一種自走式蔬菜收獲小車的設計

趙勁飛，王曉妍，李 琨，杜宇帆，成 波

（塔里木大學機械電氣化工程學院，新疆，阿拉爾 843300）

1 前言

溫室大棚由于結構簡單，建造容易，可避免惡劣天氣、氣候突變等諸多優點得到廣泛的應用[1]。目前，溫室蔬菜種植已經成為許多農民的主要經濟來源，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作物收割的季節，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，實現蔬菜采摘機械化，研制高效采摘機，對解放勞動力、提高效率、獲得高效益、支援農業生產有著不可替代的價值。因此研究設計了一種適合溫室大棚菜葉采摘、收獲的智能型收獲小車，不僅減少農民勞動力同時也增加收入，提高效率。

2 整體結構設計及原理

2.1 整體結構圖

圖1 整體結構圖

其工作原理：工作時，垅上的蔬菜從喂入口進入到傳送帶和傳送帶之間，此時，松土電機上電開始轉動，在傳動裝置的作用下，松土刀同步轉動，對蔬菜根部的土壤進行破壞，由于喂入口至轉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運至儲料箱內進行儲放，另外在轉運過程中，蔬菜的根系會與格柵板發生碰撞或者摩擦，來將蔬菜根系上的土壤進行清理。如圖2所示的電路原理圖。

圖2 電路原理圖

3 關鍵部件的設計及分析

3.1 轉運裝置的設計

圖3 轉運裝置的設計圖

轉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定，形成穩定的轉運通道，傳送帶I和傳送帶II分別由對應的電機驅動運行，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所示在電機支架上安裝有松土軸，松土軸的端部從電機支架上伸出且固定有松土刀，松土軸由安裝在電機支架上的松土電機通過傳動裝置驅動轉動。

3.3 底盤設計及仿真分析

圖5 仿真分析圖

在設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且在樣機工作作業中完全符合需求；由圖5可知底盤最大應力值為20.383MPa遠遠小于所選用的材料是Q235鋼板（其最大應力值為235MPa）完全符合所選用的變形材料強度要求。

4 試驗

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

圖6 樣機試驗圖

經試驗可得出能實現對蔬菜的自動采摘和自動轉運，并且可有效對蔬菜形成夾持效果，避免掉落的情況發生，極大地提升了蔬菜的采摘效率。

5 結論

（1）設計一種自走式蔬菜收獲小車通過試驗可知該樣機收獲效率高，節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滿足樣機收獲作業要求，并且最大應力值為20.383MPa遠遠小于所選材料應力值滿足設計要求。