輕簡型水果套袋機研究

萬勇 徐文娟 劉波 羅安妮

四川省農業機械研究設計院，四川成都

近年來，我國水果產業發展迅速，水果種植面積和產量均躍居世界第一[1-2]。雖然我國在種植面積、產量上躍居世界第一，但是隨著人們生活水平的提高，對水果的需求已從“產量時代”跨入“質量時代”，追求優質果品、保健果品、無公害果品已是時代的潮流。而水果套袋則已成為生產優質高檔果品和綠色果品的一項必要配套技術[3]。

我國果樹高度多為3 m左右，人工高處作業時，需借助梯子等作業工具，且作業位置不固定，危險性高，勞動強度大[4]。目前，市場上已有的一些手持式套袋機，并不適用于高空作業或大直徑水果的套袋作業。

綜上所述，本文設計了一種輕簡型水果套袋機構，其機構簡單、操作方便，通過空心桿可完成高處作業，并采用新型果袋，袋口收縮比大，可用于大直徑水果套袋，簡化套袋過程，實現快速連續套袋作業。

圖 1 套袋機總體結構

1 輕簡型水果套袋機的結構與工作原理

1.1 輕簡型水果套袋機的總體結構

輕簡型水果套袋機的總體結構如圖1所示。

該輕簡型水果套袋機由支撐機構、操縱機構、連桿機和存袋機構組成。支撐機構支撐整個裝置的全部動作；操縱機構使連桿機構上下擺動，由搖柄、拉桿構成；連桿機構實現果袋取出、開口、縮口，由連桿、拉袋桿和拉繩桿組成；存袋機構存放果袋并輔助連桿機構實現果袋開口，由擋板、掛袋桿、壓板、限位片和袋盒組成。

與輕簡型水果套袋機配套使用的新型果袋如圖2所示。

該新型果袋袋體采用無紡布，在袋口處卷邊，卷邊內設有兩條拉繩，拉繩末端分別與袋口邊緣的拉孔連接，拉動拉孔帶動兩條拉繩向反方向運動可實現袋口收縮完成封袋。

該新型果袋因采用無紡布袋體和拉繩縮口，可實現袋口的大比例收縮，不僅適合于小型水果的套袋，在較大水果，特別是直徑8 cm以上水果更具優勢，同時，果袋材質和收口方式的使用，為水果套袋機的極簡化和輕量化設計提供了可能性。

圖 2 新型果袋示意圖

1.2 輕簡型水果套袋機的工作原理

在袋盒內放入適量的新型果袋，袋口小孔對準水果套袋機袋盒內的掛袋桿，將果袋掛于袋盒內，袋盒內的壓板、擋板和限位片起到壓緊果袋和限位的作用。

在進行套袋操作時，向上操縱搖柄，通過拉桿帶動連桿機構使得拉袋桿頂端向袋盒旋轉移動，拉袋桿頂部設有粘扣帶，當粘扣帶接觸果袋時，向下操縱搖柄，粘扣帶粘住果袋外側面向外移動，果袋外側在拉力作用下脫離袋盒并帶動果袋上的小孔從掛帶桿脫離，此時拉繩桿掛鉤與掛袋桿正處于同一直線，脫離后的小孔正好套入拉繩桿掛鉤，拉袋桿繼續向外旋轉移動，帶動果袋外側和小孔繼續向外移動，當拉袋桿到達極限位置時，搖桿回到中置位置，果袋內側仍卡在限位片上，在拉袋桿、拉繩桿和限位片的共同作用下果袋袋口完全打開；將水果果實置于果袋開口內，向下操縱搖柄，在連桿機構的作用下，拉繩桿向外拉扯果袋上的拉繩，果袋袋口開始收縮，同時將果袋外側和內側從拉袋桿粘扣帶和袋盒限位片上扯離，實現果袋袋口的收縮和封口；當袋口封閉完成后，向上操作搖柄，拉繩桿向內移動松開拉繩，將拉繩從拉繩桿掛鉤取出，搖柄移動至中置位置。如此往復的操作，實現水果的連續套袋。

2 主要部件設計

2.1 袋盒的設計

袋盒的設計主要考慮質量輕、強度高且要適應8～10 cm水果的套袋作業，同時不能有銳角和凸出。基于上述考慮，袋盒設計為寬180 mm，高200 mm，厚為80 mm的矩形，裝袋容量約100個，材料選用工程塑料，袋盒外殼棱廓邊角均進行倒角處理。

2.2 操縱機構的設計

圖 3 連桿機構結構示意圖

操縱機構包括搖柄和拉桿，需頻繁上下運動，故選用質量輕、強度高的鋁合金材料。搖柄直徑為16 mm，長300 mm，與空心桿連接，拉桿直徑為8 mm，長800 mm，與搖柄連接。

2.3 連桿機構的設計

連桿機構總體結構如圖3所示。

連桿結構包括主連桿、副連桿、拉袋連桿、頂桿、拉繩連桿和拉伸彈簧，如圖3所示狀態，此時拉繩桿完全張開，完成果袋收縮封口。當搖柄從下往中置位置擺動時，拉桿帶動主連桿轉動，此時在拉繩彈簧的作用下，主連桿先向副連桿轉動，并帶動頂桿向下移動，收縮拉繩連桿，帶動拉繩桿向內收攏，當主連桿卡入副連桿時，搖柄向上到達中置位置。搖柄從中置位置向上擺動，因主連桿卡入副連桿內，主連桿無法再繞拉袋連桿下端轉動，此時主連桿和副連桿同時向上轉動，推動拉袋連桿向上移動，拉袋連桿上端與拉袋桿座鏈接，拉袋桿上移推動拉袋桿座轉動，并帶動拉袋桿向袋盒轉動，當搖柄到達向上極限時，拉袋桿進入袋盒并粘住袋體。搖柄從上往中置位置轉動時，帶動拉袋桿回轉，當搖柄到達中置位置時，拉袋桿座回轉至極限，果袋完成開口動作。搖柄從中置位置向下轉動時，拉袋桿座在極限位置不再轉動，拉袋拉桿也不再移動，此時主連桿克服伸縮彈簧拉力繞拉袋連桿下端轉動，帶動頂桿向上運動，使拉繩桿張開，當搖柄到達向下極限位置時（如圖3所示狀態），拉繩桿完全展開，果袋完成縮口封袋。如此往復即可完成連續套袋。

連桿結構由于要承受較大的力量，同時又要考慮重量要輕，所以采用工程塑料進行加工制造。

3 結束語

本文設計的輕簡型水果套袋機結構簡單、操作方便、成本低廉、有較強的通用性，適用于大直徑水果套袋，能有效降低勞動強度，提高套袋效率，但需要進一步優化機構尺寸和提高機構自動化程度。