高效農用果蔬裝卸運輸一體車的設計

申洪彬 陳燕慧 馮天明

摘 要：介紹了一種高效農用果蔬裝卸運輸一體車設計方案，對組成一體車單元的結構及工作原理進行了詳細的敘述，使得傳統農用機械具備了可折疊的特性。同時，著重介紹了農用一體車的設計理念、結構設計及工作情況分析。將高效農用果蔬裝卸運輸一體車與傳統的農用小推車進行對比，突顯出了較大優勢；分析了其較強的應用性，以及對田間小路、果園等路況不好的場地的適應性。

關鍵詞：高效；裝卸車；結構設計

中圖分類號：S229.1 文獻標識碼：A doi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.06.003

0 引言

隨著科學技術的快速發展，我國電子信息技術取得了較大的進步，這在一定程度上帶動了農業科技的發展和創新[1]。使得我國農業逐漸開始向智能化的方向發展，在現代化農業發展過程中，農業生產的機械化、智能化是不可或缺的重要部分。大型農用機器的推廣和應用使人們能在一天完成過去十幾天甚至幾十天的工作。為了提高生產效率、增加勞動的舒適性、減少勞動人員的工作量、提高產品的質量，我國農業必然會走上機械化、智能化、自動化的道路。在農業機械研究工作中也緊緊圍繞安全、高效、節能環保的宗旨，研究出適應我國的種植特點和運輸特點的智能化農用機械。在丘陵地帶或者山區有很多崎嶇的小路，多數為階梯狀田地的地帶[2]。這些地帶大型機器根本施展不開手腳，常見的是各種家用小型機械（玉米、小麥脫粒機，花生摘果機、蛻皮機），或以背或扛的方式把農作物從田地里搬到農用車上。像果蔬這類不易捆扎不能磕碰的農作物在搬運時就更加費力。本文對高效農用果蔬運輸裝卸一體車的設計方案進行了介紹。

1 設計原則

1.1 智能化設計

智能化農機是指應用計算機技術、電控技術和人工智能等技術的高新技術產品[3]。該裝卸小車采用了智能化的設計理論使其具備了許多傳統農機不具備的優點：

1.1.1 功能強大

裝卸運輸小車運輸時不需要捆綁，解決了普通小車運輸果蔬時必須要捆綁而果蔬一類的農產品捆綁容易使其變形腐爛等問題。

1.1.2 結構緊湊、通用性強

該設計實現了物品的自動升降，不僅可以用于農業果蔬的運輸裝卸，還可以用于物流公司等場所的物品搬運。

1.1.3 勞動強度低、作業效率高

使用電機驅動升降臺升降，代替了人力搬運。自動升降臺自動上升下降把貨物抬升到貨車的高度，節省了人力資源。

1.2 綠色設計

綠色設計GD（Green Design）其基本思想是在設計階段就將環境因素和預防污染的措施納入產品設計之中，將環境性能作為產品設計目標和出發點，力求產品在其生命周期全過程中，成本較低，資源能源利用率較高，環境影響最小[4]。本小車在設計時充分考慮了綠色設計理念。把一般農用機械用的灰口鑄鐵材料改為鋁合金材料，在保證同等強度的前提下重量減小了40%左右，重量的減小就能減低能源的消耗。同時采用了可充電的蓄電池代替了一般農機的柴油機或者汽油機作為裝卸車的能量來源，使用電力代替燃油不向空氣中排放污染氣體。使用電機代替內燃機，占用較小的空間、較輕的質量，更加符合小車的應用場合和實際作用。

1.3 安全性設計

在設計中主要考慮到傳統農機的傳動帶、傳動鏈條、傳動齒輪等部分暴露在外，操作人員不慎容易將手、衣物等卷入暴露在外的傳動機械部分。所以將傳動部分設計在車的底部，而且采用緊湊的減速變速，以及力矩的輸出軸，保證沒有暴露的傳動部分。采用一系列監控傳感器，電機不正常工作時立即斷電停止機器的運行，保證操作人員的安全性。

2 結構設計

2.1 整車的主要參數

型式：農用小推車型式；

外形尺寸：1600 mm×60 mm×110 mm；

最高車速：5 km/h；

載物臺尺寸：1000 mm×1500 mm；

升降臺額定載重量：150 kg；

支撐架高度：800 mm；

升降臺升程：750 mm；

升降臺裝卸用時：<5 s。

2.2 整車結構圖

高效農用果蔬裝卸運輸一體車結構如圖所示：用驅動輪6和兩個萬向輪4組成小車三角支撐的三個頂點，升降臺3與滑軌2通過鋼絲線9連接，支撐架10通過彈簧支架7與主車架連接。

該裝卸小車以原農用小車為設計的基本模型，小車共有三個輪：最前面一個輪為電機驅動的主動輪，后面兩個輪是轉向十分靈活的萬向輪，且兩萬向輪相距很近，以保證在山間小路行走時暢通無阻。小車前輪用傳感器和單片機控制能保證上坡時自動加大油門，下坡時自動減速。在小車載物臺的前后各有一個與載物臺垂直的擋板（同時也是載物臺上升時的導軌），這個擋板在運輸筐裝或箱裝的果蔬時直接將其卡在車上，不需要用繩子捆。這樣節省捆綁時間同時防止了捆綁使果蔬變形。小車扶手按照一般人的身高設為110 cm，扶手僅在需要轉彎時人工調整方向。當小車到達農用貨車旁時，小車身上（扶手附近）傳感器會自動識別到貨車，這時只需放開扶手使扶手處的紅外傳感器開啟，升降臺便會自動上升把貨物抬高，當與貨車車廂平齊時自動停止。裝卸貨物后推小車離開時（扶手處傳感器關閉）升降臺自動下降回到初始位置。小車的擋板與框架之間采用了銷釘和彈簧支架鏈接。銷釘可以保證擋板的活動性，彈簧支架可使擋板只能處于兩個位置，即工作時與小車底板成90°，不工作時與底板處于同一平面。這樣就可以使小車具備了可折疊性，在不用小車時可將小車折疊，折疊后占用很小的空間，更加符合農機的綠色設計理念。

2.3 升降電機的選用計算

3 結論

該新型高效農用果蔬裝卸運輸一體車電機設計方案具有結構簡單、適應性強、工作效率高的特點，通過電機與車輪的配合達到自動行走不費力的目的，克服了傳統推車費時費力工作效率低的缺點。基于單片機控制的一體車具備了智能抬升貨物的靈活性以及機動性和各種場地的適應性高度兼容等優點，具有廣闊的應用前景。通過對一體車設計的折疊性做簡要分析，說明了高效農用果蔬裝卸運輸一體車更加符合現在農村尤其是山區農民小型農用機太多存放占用過多空間的問題。

參考文獻：

[1]金浩.電子信息技術在農業機械中的應用[J].通訊世界，2015（9）：222-223.

[2]劉震英.致力于我國丘陵山區農機化[C].2009年丘陵山區農業機械化發展論壇文集，2009：129-133.

[3]鄭文鐘.國內外智能化農業機械裝備發展現狀[J].現代農機，2015（6）.

[4]袁馳.農業運輸機械的綠色設計[J].濰坊學院學報，2009（9）.