垂直式曬糧掃收機主體結構設計

羅金武 滕 鵬 陳 花 青俊杰

(1.成都工業學院智能制造學院 四川 成都 611730；2.眉山藥科職業學院 四川 眉山 620200)

糧食生產大都離不開晾曬，晾曬環節存在著極大的效率提升空間。此外，如遇暴雨等極端天氣，收糧速度將直接會影響到糧食的品質。西南地區農戶多以家庭式個體散戶為主，種植量較少，基本是庭院式獨立曬糧，采購一臺大中型收糧機械實屬不易。因此，有必要設計一種小型的收糧機來解決糧農在糧食晾曬過程中繁重的體力勞動和生產效率低的問題。對此已有相關研究，紀成明[1]利用負壓原理設計了“糧食晾曬攤收機”，但吸拾過程噪音較高。郭德偉[2]利用刮板設計的“小型刮板式自動收糧機”會受到曬糧地理條件的限制，糧食的收集效果并不理想。此外，現有收糧機多采用傾斜式的整體結構，體積稍大，對機械的存放空間有著一定要求。為解決以上收糧機的不足，本文從主體結構設計角度闡述了一種垂直式曬糧掃收機，為相關收糧機械產品設計提出了一種設計思路。

一、整體設計思路

家庭式個體散戶的糧食曬干后，人工收糧過程可以大致分為掃、鏟、裝：一般會先將糧食掃堆在一起，然后使用鏟子將糧食裝入口袋，工作過程有先后順序的要求，至少需要兩人同時操作且對操作者有頻繁彎腰的要求，生理工作強度大。對此，可將掃、鏟、裝三個過程利用相應的機械結構和連接方式實現同步化，形成一體化曬糧掃收機。掃收機整體結構組成框架如圖1所示，主要由轉掃裝置、集糧倉、提升裝置和引料灌包裝置組成。

本掃收機的設計思路在于：讓曬場上的糧食顆粒在受到轉掃裝置的作用后獲取一定的初速度，經過滑移通道進入到掃收機底部的集糧倉中，再通過提升裝置將集糧倉中的糧食顆粒鏟起提升至掃收機頂部，后經重力作用讓糧食落向引料灌包裝置經過引料導軌直至落入豎立撐起的口袋中，口袋裝滿后即可人工打包堆碼。

一般用于灌包的口袋高度約在1m左右，由此可見整個結構中提升裝置將是占據最大空間的部件，考慮到存放空間的大小，為減少該收糧裝置的占地面積，將提升裝置設置為垂直式，形成垂直式曬糧掃收機。

二、主體部件設計

(一)轉掃裝置。如圖2所示，掃收機在曬糧區域推進前行時，轉掃裝置持續轉動，一旦散落鋪曬在曬場的糧食顆粒進入到轉掃裝置的工作區域，糧食與就會受到一個初始推力，在一定速度下經過滑移通道流入掃收機內部集糧倉中。

圖2 轉掃裝置結構示意圖

(二)提升裝置。提升裝置屬于集糧倉內部結構，主要用于糧食的爬升，如圖3(a)所示，利用提升帶的順時針運轉帶動糧鏟將進口處堆積的糧食顆粒鏟起提升至掃收機頂部出口處。如圖3(b)所示，提升帶內置骨架，與傳遞動力的同步帶相連，提升帶與同步帶之間有密封板件。

圖3 提升裝置示意圖

(三)引料灌包裝置。引料灌包裝置主要利用重力作用。掃收機頂部出口處糧食顆粒通過引料導軌自流落入豎立撐起的口袋中，口袋裝滿后即可人工打包堆碼。

三、曬糧掃收機主體結構三維模型

完成主體部件設計，需進一步應用計算機輔助設計軟件，對曬糧掃收機進行各零部件進行建模及裝配，用于分析和評判結構設計的合理性和適配性，從中發現不足并加以修正。

為體現掃收機“掃-鏟-裝”設計思路，表明糧食運移路徑，對機架推進扶手、口袋支撐架等輔助裝置以及電動機、減速器等動力裝置在建模時進行移除。基于UG軟件，對各主要零部件進行三維建模，依據一定的幾何約束關系完成曬糧掃收機主體結構的裝配，如圖4所示，為后續完善虛擬樣機整體結構以及運動仿真提供基礎。

圖4 掃收機三維裝配模型(主體機構)

四、結語

將人工收糧過程的“掃-鏟-裝”實現機械化，提出了一種垂直式曬糧掃收機的設計思路，研究設計了該機械的主體機構，并采用UG完成三維建模，為后續研究做好準備。該曬糧掃收機不僅可以提高家庭式個體散戶庭院曬糧的撿收效率，還能減少雨天對糧食質量的影響，讓種植戶放心曬糧，提升糧食品質。