊性，在不用小車時可將小車折疊，折疊后占用很小的空間，更加符合農(nóng)機(jī)的綠色設(shè)計(jì)理念。

2.3 升降電機(jī)的選用計(jì)算

3 結(jié)論

該新型高效農(nóng)用果蔬裝卸運(yùn)輸一體車電機(jī)設(shè)計(jì)方案具有結(jié)構(gòu)簡單、適應(yīng)性強(qiáng)、工作效率高的特點(diǎn)，通過電機(jī)與車輪的配合達(dá)到自動行走不費(fèi)力的目的，克服了傳統(tǒng)推車費(fèi)時費(fèi)力工作效率低的缺點(diǎn)。基于單片機(jī)控制的一體車具備了智能抬升貨物的靈活性以及機(jī)動性和各種場地的適應(yīng)性高度兼容等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。通過對一體車設(shè)計(jì)的折疊性做簡要分析，說明了高效農(nóng)用果蔬裝卸運(yùn)輸一體車更加符合現(xiàn)在農(nóng)村尤其是山區(qū)農(nóng)民小型農(nóng)用機(jī)太多存放占用過多空間的問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]金浩.電子信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用[J].通訊世界，2015（9）：222-223.

[2]劉震英.致力于我國丘陵山區(qū)農(nóng)機(jī)化[C].2009年丘陵山區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展論壇文集，2009：129-133.

[3]鄭文鐘.國內(nèi)外智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備發(fā)展現(xiàn)狀[J].現(xiàn)代農(nóng)機(jī)，2015（6）.

[4]袁馳.農(nóng)業(yè)運(yùn)輸機(jī)械的綠色設(shè)計(jì)[J].濰坊學(xué)院學(xué)報，2009（9）.