高效农用果蔬装卸运输一体车的设计

申洪彬 陈燕慧 冯天明

摘 要：介绍了一种高效农用果蔬装卸运输一体车设计方案，对组成一体车单元的结构及工作原理进行了详细的叙述，使得传统农用机械具备了可折叠的特性。同时，着重介绍了农用一体车的设计理念、结构设计及工作情况分析。将高效农用果蔬装卸运输一体车与传统的农用小推车进行对比，突显出了较大优势；分析了其较强的应用性，以及对田间小路、果园等路况不好的场地的适应性。

关键词：高效；装卸车；结构设计

中图分类号：S229.1 文献标识码：A doi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.06.003

0 引言

随着科学技术的快速发展，我国电子信息技术取得了较大的进步，这在一定程度上带动了农业科技的发展和创新[1]。使得我国农业逐渐开始向智能化的方向发展，在现代化农业发展过程中，农业生产的机械化、智能化是不可或缺的重要部分。大型农用机器的推广和应用使人们能在一天完成过去十几天甚至几十天的工作。为了提高生产效率、增加劳动的舒适性、减少劳动人员的工作量、提高产品的质量，我国农业必然会走上机械化、智能化、自动化的道路。在农业机械研究工作中也紧紧围绕安全、高效、节能环保的宗旨，研究出适应我国的种植特点和运输特点的智能化农用机械。在丘陵地带或者山区有很多崎岖的小路，多数为阶梯状田地的地带[2]。这些地带大型机器根本施展不开手脚，常见的是各种家用小型机械（玉米、小麦脱粒机，花生摘果机、蜕皮机），或以背或扛的方式把农作物从田地里搬到农用车上。像果蔬这类不易捆扎不能磕碰的农作物在搬运时就更加费力。本文对高效农用果蔬运输装卸一体车的设计方案进行了介绍。

1 设计原则

1.1 智能化设计

智能化农机是指应用计算机技术、电控技术和人工智能等技术的高新技术产品[3]。该装卸小车采用了智能化的设计理论使其具备了许多传统农机不具备的优点：

1.1.1 功能强大

装卸运输小车运输时不需要捆绑，解决了普通小车运输果蔬时必须要捆绑而果蔬一类的农产品捆绑容易使其变形腐烂等问题。

1.1.2 结构紧凑、通用性强

该设计实现了物品的自动升降，不仅可以用于农业果蔬的运输装卸，还可以用于物流公司等场所的物品搬运。

1.1.3 劳动强度低、作业效率高

使用电机驱动升降台升降，代替了人力搬运。自动升降台自动上升下降把货物抬升到货车的高度，节省了人力资源。

1.2 绿色设计

绿色设计GD（Green Design）其基本思想是在设计阶段就将环境因素和预防污染的措施纳入产品设计之中，将环境性能作为产品设计目标和出发点，力求产品在其生命周期全过程中，成本较低，资源能源利用率较高，环境影响最小[4]。本小车在设计时充分考虑了绿色设计理念。把一般农用机械用的灰口铸铁材料改为铝合金材料，在保证同等强度的前提下重量减小了40%左右，重量的减小就能减低能源的消耗。同时采用了可充电的蓄电池代替了一般农机的柴油机或者汽油机作为装卸车的能量来源，使用电力代替燃油不向空气中排放污染气体。使用电机代替内燃机，占用较小的空间、较轻的质量，更加符合小车的应用场合和实际作用。

1.3 安全性设计

在设计中主要考虑到传统农机的传动带、传动链条、传动齿轮等部分暴露在外，操作人员不慎容易将手、衣物等卷入暴露在外的传动机械部分。所以将传动部分设计在车的底部，而且采用紧凑的减速变速，以及力矩的输出轴，保证没有暴露的传动部分。采用一系列监控传感器，电机不正常工作时立即断电停止机器的运行，保证操作人员的安全性。

2 结构设计

2.1 整车的主要参数

型式：农用小推车型式；

外形尺寸：1600 mm×60 mm×110 mm；

最高车速：5 km/h；

载物台尺寸：1000 mm×1500 mm；

升降台额定载重量：150 kg；

支撑架高度：800 mm；

升降台升程：750 mm；

升降台装卸用时：<5 s。

2.2 整车结构图

高效农用果蔬装卸运输一体车结构如图所示：用驱动轮6和两个万向轮4组成小车三角支撑的三个顶点，升降台3与滑轨2通过钢丝线9连接，支撑架10通过弹簧支架7与主车架连接。

该装卸小车以原农用小车为设计的基本模型，小车共有三个轮：最前面一个轮为电机驱动的主动轮，后面两个轮是转向十分灵活的万向轮，且两万向轮相距很近，以保证在山间小路行走时畅通无阻。小车前轮用传感器和单片机控制能保证上坡时自动加大油门，下坡时自动减速。在小车载物台的前后各有一个与载物台垂直的挡板（同时也是载物台上升时的导轨），这个挡板在运输筐装或箱装的果蔬时直接将其卡在车上，不需要用绳子捆。这样节省捆绑时间同时防止了捆绑使果蔬变形。小车扶手按照一般人的身高设为110 cm，扶手仅在需要转弯时人工调整方向。当小车到达农用货车旁时，小车身上（扶手附近）传感器会自动识别到货车，这时只需放开扶手使扶手处的红外传感器开启，升降台便会自动上升把货物抬高，当与货车车厢平齐时自动停止。装卸货物后推小车离开时（扶手处传感器关闭）升降台自动下降回到初始位置。小车的挡板与框架之间采用了销钉和弹簧支架链接。销钉可以保证挡板的活动性，弹簧支架可使挡板只能处于两个位置，即工作时与小车底板成90°，不工作时与底板处于同一平面。这样就可以使小车具备了可折叠性，在不用小车时可将小车折叠，折叠后占用很小的空间，更加符合农机的绿色设计理念。

2.3 升降电机的选用计算

3 结论

该新型高效农用果蔬装卸运输一体车电机设计方案具有结构简单、适应性强、工作效率高的特点，通过电机与车轮的配合达到自动行走不费力的目的，克服了传统推车费时费力工作效率低的缺点。基于单片机控制的一体车具备了智能抬升货物的灵活性以及机动性和各种场地的适应性高度兼容等优点，具有广阔的应用前景。通过对一体车设计的折叠性做简要分析，说明了高效农用果蔬装卸运输一体车更加符合现在农村尤其是山区农民小型农用机太多存放占用过多空间的问题。

参考文献：

[1]金浩.电子信息技术在农业机械中的应用[J].通讯世界，2015（9）：222-223.

[2]刘震英.致力于我国丘陵山区农机化[C].2009年丘陵山区农业机械化发展论坛文集，2009：129-133.

[3]郑文钟.国内外智能化农业机械装备发展现状[J].现代农机，2015（6）.

[4]袁驰.农业运输机械的绿色设计[J].潍坊学院学报，2009（9）.