一種果樹蘋果自動套袋機的設計

張明康

摘 要：通過對蘋果套袋技術的特點研究，設計出一中可以實現果樹蘋果自動套袋的機械，其主要組成部分分為走行模塊和套袋模塊兩部分，行走部分采用履帶設計，主要是為了更好地適應各種復雜的蘋果地地形；套袋部分主要包括撐袋機構和套袋機構，撐袋機構主要由兩個吸盤及真空發生器來完成，套袋機構則主要由封口塊來快速地把果袋固定在果梗上。

關鍵詞：蘋果；自動套袋；走行模塊；套袋模塊

改革開放以來，我國水果產業發展迅猛。目前，水果已經成為繼糧食、蔬菜之后的第三大消費產品，是我國農業發展的支柱產業之一，也是農民就業、增收、步入小康生活的主要途徑之一。我國水果資源非常豐富，其中蘋果產量居更是世界第一，據國家統計局統計表示，2015年我國蘋果栽培總面積達300萬公頃，蘋果年產量已達到4000萬噸以上，占全世界產量的三分之一以上，遠遠超過其他水果品種。

1 問題的提出

雖然我國水果種植面積、產量和消費量都雄踞世界第一，而且較過去幾年都有很大程度的提高，幾乎以每年200-300萬噸的數量增長，人均消費量更是達到20公斤以上，遠遠超過世界平均水平，但是仍距我國水果市場所具有的發展潛力有很大程度上差距，而且在質量上在存在較大的缺陷，我們對這一問題進行的深入的分析，得到以下導致這一問題的原因為：1）管理水平不高，果品質量差。2）品種單一，結構不合理。3）盲目過度的使用化肥，使得蘋果上殘留超標。針對以上問題，我們在考慮到我國基本國情的基礎上，提出了一系列相對應的策略：1）提高質量，增加產品競爭力。實行適地適栽，合理的布局種植區域。并充分發揮自然優勢和品種優勢，著重力度建設西北和環渤海灣兩大優質蘋果帶，提高經濟生產效益。2）培育新品種，改善產品結構。建議由國家落葉果樹脫毒中心牽頭，以國營良種場和園藝場為依托，以苗圃作為永久性育種繁育基地，培育出早中晚三個季節的優良蘋果品種，以適應不同季節的蘋果播種生產，逐步形成完善的良種繁育體系。3）減少農藥的使用。建立無公害蘋果生產技術體系的研究，包括產地環境選擇、農藥和肥料使用準則、栽培技術、病蟲害綜合防治技術等。上面所描述的幾個原因都是導致我國蘋果產量和質量的主要原因，但是本設計主要針對提高蘋果質量、減少蘋果被農藥污染、減少害蟲侵害方面著手，設計出一種果樹蘋果自動套袋機構。

2 果樹蘋果自動套袋機的設計

本設計利用模塊化結構設計的方法，首先將實現某種特定功能作為一個特定模塊，然后根據這一模塊進行分解、設計，然后再將分解后的模塊，進行組合從而達到設計目的。對于某個機械產品，其功能組成部分的劃分一般是比較明確而且相對穩定的。因此這種設計模式普遍適用于多種機械產品。果樹蘋果自動套袋機所要實現的基本功能是完成對果樹上蘋果的自動套袋，本設計根據這一主要功能對其機構進行功能模塊的分解，按其功能我們對其分解為走行模塊、和套袋模塊，套袋模塊又可以細分成送袋機構模塊、撐袋套袋機構模塊和封袋機構模塊，接下來我們將對各個模塊進行方案的對比分析、設計工作。

1）走行模塊設計。本次設計的果樹蘋果自動套袋機的針對對象是適用于各種地形的蘋果果園的蘋果進行套袋工作，為了達到這一目的，我們設計的走行模塊選擇了履帶式的走行模塊，因為其能更好地適應與各種偏遠地區的復雜地形情況。如下圖所示，我們在履帶裝置的上部我們安裝的有一個司機操縱室，還有一個垂向升降裝置，垂向升降裝置則主要是利用剪式舉升平臺，該裝置液壓桿來提供動力源。用液壓作用的剪式升降平臺。

2）送袋機構設計。果樹蘋果套袋機構的主要目的是為了完成果樹蘋果的套袋，首先我們要確定蘋果紙袋的尺寸，根據我國一般情況下蘋果的尺寸，我們設計蘋果果袋的尺寸為180mm×180mm，根據這一尺寸我們設計存放蘋果袋的匣子及送袋機構尺寸。送袋機構的工作原理是：在送袋機構最下方為一固定座，固定座與垂向升降裝置的上板連接固定，儲存紙袋的匣子與固定座之間是銷連接，也就是說紙袋存儲匣子與底座之間在電機的驅動下可以相對轉動，在蘋果袋放置在長方體一側開口的匣子內，在內側彈簧的彈力作用下，始終保證匣子內的紙袋處于匣子的上頂部，然后再匣子頂部內側我們設計的有一對滾輪，送袋機構工作時，滾輪保持轉動，在滾輪與紙袋接觸時的摩擦力的作用下，紙袋向外輸送。3）撐袋機構設計。撐袋機構的主要目的是在紙袋由儲放袋子的匣子內由送袋機構送出到蘋果的位置的過程中，完成紙袋袋口的張開，以保證紙袋就能順利的套在蘋果的外面，從而實現蘋果的自動套袋。本設計采用吸盤吸附原理來撐開紙袋，吸盤撐開紙袋的工作原理和流程：當紙袋由送袋機構進入撐袋裝置位置時，首先在在撐袋機構右側兩對滾輪的作用下繼續向左側水平移動，當紙袋到達吸盤位置下側時，吸盤在垂直方向伸縮桿的作用下下移，吸盤內空氣壓力減小，吸盤貼附在紙袋的上下表面，然后吸盤沿導槽向左移動，紙袋在吸盤的帶動下繼續向左側移動，移動的同時吸盤的伸縮桿縮短，紙袋口就被撐開，一直移動到紙袋將蘋果包住。4） 封袋機構。封袋結構的主要目的是在紙袋將蘋果包住以后，封袋機構將紙袋口部密封住。封袋機構的主要設計原理：當封袋機構開始工作，在司機室有一個封袋踏板，當司機踏下踏板時，拉繩作用，密封塊在拉繩的拉動下繞軸分別做順時針、逆時針方向轉動，紙袋密封。對套袋模塊的各個組成部分組裝，得到如上圖所示的套袋模塊示意圖。

3 總結

我國目前農業機械化水平區域之間不均衡，各農作物品種之間的的農機發展不均衡，水果套袋技術的研究深度和廣度都不如其他農業機械產品，因此蘋果套袋機械的發展具有非常廣闊的前景。

本次設計主要針對這一現象設計出一種可以實現果樹蘋果自動套袋技術的自動套袋機，且在本次設計中我們完成了以下任務：對水果套袋機械進行設計要求分析及功能要求分析，確定出組成套袋機械的各功能模塊；分析各功能模塊的工作要求，提出各功能模塊的設計原理方案；經過分析、對比和評價，擇優選取進行套袋機械整體方案綜合設計，從而設計出一種使用各種復雜地形、自動實現果樹蘋果套袋的蘋果套袋機器。

參考文獻：

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