大蒜收獲機(jī)切須機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

殷鈺朋

（鄭州市第二中學(xué)，河南 鄭州 450000）

調(diào)查顯示，我國(guó)是世界上最大的大蒜種植和消費(fèi)國(guó)，且其種植和消費(fèi)仍在逐年增長(zhǎng)。目前，我國(guó)對(duì)大蒜切須機(jī)的研究不是很多，對(duì)大蒜根須與果實(shí)的分離工作大都采用傳統(tǒng)的剪刀、鐮刀等簡(jiǎn)單工具手工進(jìn)行，工作效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且操作者容易受到操作工具的傷害。而已經(jīng)進(jìn)行產(chǎn)品化的大蒜處理設(shè)備對(duì)大蒜的損傷較大，工作效率低，安全系數(shù)低。

國(guó)內(nèi)外對(duì)大蒜切須問(wèn)題也展開(kāi)了一定的研究。其中，山東理工大學(xué)開(kāi)展了基于P蘊(yùn)C控制的大蒜根須切除設(shè)備的研究，利用卡盤裝夾達(dá)到切須的目的，工作效率稍低；中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院的楊柯設(shè)計(jì)了浮動(dòng)式切須裝置，但切須是否完成與推送過(guò)程中蒜秧的位置準(zhǔn)確性有關(guān)；河南理工大學(xué)設(shè)計(jì)了新型的切須切梗裝置，雖然提高了工作效率，但將此裝置合并到聯(lián)合收割機(jī)中，設(shè)備稍龐大。上述產(chǎn)品均沒(méi)有實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。文章擬采用簡(jiǎn)單的杠桿結(jié)構(gòu)和限位裝置，設(shè)計(jì)出一種新型大蒜切須機(jī)構(gòu)，不僅能達(dá)到高效切須、降低果實(shí)損傷率的目的，還可以連接到大蒜聯(lián)合收獲機(jī)中直接工作。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作原理

大蒜切須機(jī)構(gòu)是連接在大蒜聯(lián)合收獲機(jī)中的簡(jiǎn)易機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，是在大蒜收獲過(guò)程中，對(duì)大蒜根須進(jìn)行切除的機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)適用性強(qiáng)，其工作效率取決于大蒜收獲機(jī)輸送帶的運(yùn)行速度。

（1）基本原理。首先，利用杠桿原理，對(duì)大蒜的位置進(jìn)行確定。大蒜向右側(cè)運(yùn)動(dòng)，碰到限位架之后，會(huì)給限位架一個(gè)作用力，限位架繞旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，而彈簧會(huì)給限位架一個(gè)反作用力，當(dāng)兩個(gè)作用力相等時(shí)，限位架位置就確定下來(lái)，大蒜在切須機(jī)構(gòu)中的位置就確定了，之后利用刀具將大蒜根須完全切除。工作原理如圖1所示。

圖1 工作原理圖

（2）整體結(jié)構(gòu)及工作流程。大蒜聯(lián)合收割機(jī)應(yīng)包含挖掘機(jī)構(gòu)、輸送夾持及去泥機(jī)構(gòu)、切須機(jī)構(gòu)、切除莖稈機(jī)構(gòu)、大蒜運(yùn)輸機(jī)構(gòu)等內(nèi)容。去土處理后的大蒜通過(guò)切須機(jī)構(gòu)時(shí)，首先接觸到切須機(jī)構(gòu)的限位架，根據(jù)杠桿機(jī)構(gòu)原理，大蒜在切須機(jī)構(gòu)中的位置就確定了，之后通過(guò)刀具對(duì)大蒜的根須進(jìn)行切除。圖2為切須機(jī)構(gòu)原理圖，由電機(jī)提供動(dòng)力，經(jīng)皮帶將動(dòng)力傳遞至刀具處，刀具快速旋轉(zhuǎn)對(duì)大蒜根須進(jìn)行切割。其中，刀具位置可根據(jù)生產(chǎn)需求自行調(diào)節(jié)，以滿足市場(chǎng)對(duì)于切須所留長(zhǎng)度需求。

圖2 切須機(jī)構(gòu)原理圖

圖3 限位架結(jié)構(gòu)

該切須機(jī)構(gòu)是針對(duì)常見(jiàn)的直徑在40～60cm之間的大蒜切須需求開(kāi)展設(shè)計(jì)，巧妙地運(yùn)用杠桿平衡原理，可以滿足大蒜根須能夠順利卡在限位架下部，果實(shí)能夠卡在限位架上部，兩限位桿之間的距離設(shè)計(jì)為20cm。若將大蒜根須完全切除，刀具需要將限位桿下部的空間完全覆蓋，其直徑尺寸選擇為60cm。此外，由于單個(gè)大蒜質(zhì)量較輕，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，將限位桿適當(dāng)加長(zhǎng)，大蒜作用于限位架的位置距離旋轉(zhuǎn)定位孔較遠(yuǎn)，導(dǎo)致力較小時(shí)也能對(duì)切須機(jī)構(gòu)產(chǎn)生較大的影響。大蒜的根須屬于細(xì)軟型，所需動(dòng)力較小，根據(jù)文獻(xiàn)記載，選用60W的直流電機(jī)就能夠切除掉大蒜根須。

限位架結(jié)構(gòu)如圖3所示。設(shè)計(jì)時(shí)，要求旋轉(zhuǎn)定位孔兩端裝置的重力相同，也即，該機(jī)構(gòu)相對(duì)于旋轉(zhuǎn)定位孔是平衡的，為保證較小的作用力就會(huì)使機(jī)構(gòu)產(chǎn)生一定的旋轉(zhuǎn)，選擇彈性系數(shù)較小的彈簧定位，來(lái)提高整個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)的靈敏度，更好地實(shí)現(xiàn)切須的功能。彈簧定位柱用于固定彈簧的位置，在彈簧被壓縮時(shí)能夠保證彈簧的位置不變，保證在下一個(gè)大蒜果實(shí)通過(guò)時(shí)能夠使限位架復(fù)原到原來(lái)的位置，進(jìn)行下一個(gè)大蒜的切須工作。在工作中，較小的大蒜能夠直接通過(guò)限位架，切須刀具在限位架下部直接將大蒜的根須切掉；較大的大蒜在通過(guò)限位架時(shí)不能直接通過(guò)，受到限位架的阻擋，限位架與大蒜果實(shí)之間會(huì)有相互作用的力，大蒜果實(shí)由于上部有輸送限位架的阻擋，不能向上部進(jìn)行位移，下部限位架與彈簧相連，在沒(méi)有受到大蒜果實(shí)力的作用時(shí)是處于一個(gè)平衡的位置，在接觸到限位架時(shí)，大蒜果實(shí)力的作用會(huì)壓縮彈簧，限位架會(huì)繞著旋轉(zhuǎn)定位孔旋轉(zhuǎn)，限位架則向下擺動(dòng)，給較大的大蒜果實(shí)留下一個(gè)可以通過(guò)的空間，運(yùn)動(dòng)到刀具位置進(jìn)行切割，得到切須完成的大蒜果實(shí)，方便進(jìn)行接下來(lái)的大蒜收獲過(guò)程。

2 結(jié)語(yǔ)

為解決大蒜收獲機(jī)收獲大蒜過(guò)程中切須費(fèi)時(shí)費(fèi)力的問(wèn)題，結(jié)合大蒜果實(shí)的尺寸大小，通過(guò)杠桿平衡原理，設(shè)計(jì)出滿足大蒜收獲過(guò)程中切除大蒜根須的結(jié)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以連接在大蒜聯(lián)合收獲機(jī)中，大大降低了大蒜收獲后切須的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率。

參考文獻(xiàn)

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