大蒜收獲機切須機構設計

殷鈺朋

（鄭州市第二中學，河南 鄭州 450000）

調查顯示，我國是世界上最大的大蒜種植和消費國，且其種植和消費仍在逐年增長。目前，我國對大蒜切須機的研究不是很多，對大蒜根須與果實的分離工作大都采用傳統(tǒng)的剪刀、鐮刀等簡單工具手工進行，工作效率低，勞動強度大，而且操作者容易受到操作工具的傷害。而已經進行產品化的大蒜處理設備對大蒜的損傷較大，工作效率低，安全系數(shù)低。

國內外對大蒜切須問題也展開了一定的研究。其中，山東理工大學開展了基于P蘊C控制的大蒜根須切除設備的研究，利用卡盤裝夾達到切須的目的，工作效率稍低；中國農業(yè)科學院的楊柯設計了浮動式切須裝置，但切須是否完成與推送過程中蒜秧的位置準確性有關；河南理工大學設計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)合收割機中，設備稍龐大。上述產品均沒有實現(xiàn)產業(yè)化。文章擬采用簡單的杠桿結構和限位裝置，設計出一種新型大蒜切須機構，不僅能達到高效切須、降低果實損傷率的目的，還可以連接到大蒜聯(lián)合收獲機中直接工作。

1 結構設計及工作原理

大蒜切須機構是連接在大蒜聯(lián)合收獲機中的簡易機構設計，是在大蒜收獲過程中，對大蒜根須進行切除的機構。該機構適用性強，其工作效率取決于大蒜收獲機輸送帶的運行速度。

（1）基本原理。首先，利用杠桿原理，對大蒜的位置進行確定。大蒜向右側運動，碰到限位架之后，會給限位架一個作用力，限位架繞旋轉軸進行旋轉，而彈簧會給限位架一個反作用力，當兩個作用力相等時，限位架位置就確定下來，大蒜在切須機構中的位置就確定了，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）整體結構及工作流程。大蒜聯(lián)合收割機應包含挖掘機構、輸送夾持及去泥機構、切須機構、切除莖稈機構、大蒜運輸機構等內容。去土處理后的大蒜通過切須機構時，首先接觸到切須機構的限位架，根據(jù)杠桿機構原理，大蒜在切須機構中的位置就確定了，之后通過刀具對大蒜的根須進行切除。圖2為切須機構原理圖，由電機提供動力，經皮帶將動力傳遞至刀具處，刀具快速旋轉對大蒜根須進行切割。其中，刀具位置可根據(jù)生產需求自行調節(jié)，以滿足市場對于切須所留長度需求。

圖2 切須機構原理圖

圖3 限位架結構

該切須機構是針對常見的直徑在40～60cm之間的大蒜切須需求開展設計，巧妙地運用杠桿平衡原理，可以滿足大蒜根須能夠順利卡在限位架下部，果實能夠卡在限位架上部，兩限位桿之間的距離設計為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，由于單個大蒜質量較輕，在設計過程中，將限位桿適當加長，大蒜作用于限位架的位置距離旋轉定位孔較遠，導致力較小時也能對切須機構產生較大的影響。大蒜的根須屬于細軟型，所需動力較小，根據(jù)文獻記載，選用60W的直流電機就能夠切除掉大蒜根須。

限位架結構如圖3所示。設計時，要求旋轉定位孔兩端裝置的重力相同，也即，該機構相對于旋轉定位孔是平衡的，為保證較小的作用力就會使機構產生一定的旋轉，選擇彈性系數(shù)較小的彈簧定位，來提高整個機械結構的靈敏度，更好地實現(xiàn)切須的功能。彈簧定位柱用于固定彈簧的位置，在彈簧被壓縮時能夠保證彈簧的位置不變，保證在下一個大蒜果實通過時能夠使限位架復原到原來的位置，進行下一個大蒜的切須工作。在工作中，較小的大蒜能夠直接通過限位架，切須刀具在限位架下部直接將大蒜的根須切掉；較大的大蒜在通過限位架時不能直接通過，受到限位架的阻擋，限位架與大蒜果實之間會有相互作用的力，大蒜果實由于上部有輸送限位架的阻擋，不能向上部進行位移，下部限位架與彈簧相連，在沒有受到大蒜果實力的作用時是處于一個平衡的位置，在接觸到限位架時，大蒜果實力的作用會壓縮彈簧，限位架會繞著旋轉定位孔旋轉，限位架則向下擺動，給較大的大蒜果實留下一個可以通過的空間，運動到刀具位置進行切割，得到切須完成的大蒜果實，方便進行接下來的大蒜收獲過程。

2 結語

為解決大蒜收獲機收獲大蒜過程中切須費時費力的問題，結合大蒜果實的尺寸大小，通過杠桿平衡原理，設計出滿足大蒜收獲過程中切除大蒜根須的結構。該機構結構簡單，可以連接在大蒜聯(lián)合收獲機中，大大降低了大蒜收獲后切須的勞動強度，提高了生產效率。

參考文獻

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