大蔥收獲機去土柔性夾持輸送可計數結構的設計

丁澤宇

【摘要】針對現有大蔥聯合收獲機夾持輸送結構存在的生產效率低、可靠性差、收獲質量差等問題，設計一種去土柔性夾持輸送可計數結構。根據夾持輸送的性能要求和大蔥的生長環境特征，闡述了去土柔性夾持輸送可計數結構和工作原理，并確定了大蔥夾持輸送結構參數。有去土功能的柔性夾持輸送結構的輸送帶寬度115mm，輸送帶結構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，去土裝置安裝在夾持輸送裝置底部中間位置，計數裝置安裝在夾持輸送裝置的底部且在去土裝置的后方。經分析該研究對大蔥減少夾持損壞、穩定輸送、降低傷蔥率、提高收獲質量、便于統計大蔥數量、提高大蔥聯合收獲機整機性能具有重要意義。

【關鍵詞】大蔥聯合收獲機；夾持輸送結構；根部去土；智能計數

【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】S633.1；S225.92 【文獻標識碼】B 【文章編號】2095-3089（2017）33-0291-02

大蔥是我國廣泛栽培的調味蔬菜及經濟作物，在蔬菜產業中占有很重要的地位。大蔥生產環節中，收獲環節用工量大、勞動強度高，并且當前機械化收獲水平非常低，大部分還主要依靠人工收獲，少部分地區使用大蔥挖掘機，可以實現大蔥挖掘 [1-3]。

夾持輸送機構是大蔥聯合收獲機的重要組成部分，它的主要任務是將大蔥在挖掘鏟挖掘后向上拔起，并向后輸送，為下一步工序做準備[4]。

一、機構的設計及工作原理

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.結構的設計及工作過程

夾持輸送機構是大蔥收獲機重要組成部分，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大蔥根部拍打去土，保證大蔥收獲的整潔度，同時新加的計數裝置，能夠對夾持的大蔥計數，助于收獲數量統計。

夾持力的大小是設計夾持輸送機構最為關鍵的步驟，夾持力過大就會將夾持的大蔥夾斷且過小就會夾持不住，從而影響收獲效率。鑒于此，本文設計一種自動張緊的夾持輸送結構，結構如圖2所示：

去土柔性夾持輸送可計數結構由兩個對稱分結構組成，包括對齊板、毛刷、電機、轉角螺栓、固定板、紅外計數器、液壓馬達、驅動輪、水平輸送部分、傾斜輸送部分、防護罩、被動輪、夾持帶、張緊彈簧等組成。

對齊板是一個折彎的鋼板，固定在支架上，可以根據大蔥種植深度進行調節位置，目的是方便對齊挖掘出的大蔥根部便于后續操作。毛刷一共有兩個分別反向轉動，通過電機帶動，垂直于大蔥輸送的方向對大蔥根部的土進行清理，這樣清理時不會將大蔥掃傾斜。紅外計數器，對輸送的大蔥進行計數，并將統計結果傳輸到人機界面。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。張緊機構和張緊彈簧的配合使用使得夾持輸送機構能夠自動張緊，這就可以保證大蔥在夾持的過程中不會因為蔥莖不一樣掉落。

工作過程中，相鄰的柔性夾持帶輪通過擠壓實現大蔥的喂入作用，從而利于大蔥平穩的進入夾持輸送機構。大蔥進入夾持輸送機構后，會通過對齊板將大蔥根部平齊，便于后續的根部去土，在張緊彈簧和張緊裝置的共同作用下，使得大蔥夾持可靠，運行平穩，并且紅外計數器進行計數統計。

二、夾持結構參數的確定

1.張緊機構和彈簧組合結構

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構和彈簧，通過二者的結合既能助于大蔥夾住又不會夾斷，結構如圖3所示：

1.彈簧 2.張緊機構支架 3.固定桿 4.轉輥

圖3 張緊機構和彈簧結構圖

Fig.3 Structure diagram of tensioning mechanism and spring

2.彈簧參數的設計計算

大蔥自動收集的核心部件就是彈簧，因此彈簧設計的是本結構最重要的一步，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行彈簧參數計算。

根據最大和最小的蔥白直徑可以得知彈簧的形變量為：

在夾持最大徑時候進行彈簧彈力計算，避免壓力過大將大蔥夾壞，可查大蔥的最大擠壓應力，根據公式：

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

根據胡克定律可得出彈簧的勁度系數，由（2）、式（3）得：

通過彈簧的勁度系數選擇彈簧的絲徑、螺距、圈數等參數。

三、試驗結果及分析

將夾持輸送機構安裝現有的大蔥聯合收獲機上，到大蔥種植基地經過多次試驗，并且對獲得試驗數據進行統計并分析，記錄夾持輸送機構的性能參數如表1所示：

在試驗過程中結構可以平穩運行，輸送過程安全可靠，且不會發生擁堵的現象。但是損傷率較高是由于機構的預緊力較大，從而使得大蔥的莖稈被夾損。

四、結論

1）本文所設計的土柔性夾持輸送可計數結構是大蔥收獲的關鍵部件。本結構可以對不同蔥莖的大蔥進行夾持輸送，不損傷、不掉落。

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

3）通過紅外計數器，將收集大蔥進行計數統計。

參考文獻

[1]劉丹丹，高洪偉，王方艷，周建強.章丘大蔥種植農藝及機械化生產技術[J].農業工程，2017，（01）：15-18+47.

[2]宋占奎，趙麗華，高文靜.章丘大蔥生產機械化調查與前瞻[J].山東農機化，2011，（S1）：43.

[3]彭帥，楊勇，陳龍，江志鵬.大蔥種植與機械化收獲分析[J].中國農機化學報，2017，38（09）：30-35.

[4]周鳳波.4CS-1型大蔥收獲機輸送夾持裝置的研究[J].農業裝備與車輛工程，2015，（02）：78-80.

[5]李青江，閔令強，孫志民，秦喜田.4CX-1型大蔥收獲機的優化設計[J].農業裝備與車輛工程，2013，51（08）：63-67.

[6]沈亮，楊華，安紅宇，等.胡蘿卜收獲機的設計[J].農機化研究，2015，37（11）：71-76.

[7]孫佑攀.挖拔式木薯收獲機及其夾持輸送機構的研究[D].海南大學，2012.