基于一种自走式全自动上料花生摘果机的设计

朱允聪，徐善平，吕观辉，车翠莲

（山东英才学院 机械与电气工程学院，山东 济南 250100）

我国的花生摘果机的关键技术和发达国家有一段距离[1]。要准确地发明出适合我国的花生生产特点的花生摘果机，就得选择出最优的花生摘果机总体设计方案。本设计本着高效率、绿色环保、结构紧凑严谨的原则进行设计，设计出最适合我国设计要求的装置。

目前我国的花生生产正朝着机械化、智能化方向发展，大大促进了花生产业的发展。但在花生采摘、清选及二次加工等方面的技术还处于发展阶段，自动化水平远低于世界水平，对花生的生产有很大影响[2]。在地势较好的平原及盆地，花生采摘自动化水平较高，但一些丘陵、山地及偏远地区的花生采摘效率仍处于较低水平。同时，传统的摘果机普遍存在摘果不净、杂质较多及功率消耗大等缺点[3-4]。为了减少农时，提高花生机械化摘果质量，基于国内外典型的摘果机结构特点与工作原理，设计了一种自走式全自动上料花生摘果机，本产品结构简单、可移动、适用性强、功耗低、摘果摘净率高，为花生摘果提供一种切实可行的创新设计。

1 自走式全自动上料花生摘果机的整体结构及工作原理

本文所设计的自走式全自动花生摘果机主要由捡拾装置、摘果装置、输送装置、清选装置等主要结构组成，该机行动灵活、方便组装，具有整体结构紧凑、功耗低、捡拾效果好及摘果摘净率高等优势。形成了一款效率高、可靠性高、适用性强和人性化的摘果机，总体结构如图1 所示[5-6]。

该自走式全自动花生摘果机的工作原理：采用滚筒弹指捡拾装置将铺放在地面上的花生蔓收入到机器进料口，然后输送至花生夹持装置，通过夹持装置将花生喂入摘果滚筒，摘果滚筒采用差相对辊组合式进行摘果，在摘果的同时，利用振动筛和清选轮对花生进行清选，干净的花生果落入平板卡位输送装置被输送到收集果箱，完成花生的收获。当捡拾装置通过弹指勾起晒干的花生蔓，随即被卷进锋利的差相对辊装置，进行花生蔓的去除与第一次摘果，剩下的杂质、花生蔓及果实被送往二次摘果的滚筒装置，通过摘果滚筒上的翼板对花生蔓进行刷拉、拍击，最终将花生从植株上摘下，完成摘果作业。而土屑及其他杂质在该过程中会被持续工作的振动筛及筛选网格过滤掉，达到清选作用。摘果后的花生在输送到收集箱的过程中，通过输送装置上的网格式挡板进行二次除杂，保证花生的摘果摘净率。

2 花生摘果机的具体设计

2.1 捡拾装置

捡拾装置是由滚筒弹指装置、保护外壳及上爪组成。该装置具有结构简单、功耗小、捡拾效果好、捡拾面积大、效率高、噪音小等优点，达到了很好的开头捡拾效果。在捡取花生蔓的过程中，弹指最先和花生蔓接触，和泥土发生力的作用，因此花生蔓对指杆会产生直接作用，使弹指受到冲击力，这要求弹指要具有良好的柔韧性、足够的抗冲击能力。综上所述，弹指的材料选用尼龙材料，且弹指与滚筒之间的夹角为35°～45°[7]。

滚筒弹指捡拾装置具有的如下2 个优点：

（1）弹指采用尼龙材料，强度和硬度适宜，可以顺利地完成任务，同时减少了对花生蔓的冲击，降低了果实破损率，且除土效果很好。

（2）由于弹指有优良的柔韧性和强大的抗冲击性。提高了摘果工作的安全性，产生破裂或者断裂的情况也会减少，只要转速在要求范围内，尼龙材料的弹指可以让机器发挥最大功率，保质保量完成摘果工作，减少了机器的维修次数。

2.2 摘果装置

自走式全自动花生摘果机的摘果装置如图3 所示，差相对辊摘果装置由钢管上面间隔平均焊接的4 块翼板构成，每块翼板长度适中，为保证各翼板间不会互相产生干涉，因此装配时两块翼板要错开45°，以防止翼板之间堆积太多花生蔓，导致花生挤压破碎。夹持输送花生蔓经过摘果滚筒时，在摘果滚筒上的翼板对花生蔓进行刷拉、拍击，最终将花生从植株上摘下，最后完成摘果作业。

本装置最大优点就是结构简单、制造安装方便、摘果效果好。差相对辊摘果装置只需要和筛选网格配合就可以发挥出很高的摘果效率，与此同时本摘果装置还可以去土，将去土装置与摘果装置合二为一，充分发挥了精简机构的特点。

2.3 输送装置

本装置采用挡板卡位式设计，挡板为网格式栅板设计，在高效运输花生的同时，可以进行简单的泥土清理功能。为了防止经过清洗装置的花生掉落在机器之外，在输送装置左右两侧安装有高度适中的挡板，可以引导花生运输到集果装置，减少花生的损失率。网格式挡板会将花生从升运装置的底部提升一定的高度，最终从输送装置顶部落下，由准备在下方的集果箱进行收集，整体结构如图4 所示。

2.4 清选装置

振动筛清洗装置的连接轴部件采用凸轮机构，轴与支架连接，最终将轴的转动转化成振动筛的往复运动，振动筛在往复振动时不仅会将短茎秆和泥土筛除，同时也会使花生向指定方向滚动。振动筛清选装置结构简单，振动幅度小，造成的噪音更小，而且清选效果好，清选出来的花生含土率较低，能够达到设计要求。整体结构如图5 所示。

本清选装置还配合有两个清选轮和筛选网格，更好地提高清选效果，清选轮将由摘果装置输出的花生蔓做进一步清选，将泥土和花生蔓中的杂叶清选出去，提高摘果率，降低破损率，为农民们增加收入的同时，还可以减少劳动力的浪费。

3 结语

本文设计的自走式全自动上料花生摘果机制造成本较低，整体功耗小，自动化水平较高，能够很好地减少在花生摘果的时间和精力，极大地提高了花生摘果效率，且摘果摘净率及果实破损率较传统摘果机都有很大改善。自走式全自动上料花生摘果机采用滚筒弹指捡拾装置将铺放在地面上晒干的花生收入到机器进料口，然后输送至花生夹持装置，通过夹持装置将花生喂入摘果滚筒，摘果滚筒采用差相对辊组合式进行摘果，在摘果的同时，利用振动筛和清选轮对花生进行清选，经清选的花生果落入螺旋输送器被输送到一侧，最后进入集果箱，完成花生的收获。整个摘果过程中，可以体现出本摘果机噪音小、操作方便、摘果效果好及较高的稳定性与可靠性，符合节能环保、绿色可靠的可持续发展理念，极大地促进花生产业的发展，具有良好的市场应用前景及经济效益。