一種自走式蔬菜收獲小車的設(shè)計

趙勁飛，王曉妍，李 琨，杜宇帆，成 波

（塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院，新疆，阿拉爾 843300）

1 前言

溫室大棚由于結(jié)構(gòu)簡單，建造容易，可避免惡劣天氣、氣候突變等諸多優(yōu)點得到廣泛的應(yīng)用[1]。目前，溫室蔬菜種植已經(jīng)成為許多農(nóng)民的主要經(jīng)濟(jì)來源，可緩解蔬菜淡季并且溫室蔬菜種植的效益直接影響到農(nóng)民的生活水平的提高[2]，但是在溫室蔬菜采摘的過程中往往存在許多問題，蔬菜在采摘的時候需要耗費較多的人力和物力，勞動強(qiáng)度較大，但采摘效率卻較為低下。蔬菜采摘和出口的時間正是農(nóng)作物收割的季節(jié)，手工采摘的方法采摘效率低，耗費時間周期長，必然會形成勞動力短缺的局面。因此，針對蔬菜采摘所存在的問題和市場需求，確定蔬菜的采摘工藝，實現(xiàn)蔬菜采摘機(jī)械化，研制高效采摘機(jī)，對解放勞動力、提高效率、獲得高效益、支援農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有著不可替代的價值。因此研究設(shè)計了一種適合溫室大棚菜葉采摘、收獲的智能型收獲小車，不僅減少農(nóng)民勞動力同時也增加收入，提高效率。

2 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計及原理

2.1 整體結(jié)構(gòu)圖

圖1 整體結(jié)構(gòu)圖

其工作原理：工作時，垅上的蔬菜從喂入口進(jìn)入到傳送帶和傳送帶之間，此時，松土電機(jī)上電開始轉(zhuǎn)動，在傳動裝置的作用下，松土刀同步轉(zhuǎn)動，對蔬菜根部的土壤進(jìn)行破壞，由于喂入口至轉(zhuǎn)運通道之間是漸縮的，因此，松土后的蔬菜會被傳送帶和傳送帶夾緊，隨著傳送帶和傳送帶被轉(zhuǎn)運至儲料箱內(nèi)進(jìn)行儲放，另外在轉(zhuǎn)運過程中，蔬菜的根系會與格柵板發(fā)生碰撞或者摩擦，來將蔬菜根系上的土壤進(jìn)行清理。如圖2所示的電路原理圖。

圖2 電路原理圖

3 關(guān)鍵部件的設(shè)計及分析

3.1 轉(zhuǎn)運裝置的設(shè)計

圖3 轉(zhuǎn)運裝置的設(shè)計圖

轉(zhuǎn)運裝置包括位置相對的傳送帶I和傳送帶II，傳送帶I和傳送帶II的運行方向相反，且傳送帶I和傳送帶II之間的距離逐漸減小并趨于穩(wěn)定，形成穩(wěn)定的轉(zhuǎn)運通道，傳送帶I和傳送帶II分別由對應(yīng)的電機(jī)驅(qū)動運行，傳送帶I和傳送帶II之間的距離最大處即形成喂入口，松土裝置安裝在喂入口的正下方位置處。

3.2 松土裝置圖

圖4 松土裝置二維圖和三維圖

如圖3所示在電機(jī)支架上安裝有松土軸，松土軸的端部從電機(jī)支架上伸出且固定有松土刀，松土軸由安裝在電機(jī)支架上的松土電機(jī)通過傳動裝置驅(qū)動轉(zhuǎn)動。

3.3 底盤設(shè)計及仿真分析

圖5 仿真分析圖

在設(shè)計中底盤稱重最大為30kg，由ANSYS仿真軟件分析圖可得底盤整體位移最大變形量是0.043mm且在樣機(jī)工作作業(yè)中完全符合需求；由圖5可知底盤最大應(yīng)力值為20.383MPa遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于所選用的材料是Q235鋼板（其最大應(yīng)力值為235MPa）完全符合所選用的變形材料強(qiáng)度要求。

4 試驗

如圖6所示的是2019年11月15日在塔里木大學(xué)實驗室進(jìn)行的性能和收貨效果測試實驗圖。

圖6 樣機(jī)試驗圖

經(jīng)試驗可得出能實現(xiàn)對蔬菜的自動采摘和自動轉(zhuǎn)運，并且可有效對蔬菜形成夾持效果，避免掉落的情況發(fā)生，極大地提升了蔬菜的采摘效率。

5 結(jié)論

（1）設(shè)計一種自走式蔬菜收獲小車通過試驗可知該樣機(jī)收獲效率高，節(jié)約勞動力為大棚蔬菜收獲提供方便。

（2）通過軟件分析底盤位移變形量為0.043mm滿足樣機(jī)收獲作業(yè)要求，并且最大應(yīng)力值為20.383MPa遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于所選材料應(yīng)力值滿足設(shè)計要求。