小型叶菜收割机的结构设计与优化

杨兰玉　王加祥

（常熟理工学院，常熟 215500）

小型叶菜收割机的结构设计与优化

杨兰玉王加祥

（常熟理工学院，常熟 215500）

分析和研究叶菜收割的实际工况条件，设计了一种小型叶菜收割机。小型叶菜收割机对提高叶菜种植的劳动效率，降低生产成本、减轻劳动强度具有十分重要的意义。

叶菜 收割机 结构设计 优化

引言

随着农业的发展，叶菜农作物的种植面积越来越大。叶菜，泛指小青菜、菠菜等绿叶蔬菜，其在蔬菜中占有很大的比例。2011年的蔬菜播种面积达到1867万公顷，蔬菜产量逾6亿吨。叶菜类占蔬菜生产总量的30%～40%（由于生产条件、市场需求等差异，各地区叶菜类蔬菜生产面积和产量差异较大）。以上海为例，2010年郊区的叶菜类蔬菜种植面积在1万公顷以上，播种面积4.6万公顷/年，总产量约120万吨，其中60%是小白菜类（青菜和鸡毛菜）。只要温度适宜，一般绿叶蔬菜的生长期只有十七八天，即使冬夏两季，25天左右也就长成了。由于大棚种植面积的逐年扩大，叶菜每一季的收割均需要基数庞大的劳动力。收割菜叶时，工人的工作方式主要为蹲坐，体力劳动强度大，工作效率低。加上大棚内空气不流通，甚至在夏天棚内室温可高达60°，严重危害着工人的健康。2009-2013年国内农作物种植面积统计图如图1所示。

图1　2009-2013国内农作物种植面积统计图

1　总体设计方案

1.1整机结构设计

该小型叶菜收割机为往复割刀自走式收割机，整机分为行走部分、收割部分以及输送部分。行走部分采用的是四轮拖拉机；驱动形式为电机驱动，通过减速器进行必要的速比变化，通过链传动为整车提供动力；收割机前轮为可升降式轮，通过调节前轮调节手柄与支架配合螺纹的长度调节收割机的高度，以适应不同的收割高度。收割部分设计为往复式割刀，通过曲柄滑块把电机的旋转运动转化成割刀的往复式直线运动，达到切割的目的。在设计布置割刀工作部件与输送带的相互位置时，要注意割刀与输送带交接部分的过渡设计，同时在割刀与输送带过渡处设计一翻板，功能是通过翻板的翻转把收割的叶菜传送到输送带上，使收获的叶菜能够顺利传送到输送带，从而实现整个机构的设计目的。整机三维图如图2所示。

图2　整体结构布置图

1.2机架结构设计

机架机构的作用是固定安装电瓶、电动机、轮子以及各种传动机构等，主要包括车架、挡板、把手、菜筐托板等部件。车架采用钢管等根据需要进行焊接和组装。菜筐托板的一端用铰链装配在车架上，另一端用链条固定在把手上面。菜筐放在车架靠近后轮的菜筐托板上，在收割机作业时当菜框装满后需人工替换菜筐。把手与机架处有一斜装板料，用以固定把手。机架结构如图3所示。

图3　机架结构示意图

1.3传动机构

传动机构主要采用电动机驱动，本设计选用电机为直流电机。根据各部分机构要求的不同转速，确定合适转速比，合理选用齿轮减速箱。部分机构同时选用链传动进行动力传递。需要链传动的机构有后轮驱动、输送带机构以及翻板转动机构；不需要链传动的机构为割刀运动。

1.4行走机构

行走机构的作用是收割时保证机器的正常行走、田间转移、紧急刹车和停止的功能。行走机构由前轮、后轮、轴、轴承、轴承座、齿轮减速箱、链条链轮等部件组成。前轮轮距、后轮轮距与垄沟宽度相适配。后轮为主动轮，直径为360mm。电动机与齿轮减速箱相配合，

齿轮减速箱固定安装在机架上，通过链传动带动后轮运动。前轮是从动轮，直径为140mm。通过调节手柄与支架配合螺纹的旋和长度来调节收割机的高度，以适应不同种蔬菜以及不同的收割环境。后轮传动布置如图4所示。

图4　后轮传动布置简图

2　结束语

设计的叶菜收割机主要包括机架机构、传动机构、行走机构、切割机构、输送机构等组成。四个电动机分别作为割刀、刮板、输送带主动滚筒、后轮的动力源，电动机由电瓶供电。电瓶装在车架靠近后轮的下面。该装置适合宽度为700mm的垄地绿叶蔬菜的收割。小轮的支架带有螺旋机构，通过改变螺纹的配合长度来调整蔬菜的收割高度。这样可以针对不同的叶菜品种、不同的收割高度进行作业。

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Structural Design and Optimization for Small Leaf Vegetables Harvester

YANG Lanyu,WANG Jiaxiang
(Changshu Institute of Technology, Changshu 215500)

The actual working condition of the leaf vegetables harvest was analyzed and s tudied, and one s mall leaf vegetables harvester was designed. There were many parts such as f rame mechanism, transmission mechanism, travel mechanism, cutting mechanism and transmission mechanism. The small leaf vegetables harvester which was designed both improves the labor efficiency of leaf vegetables planting and r educes the intens ity of labor, wh ich has great significance to reduce the production cost.

Leaf vegetables, harves ter, s tructural des ign, optimization