一種簡易機械式菠蘿采摘裝置設計

朱義燈，胡利波，宋金波

（江西制造職業技術學院，江西 南昌 330095）

目前國內外菠蘿采收作業主要以人工采摘，僅利用運送機械實現輔助搬送和運輸。菠蘿的采收是一項繁重的工作，如何實現菠蘿的機械化采摘變得尤為重要。由于菠蘿采摘季節性很強，每次果實收獲的高峰期通常只有半個月左右，人工采摘短期內需要大量人力。采收時，果農戴上手套，根據果實大小和選準顏色后，用果刀切割。研究開發菠蘿輔助采摘設備，對于緩解勞動力短缺，穩定采摘作業質量，減輕勞動強度，提高采摘生產效率有重要意義。

1 菠蘿采摘機械結構設計

1.1 固定裝置

圖1 支撐板示意圖

圖2 固定管示意圖

在采摘菠蘿時采用重量較輕的不銹鋼固定裝置：支撐板（如圖1所示）和四根不銹鋼固定管（如圖2所示）組成，支撐板規格采用外直徑為260 mm，內直徑為200 mm，與4根固定管相連接。

1.2 動力裝置

通過對握力把手（如圖3所示）的按壓作用，將人手上的力傳遞給鋼絲繩，帶動切割鐮刀運動，為鐮刀提供動力來源，而且握力把手有杠桿作用，可以實現省力。

1.3 剪切裝置

菠蘿果實的剪切方式采用切割鐮刀式，其形狀如圖4所示，通過鋼絲繩的拉力作用，實現鐮刀的運動，從而達到切割菠蘿果實的目的。

圖3 握力把手示意圖

圖4 切割鐮刀示意圖

（1）復位裝置。本裝置采用扭力彈簧（如圖5所示）進行復位，切割鐮刀運動時會拉動扭力彈簧；當動力裝置撤銷后，扭力彈簧會帶動切割鐮刀自動復位。

（2）簡易機械式菠蘿采摘裝置結構圖。簡易機械式菠蘿采摘裝置結構由：切割鐮刀、把手固定件、橫桿、支桿與橫桿連接件、握把、支桿、彎管與支桿連接件、彎管、鋼絲及外套、底環、切割鐮刀等組成，其結構如圖6所示。

圖5 扭力彈簧示意圖

圖6 菠蘿采摘裝置結構示意圖

3 UG力學仿真

圖7和圖8是UG軟件對關鍵零件切割鐮刀和握力把手受力仿真分析結果。圖7切割鐮刀應力分布情況，應力分布主要集中在鐮刀把手與鋼絲繩接觸的地方，裝置工作時握力把手帶動鋼絲繩拉動鐮刀，從而對菠蘿莖進行切割。握力把手應力分布主要集中在把手孔與鋼絲接觸處如圖8。

圖7 切割鐮刀應力分布

圖8 握力把手應力分布

4 結語

（1）簡易機械式菠蘿采摘裝置操作簡單，設計結構緊湊，便于菠蘿采摘，滿足人因工程學。

（2）剪切鐮刀UG仿真結果表明：應力分布主要集中在剪切鐮刀把手與鋼絲接觸處，強度滿足設計要求。

（3）握力把手UG仿真結果表明：應力分布主要集中在握力把手與鋼絲繩接觸處，強度滿足設計要求。