釀酒葡萄收獲機輸送裝置的設計

袁盼盼等

摘要：為了解決釀酒葡萄機械化收獲作業的輸送難題，設計了1種釀酒葡萄收獲機輸送裝置，闡述了該裝置的結構及工作原理。主要對裝置的導軌結構、戽斗及驅動裝置進行了設計；該輸送裝置采用導軌支撐雙鉸接輸送鏈，戽斗收集采收的釀酒葡萄粒，并將其在雙鉸接鏈的帶動下輸送至料箱。

關鍵詞：關鍵詞：釀酒葡萄；農業機械；輸送；收獲

中圖分類號：S225.99文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2014）10-0386-03

收稿日期：2014-01-16

基金項目：新疆生產建設兵團工業科技攻關計劃（編號：2013BA009）；石河子大學高層次人才科研啟動資金專項（編號：RCZX201123）。

作者簡介：袁盼盼（1989—），女，河南周口人，碩士研究生，研究方向為現代機械設計。E-mail：ypp_shz@163.com。

通信作者：坎雜，教授，博士生導師，從事農業機械研究。E-mail：kz-shz@163.com。新疆地處我國西北邊陲，位于35°～50°N之間，具有日照時間長、晝夜溫差大、降水量少等特點，自然條件十分有利于葡萄的生長[1]，是世界優質葡萄產區之一，與法國波爾多、美國加利福尼亞州并稱為世界葡萄的“天堂種植區”。據統計，2010年新疆地區釀酒葡萄種植面積為2萬hm2[2]，到2012年已經超過4萬hm2[3]。近年來，新疆地區釀酒葡萄種植規模在快速擴大，然而釀酒葡萄的收獲還完全依靠人工，勞動強度大、生產效率低，尤其是近年來勞動力極其緊張、雇工困難等現狀導致釀酒葡萄難以在最佳收獲期內進行及時采收，從而制約了新疆地區釀酒葡萄產業的進一步發展。世界發達國家如美國、法國等已經實現了釀酒葡萄的機械化收獲，且技術相對成熟，但由于地域性差異，釀酒葡萄栽培管理要求不同等，國外的收獲機在新疆地區采收釀酒葡萄的適應性差。因此，研發適應新疆地區釀酒葡萄生長特點的釀酒葡萄收獲機迫在眉睫，而輸送裝置是釀酒葡萄機的核心部件之一，其好壞既影響釀酒葡萄收獲機的綜合工作性能，又與種植用戶的切身利益息息相關。本研究設計了1種雙鉸接鏈釀酒葡萄收獲機輸送裝置，用于釀酒葡萄輸送技術的研究。

1裝置結構及工作原理

釀酒葡萄收獲機輸送裝置由雙側對稱的2條呈回形的雙鉸接輸送鏈軌道組成，如圖1所示，鏈軌道由雙鉸接鏈條8、導軌1、連接架10、戽斗2、擋板（4、7、9）、驅動裝置3、出料口5等組成。如圖2所示，雙鉸接鏈8包括走輪1和導輪4，走輪（導輪）通過走輪軸5（導輪軸3）設置在兩側連接板之間，走輪連接板2和導輪連接板7間通過鉸接件6依次連接，走輪和導輪均可轉動[4]。本設計將工業生產流水線傳動部件的輸送鏈條運用于農業機械中，運行平穩、可靠，結構簡單，通過連接架10鉸接在鏈條8上，依次間隔安裝的柔性戽斗2受導軌1的控制，由軌道和雙鉸接鏈上的導輪保持鏈條在回轉平面內按順時針方向在軌道內運動。兩側的導軌底部向內側平行收縮，兩側鏈條8上的柔性戽斗在安裝時預設一定擠壓力，兩側戽斗底部交錯相接，如圖3所示，兩側戽斗相互嚙合，形成緊密的接料部分。此外，在兩側導軌上部的傾斜段均安裝有驅動裝置3，為兩側輸送鏈運動提供動力。

工作時，收獲機騎跨在某一葡萄行上，兩側導軌1分布在葡萄藤的兩側，兩側的柔性戽斗2緊貼葡萄藤兩面，采收的釀酒葡萄顆粒在重力作用下向下運動并全部掉落至下方兩側的柔性戽斗內。動力由驅動馬達提供，經驅動裝置3驅動鏈運動，戽斗在雙鉸接鏈的帶動下按順時針方向向上輸送，在輸送過程中導軌的后側安裝護送擋板9向上延伸與頂部擋板4相連至出料口5，后擋板9、頂部擋板4與柔性戽斗摩擦接觸，與柔性戽斗形成封閉空間，作用是使柔性戽斗在垂直向上輸送時，戽斗內釀酒葡萄顆粒不掉落，直至輸送至出料口；出料口延伸至料箱上方，保證釀酒葡萄顆粒落入料箱內，出料口橡膠接頭6可在料箱傾倒物料時的起落運動碰撞后恢復原形。

2 關鍵部件的設計

2.1導軌結構設計

由圖4可見，導軌由直段、圓弧段及傾斜段組成“回”形軌道， 由4 mm鋼板焊接而成，導軌截面尺寸見圖5，其中b=

72 mm，h=68 mm，b1=20 mm。導軌直段長度的設計根據釀酒葡萄收獲機振動采收裝置采收區的長度確定，振動采摘裝置采收區域取決于振動工作肋條長度[5]，導軌直段長度為 2 000 mm。采用圓弧段可縮短輸送路線，導軌圓弧段的設計以轉彎工作時輸送鏈工作平穩、葡萄顆粒不掉落為依據，在該裝置設計中，轉彎圓弧段的轉彎半徑為600 mm。

導軌上部直段采用傾斜設計，前低后高，目的是縮小整機體積，前端上部圓弧段的終止點低于振動分離裝置的頂部，采用傾斜設計可滿足與下方振動分離裝置無干涉。傾斜角的大小直接影響葡萄粒落入料箱的效率，由圖6可知，因輸送鏈是自左向右運動，導軌上部直段是自右向左傾斜，葡萄顆粒在戽斗內向左側傾斜集中，為了順利落入出料口，導軌上部直段安裝傾角應滿足以下條件：

θ≤arcsinTF。

式中：T為葡萄顆粒與戽斗摩擦力，N；F為戽斗中葡萄顆粒重力，N。

導軌安裝高度由葡萄串分布的最低位置確定，調研得知，為保證釀酒葡萄質量，酒廠要求釀酒葡萄串的最低高度為500 mm，而導軌的安裝高度應確保葡萄全部被收集。在設計時，導軌的最低高度即前端導軌的豎直高度，臨界高度為振動采摘裝置中樞擺動梁的長度，則前端導軌最低高度 1 900 mm，后端導軌高度由導軌傾角確定，在滿足要求的前提下，后端導軌高度越低越好；確定兩側導軌工作間距需要依據葡萄藤生長寬度及戽斗的形狀尺寸。

2.2戽斗結構設計

戽斗作用是收集采摘的釀酒葡萄粒，在驅動裝置的帶動下運動，將釀酒葡萄輸送至料箱，完成一個工作循環。相對于傳送帶式輸送，戽斗式空間尺寸小，在垂直向上輸送時，較傳送帶工作效果好。由圖7可見，戽斗呈三角形的柔性戽斗，前端自三角頂點向下傾斜，落入三角形區域的葡萄粒滑入到長方形區域中。

戽斗承載量應滿足實際承重要求，根據新疆地區釀酒葡萄單產計算戽斗尺寸參數，在不增大戽斗空間尺寸的前提下，

盡可能增大戽斗容積，在導軌圓弧段轉彎工作時，為使葡萄顆粒不外泄，戽斗容積最佳充滿系數為0.8[6]。戽斗材質選取食用型氨基甲酸酯材料[7]，且具有一定彈性，以減小葡萄下落接觸時的沖擊損傷。工作時，戽斗緊貼葡萄藤運動，為了減少與葡萄藤產生摩擦而造成戽斗不斷磨損損傷，戽斗材質還應具有高強度、耐摩擦等特點。

戽斗安裝通過連接架與雙鉸接鏈的中心連接，連接架如圖8所示，戽斗與連接架通過兩邊的固定片連接，連接架安裝在雙鉸接鏈的中心，每節雙鉸接鏈上安裝1個連接架。整個運行過程中，戽斗與戽斗、戽斗與鏈條、鏈輪間不發生干涉，釀

酒葡萄顆粒不外泄。

2.3驅動裝置

兩側軌道的傾斜段安裝有2個驅動裝置，用于驅動雙鉸鏈運動。如圖9所示，驅動裝置由驅動馬達4、支撐架1、主動鏈輪3、從動鏈輪8、主動軸2、從動軸9及驅動履帶5組成，主動鏈輪、從動鏈輪安裝在支撐架內，通過驅動履帶傳動，驅動履帶上設有多個撥爪，撥爪與雙鉸接鏈配合。馬達輸出的動力傳遞給驅動履帶，由驅動履帶上的撥爪來撥動輸送鏈條，使鏈條在導軌中向前移動。從動軸兩側安裝滑動軸承座，并將其安裝在支撐架上的滑槽內，可通過調整從動鏈輪在滑槽內的位置，實現調節驅動履帶的張緊度。

3結論

本研究設計了一種釀酒葡萄收獲機輸送裝置，可以完成葡萄收集與輸送作業，輸送形式采用導軌支撐雙鉸接輸送鏈，圓弧導軌縮短了輸送路線。戽斗設計采用傾斜三角形的柔性戽斗，便于收集與兩側戽斗嚙合。研究為葡萄收獲機的進一步研究提供了基礎資料。

參考文獻：

[1]趙中華.新疆葡萄生產機械應用現狀及發展方向[J]. 農業技術與裝備，2008（4）：33-34.

[2]宋紅. 新疆釀酒葡萄產業發展的特點[EB/OL]. （2011-02-25）[2014-01-01]. http：//www.bzetc.gov.cn/html/dcyj/2011-2/25/2011_02_25_536.html.

[3]韓雪瑤. 新疆謀劃葡萄酒產業“錢景”[EB/OL]. （2012-12-31）[2014-01-01]. http：//news.iyaxin.com/content/2012-12/31/content_3756573.htm.

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[6]李丙才，楊青年，頡振群.斗式提升機的設計[J]. 甘肅工業大學學報，2000，26（2）：24-27.

[7]吳清分.NEW HOLLAND公司VN 2080型高地隙葡萄收獲機[J]. 農業工程，2013（1）：105-107.

戽斗承載量應滿足實際承重要求，根據新疆地區釀酒葡萄單產計算戽斗尺寸參數，在不增大戽斗空間尺寸的前提下，

盡可能增大戽斗容積，在導軌圓弧段轉彎工作時，為使葡萄顆粒不外泄，戽斗容積最佳充滿系數為0.8[6]。戽斗材質選取食用型氨基甲酸酯材料[7]，且具有一定彈性，以減小葡萄下落接觸時的沖擊損傷。工作時，戽斗緊貼葡萄藤運動，為了減少與葡萄藤產生摩擦而造成戽斗不斷磨損損傷，戽斗材質還應具有高強度、耐摩擦等特點。

戽斗安裝通過連接架與雙鉸接鏈的中心連接，連接架如圖8所示，戽斗與連接架通過兩邊的固定片連接，連接架安裝在雙鉸接鏈的中心，每節雙鉸接鏈上安裝1個連接架。整個運行過程中，戽斗與戽斗、戽斗與鏈條、鏈輪間不發生干涉，釀

酒葡萄顆粒不外泄。

2.3驅動裝置

兩側軌道的傾斜段安裝有2個驅動裝置，用于驅動雙鉸鏈運動。如圖9所示，驅動裝置由驅動馬達4、支撐架1、主動鏈輪3、從動鏈輪8、主動軸2、從動軸9及驅動履帶5組成，主動鏈輪、從動鏈輪安裝在支撐架內，通過驅動履帶傳動，驅動履帶上設有多個撥爪，撥爪與雙鉸接鏈配合。馬達輸出的動力傳遞給驅動履帶，由驅動履帶上的撥爪來撥動輸送鏈條，使鏈條在導軌中向前移動。從動軸兩側安裝滑動軸承座，并將其安裝在支撐架上的滑槽內，可通過調整從動鏈輪在滑槽內的位置，實現調節驅動履帶的張緊度。

3結論

本研究設計了一種釀酒葡萄收獲機輸送裝置，可以完成葡萄收集與輸送作業，輸送形式采用導軌支撐雙鉸接輸送鏈，圓弧導軌縮短了輸送路線。戽斗設計采用傾斜三角形的柔性戽斗，便于收集與兩側戽斗嚙合。研究為葡萄收獲機的進一步研究提供了基礎資料。

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[7]吳清分.NEW HOLLAND公司VN 2080型高地隙葡萄收獲機[J]. 農業工程，2013（1）：105-107.

戽斗承載量應滿足實際承重要求，根據新疆地區釀酒葡萄單產計算戽斗尺寸參數，在不增大戽斗空間尺寸的前提下，

盡可能增大戽斗容積，在導軌圓弧段轉彎工作時，為使葡萄顆粒不外泄，戽斗容積最佳充滿系數為0.8[6]。戽斗材質選取食用型氨基甲酸酯材料[7]，且具有一定彈性，以減小葡萄下落接觸時的沖擊損傷。工作時，戽斗緊貼葡萄藤運動，為了減少與葡萄藤產生摩擦而造成戽斗不斷磨損損傷，戽斗材質還應具有高強度、耐摩擦等特點。

戽斗安裝通過連接架與雙鉸接鏈的中心連接，連接架如圖8所示，戽斗與連接架通過兩邊的固定片連接，連接架安裝在雙鉸接鏈的中心，每節雙鉸接鏈上安裝1個連接架。整個運行過程中，戽斗與戽斗、戽斗與鏈條、鏈輪間不發生干涉，釀

酒葡萄顆粒不外泄。

2.3驅動裝置

兩側軌道的傾斜段安裝有2個驅動裝置，用于驅動雙鉸鏈運動。如圖9所示，驅動裝置由驅動馬達4、支撐架1、主動鏈輪3、從動鏈輪8、主動軸2、從動軸9及驅動履帶5組成，主動鏈輪、從動鏈輪安裝在支撐架內，通過驅動履帶傳動，驅動履帶上設有多個撥爪，撥爪與雙鉸接鏈配合。馬達輸出的動力傳遞給驅動履帶，由驅動履帶上的撥爪來撥動輸送鏈條，使鏈條在導軌中向前移動。從動軸兩側安裝滑動軸承座，并將其安裝在支撐架上的滑槽內，可通過調整從動鏈輪在滑槽內的位置，實現調節驅動履帶的張緊度。

3結論

本研究設計了一種釀酒葡萄收獲機輸送裝置，可以完成葡萄收集與輸送作業，輸送形式采用導軌支撐雙鉸接輸送鏈，圓弧導軌縮短了輸送路線。戽斗設計采用傾斜三角形的柔性戽斗，便于收集與兩側戽斗嚙合。研究為葡萄收獲機的進一步研究提供了基礎資料。

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