一種枸杞自動折疊晾曬裝置的創(chuàng)新設計

高秉祥

（甘肅民族師范學院物理與水電工程系，甘肅 合作 747000）

截至2020年，我國枸杞種植面積總量約13.3×105hm2，其中青海省種植面積最廣，約4×104hm2，其次是甘肅省，約2.67×104hm2。其余，寧夏約2.33×104hm2，新疆約1.33×104hm2，內(nèi)蒙古約1×104hm2，其他地區(qū)約2×104hm2。2011年—2020年，我國枸杞表觀消費量不斷擴大，截至2020年底我國枸杞表觀消費量為42.85×104t，同比增長10.15%。近年來以枸杞為原料的精深加工產(chǎn)品成為高端食品與保健品消費市場的新寵，國外市場空間廣闊，僅2021年第一季度枸杞出口量就達2 851 t。據(jù)了解，近年來在市場需求和地方政府產(chǎn)業(yè)政策扶持的帶動下，枸杞種植面積和產(chǎn)量不斷擴大，2020年我國枸杞產(chǎn)量為44.12×104t，2020年總出口量為1.28×104t[1]。

枸杞制干是安全優(yōu)質(zhì)枸杞生產(chǎn)過程中的一道重要環(huán)節(jié)，整個枸杞產(chǎn)區(qū)的制干水平還處于不均衡的發(fā)展階段，80%左右的枸杞種植農(nóng)戶仍然采用的是自然晾曬[2]。自然晾曬把新采摘的枸杞子用堿水拌均勻，均勻攤放到枸杞盤中。“枸杞盤”是一種晾曬或烘烤枸杞子的專用工具，一般是用木條釘成長90 cm、寬60 cm的木框，在木框下方釘上窗紗，窗紗下方再釘一條橫木[3]，見圖1。

圖1 現(xiàn)有枸杞自然晾曬方式Fig.1 The natural drying method of existing Lycium barbarum

枸杞制干中，枸杞盤要單個擺開，陰天下雨和每天晚上都要把枸杞盤摞起來，并及時用塑料薄膜蓋好，防止枸杞子返潮，天晴后和第二天清晨要及時撤下塑料薄膜，防止因溫度過高枸杞子變黑[3]。

1 裝置組成及工作原理

針對“枸杞盤”的使用不方便、增大勞動量等問題和不足。文章所闡述的一種枸杞自動折疊晾曬裝置，以實現(xiàn)枸杞自然晾曬過程的智能化管理，達到減輕枸杞種植戶的勞動量，促進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、機械化、智能化進程。

1.1 裝置組成

本文所闡述的一種枸杞自動折疊晾曬裝置主要由控制系統(tǒng)、動力部分、伸縮部分、折疊部分、支撐部分4部分組成。其中控制系統(tǒng)由濕度傳感器、光敏傳感器、手動控制開關、控制器組成。控制系統(tǒng)簡圖見圖3，動力部分由電源、電動推桿組成；伸縮部分由支撐桿、推桿a、推桿b組成；折疊部分由曬盤1、曬盤2、曬盤3、連桿a、連桿b組成；支撐部分由底座組成，可通過膨脹螺絲固定在地面或可固定在枸杞種植戶院落的墻壁上。

圖3 控制系統(tǒng)簡圖Fig.3 The control system diagram

結合枸杞自動折疊晾曬裝置展開示意圖（見圖2）需要說明如下幾點：2個電動推桿推桿9對稱布置，運動狀態(tài)同步；透明蓋板6可采用亞克力板材質(zhì)，尺寸應大于曬盤框架邊界尺寸，可增加晾曬時曬盤的光照面積，降雨時防止雨水淋濕曬盤中的枸杞，從而防止枸杞霉變；曬盤1、曬盤2、曬盤3由角鋼及襯條組成框架結構，框架上置窗紗網(wǎng)，可增加曬盤的透氣程度；文章所闡述自動折疊裝置展開后，曬盤3距離地面0.85 m，符合人體工程學設計要求，方便枸杞種植戶查看枸杞晾曬情況；推桿a、推桿b的設計尺寸依據(jù)電動推桿伸縮的行程范圍及主體尺寸而定；如有需要，支撐底座下方可增加移動轉輪，方便折疊晾曬裝置的移動。

圖2 枸杞自動折疊晾曬裝置展開示意圖Fig.2 The deployment diagram of medlar automatic folding drying device

1.2 工作原理

在枸杞自然晾曬過程中，將枸杞平鋪于曬盤1、曬盤2、曬盤3上，通過濕度傳感器、光敏傳感器傳遞信號至控制器，或可直接通過手動控制開關傳遞信號至控制器。控制器收到輸入信號后，做出2種輸出信號：一種是將曬盤展開，見圖2；另一種是將曬盤折疊，見圖4。當曬盤折疊時，電動推桿減小行程，帶動推桿b繞支撐桿逆時針旋轉，推桿a、推桿b、連桿c通過轉動鉸鏈連接，推動連桿c。曬盤1、曬盤2、曬盤3之間通過連桿a、連桿b連接，這屬于平行四邊形機構，通過連桿c的轉動，帶動整個平行四邊機構運動，達到曬盤展開的效果;如果遇到降雨來臨或光線過強，可通過溫度傳感器和光敏傳感器檢測信號，將信號輸入至控制器。控制器輸出信號，使電動推桿伸縮桿增加行程，帶動推桿b繞支撐桿順時針旋轉，使曬盤1、曬盤2、曬盤3之間通過連桿a、連桿b組成的平行四邊形機構進行折疊，折疊后可防止雨水淋濕枸杞霉爛；實現(xiàn)了枸杞自然晾曬的智能化控制。如需進行人工控制，只需要按需求操控手動控制開關即可。

圖4 枸杞自動折疊晾曬裝置折疊示意圖Fig.4 The folding diagram of medlar automatic folding and drying device

2 設計優(yōu)勢

2.1 智能化程度高

本文闡述的枸杞自動折疊晾曬裝置通過控制系統(tǒng)的控制與作用，可實現(xiàn)枸杞曬盤根據(jù)濕度、溫度等因素的影響進行自動折疊與展開。

2.2 減輕勞動強度

可減輕枸杞種植戶的勞動強度，不用因降雨、返潮等因素來回搬枸杞盤。

2.3 透氣性良好

枸杞在晾曬過程中不宜翻動。若翻動使果肉受傷，曬干后即變黑，因此枸杞應直至晾干后才能收起[4]。文章闡述的枸杞自動折疊晾曬裝置中的曬盤采用窗紗網(wǎng)，而曬盤展開后，曬盤1、曬盤2、曬盤3置于的空間位置相比現(xiàn)有“枸杞盤”通風量明顯增加，透氣性良好，從而加快枸杞的干燥速度。

2.4 用途廣泛

文章闡述的枸杞自動折疊晾曬裝置可用于如蘑菇、木耳多種農(nóng)產(chǎn)品的晾曬。