新型高效自動包菜收獲機設計

葛立君 王娜 王海艷

摘要：當前，包菜的種植面積越來越大，人工收獲效率低下，不能滿足對包菜收獲的要求。因此，迫切需要一種機器來代替人工。本文所設計的新型高效自動包菜收獲機能夠做到適應性較廣、效率高，并且一次即可完成包菜收割過程，包括采摘、切根、運輸、去皮和裝箱。

關鍵詞：包菜;收獲;高效

1?前言

我國包菜栽培的總面積規模相當宏大，包菜在全國各地種植普遍，是東北、華北等地區的主要蔬菜之一，占據了全國包菜種植總面積的55%。盡管中國包菜的栽培總面積非常廣闊，不過目前包菜的栽培對象仍然是以個體居多，基本上采用人工收獲，勞動強度大，生產效率低下。另外由于包菜的分布規模相對較小、且分布地比較零星，需要包菜收獲機適應多種不同類別的環境。此外，因為包菜的種類不同，其幾何形狀和物理特性差異也較大，所以即使相同種類的包菜也會因多種因素的影響，長成后的幾何形狀也有較大偏差。這就需要人們在進行包菜收割機械的設計過程中，充分考慮到包菜的特殊物理特性和幾何形狀，以便設計出適應性較強的包菜收割機械。

2設計要求及目標

中國的包菜收獲機械化程度較低，由于農村農業剩余勞動力人口逐步向其它行業遷移和人口的老齡化，農村農業剩余勞動力逐漸變少，勞動生產成本日益增加，導致我國包菜機械化收獲處于空白狀態。所以，進一步提高包菜作業效能、降低工人勞動強度、增加生產效益，對發展和研制包菜收獲機有著迫切的現實意義。在現代機械化農業較普遍的年代，人們急切的需要一個可以取代人工來進行包菜收獲的農業機器。

為了使包菜收獲機能夠更好的融入多種工作環境中，使用小型拖拉機進行牽引，采用懸掛回轉式拔取裝置進行采摘。實現適應性廣、工作效率高，一次可完成包菜收獲過程中采摘、切根、運輸、去皮和裝箱。該包菜收獲機的使用，將會更進一步地適合目前包菜栽培模式，并且大大降低了生產成本，更易于被廣大種植戶所接受。

3工作原理

設備工作時，以懸掛方式牽引收獲機前進，由驅動發電機帶動輸送機構的運動并給傳動系統供給輸送動力，驅動包菜拔取裝置，將包菜從土壤中拔出并進行輸送。在包菜收割過程中，夾持的皮帶可按照包菜大小調節相對間距，將包菜收獲并進一步輸送。將包菜輸送到去皮滾輪。在運輸過程中，由圓盤形切刀剪除包菜根部，切斷高度可根據切刀螺釘調整，然后經傳送機構將輸出的包菜進入傳送帶，與去皮滾輪對接。經輸送機構輸送的包菜進入傳送帶與去皮滾輪接觸。去皮滾輪經由主機架提供的動力持續旋轉，將包菜外皮去除。結束后落入收集箱內，從而完成包菜的收獲過程。

4新型高效自動包菜收獲機總體方案設計

新型高效自動包菜收獲機主要由主機架、懸掛回轉式拔取輸送裝置、切根裝置、傳送裝置和收集箱組成。

4.1?拔取輸送裝置的設計

拔取輸送裝置主要由支架、夾持皮帶、主動滾輪、從動滾輪、驅動電機、傳動輪和彈簧等組成。作用是將包菜輸送至橫向傳送帶中。輸送過程中，包菜與夾持皮帶相對靜止，起到同步輸送作用。在傳動輪和彈簧的相互作用下，兩皮帶可以調整不同的張緊程度，以適應不同種類和大小的包菜。根據甘藍種植情況，蘇甘25號甘藍的直徑大小一般為250～280mm，因此設計的輸送帶入口間距d=260mm較為合適。選擇彈簧系數1000N/m的彈簧，經由皮帶的夾持會更加穩定，不會出現包菜根莖傾斜的情況，也使得后續切根過程中變得更加穩定，避免包菜在輸送過程中滾落。驅動電機連接主機架進行驅動，機架主要起到固定和裝置保護作用。拔取輸送裝置如圖1所示。

4.2?切根裝置的設計

切根裝置由圓盤形刀片、切割擋板、小型電機、切刀螺釘組成。整體作用就是切斷包菜的根莖。圓盤形切刀可以切斷較粗植物的根莖，比較適合切割包菜。切割擋板起到固定刀片和整體固定的作用。切刀螺釘可以調節切割高度，使其適應性更廣。切根裝置如圖2所示。

4.3?傳送裝置的設計

傳送裝置由傳送帶、裝箱斗、連接件、傳送轉軸、去皮滾輪組成。當包菜由拔取傳送裝置輸送過來之后，進行進一步的輸送。傳送裝置如圖3所示。

4.4?主機架

主機架由發動機、控制發動機、油箱、座椅、輪胎、前橋等結構組成，主要起牽引、驅動作用，控制整個機器運作。

包菜收獲機總體結構如圖4所示。

5結束語

近年來由于人力成本增加，人口老齡化等現象日益嚴重，對于有一種適應多個地區、多種土地類型的包菜收獲機的需要是非常有必要的。不但能夠大大提高效率，還能夠增加效益。因此，該設計的應用前景較為廣闊。

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基金項目：2021年校級大學生創新創業計劃項目;項目名稱：新型高效自動包菜收獲機（202113320218）。

作者簡介：葛立君，漢族，男，山東省日照市，2000.10，本科，學生，機械設計制造及其自動化。