一种叶类采摘装置设计*

2021-07-30孙宇婕张善文

机械工程与自动化 2021年2期

孙宇婕，张善文

(扬州大学机械工程学院，江苏扬州 225127)

0 引言

树叶虽然外观粗糙，但所含有的营养成分并不低，一些树木的树叶具有药用、食用或饲料用途，或可作为生物化工原料用于提取具有一定经济价值的有效成分[1-3]。比如，银杏叶就具有极高的药用价值，对许多疾病的治疗具有积极的作用，而目前银杏叶采摘机械很少，人工采摘不仅效率低、危险系数高、浪费严重，而且对母树伤害大[4，5]。因此，有必要设计一种灵活方便、工作效率高的叶类采摘装置。本文为提高叶类采摘装置工作性能，设计了一种高枝叶类采摘装置，并对其结构和工作原理进行了介绍。

1 叶类采摘装置结构设计

叶类采摘装置主要由行走机构、升降机构、采摘装置和收集装置四大部分组成，依次完成行走、升降、采摘、收集的功能，其总体结构如图1所示。

1-行走机构；2-升降机构；3-采摘装置；4-收集装置

1.1 行走机构设计

图2为行走机构的结构示意图。行走机构中包括桁架式车架1、车轮2和蓄电池储存箱3。车轮2和蓄电池储存箱3通过螺栓安装在桁架式车架1上，蓄电池储存箱3设置在桁架式车架1的底端。

1.2 升降机构设计

图3为升降机构的结构示意图。升降机构中包括液压缸1、折叠式支持腿2和升降台3。折叠式支持腿2通过销钉固定连接在桁架式车架上，液压缸1通过销钉安装在两侧折叠式支持腿2内部，升降台3通过螺栓固定连接在折叠式支持腿2上。

1-桁架式车架；2-车轮；3-蓄电池储存箱 1-液压缸；2-折叠式支持腿；3-升降台

1.3 采摘装置设计

图4为采摘装置的结构示意图。采摘装置中包括第一挡板1、导轨2、第一气缸3、第二气缸4、树枝勾5、第二挡板6、树叶刷7、连接板8、轴承座9和电机10。第一挡板1通过螺栓固定安装在升降台上，导轨2固定设置在升降台上，第一气缸3通过螺栓固定安装在第一挡板1上，第二气缸4水平安装在导轨2上与第一气缸3固定相连，树枝勾5安装在第二气缸4上，第二挡板6焊接在第一挡板1上，树叶刷7安装在第一挡板1上，连接板8通过螺栓固定安装在第一挡板1上并通过轴承座9与树叶刷7顶部轴相连，电机10安装在升降台底部与树叶刷7底部轴相连。

1-第一挡板；2-导轨；3-第一气缸；4-第二气缸；5-树枝勾；6-第二挡板；7-树叶刷；8-连接板；9-轴承座；10-电机

1.4 收集装置设计

图5为收集装置的结构示意图。收集装置中包括收集箱1、树叶筛2、收集箱盖3、吸叶管4、风扇5、螺母6、上防尘板7、电机8、电机支架9和下防尘板10。收集箱1放在桁架式车架上，树叶筛2安装在收集箱1底部上方一定距离处，吸叶管4安装在收集箱1与升降台中间，收集箱盖3放在收集箱1上，电机支架9通过螺栓固定安装在收集箱盖3底部，下防尘板10通过螺栓固定安装在电机支架9上，电机8固定安装在电机支架9上，风扇5通过螺母6与电机8相连，上防尘板7通过螺栓固定安装在收集箱盖3顶端。

1-收集箱；2-树叶筛；3-收集箱盖；4-吸叶管；5-风扇；6-螺母；7-上防尘板；8-电机；9-电机支架；10-下防尘板

2 叶类采摘装置工作过程

叶类采摘装置具体工作过程如下：如图1所示行走机构1完成装置前后左右的移动，升降机构2完成采摘装置的上下移动，采摘装置3与收集装置4间通过吸叶管相连，采摘装置3中第一气缸传递水平于导轨的驱动力，第二气缸传递垂直于导轨的驱动力，从而树枝勾在第一气缸和第二气缸的作用下完成左右滑动和上下升降功能，通过树枝勾将树枝勾到树叶刷中间，通过树叶刷的连续相切旋转，使得树叶在扭力的作用下自然脱落，从第二挡板底部的锥形结构中滑落至升降台底部圆孔内，通过吸叶管吸到收集装置4中，完成叶片的采摘与收集。