一种简易机械式菠萝采摘装置设计

朱义灯，胡利波，宋金波

（江西制造职业技术学院，江西 南昌 330095）

目前国内外菠萝采收作业主要以人工采摘，仅利用运送机械实现辅助搬送和运输。菠萝的采收是一项繁重的工作，如何实现菠萝的机械化采摘变得尤为重要。由于菠萝采摘季节性很强，每次果实收获的高峰期通常只有半个月左右，人工采摘短期内需要大量人力。采收时，果农戴上手套，根据果实大小和选准颜色后，用果刀切割。研究开发菠萝辅助采摘设备，对于缓解劳动力短缺，稳定采摘作业质量，减轻劳动强度，提高采摘生产效率有重要意义。

1 菠萝采摘机械结构设计

1.1 固定装置

图1 支撑板示意图

图2 固定管示意图

在采摘菠萝时采用重量较轻的不锈钢固定装置：支撑板（如图1所示）和四根不锈钢固定管（如图2所示）组成，支撑板规格采用外直径为260 mm，内直径为200 mm，与4根固定管相连接。

1.2 动力装置

通过对握力把手（如图3所示）的按压作用，将人手上的力传递给钢丝绳，带动切割镰刀运动，为镰刀提供动力来源，而且握力把手有杠杆作用，可以实现省力。

1.3 剪切装置

菠萝果实的剪切方式采用切割镰刀式，其形状如图4所示，通过钢丝绳的拉力作用，实现镰刀的运动，从而达到切割菠萝果实的目的。

图3 握力把手示意图

图4 切割镰刀示意图

（1）复位装置。本装置采用扭力弹簧（如图5所示）进行复位，切割镰刀运动时会拉动扭力弹簧；当动力装置撤销后，扭力弹簧会带动切割镰刀自动复位。

（2）简易机械式菠萝采摘装置结构图。简易机械式菠萝采摘装置结构由：切割镰刀、把手固定件、横杆、支杆与横杆连接件、握把、支杆、弯管与支杆连接件、弯管、钢丝及外套、底环、切割镰刀等组成，其结构如图6所示。

图5 扭力弹簧示意图

图6 菠萝采摘装置结构示意图

3 UG力学仿真

图7和图8是UG软件对关键零件切割镰刀和握力把手受力仿真分析结果。图7切割镰刀应力分布情况，应力分布主要集中在镰刀把手与钢丝绳接触的地方，装置工作时握力把手带动钢丝绳拉动镰刀，从而对菠萝茎进行切割。握力把手应力分布主要集中在把手孔与钢丝接触处如图8。

图7 切割镰刀应力分布

图8 握力把手应力分布

4 结语

（1）简易机械式菠萝采摘装置操作简单，设计结构紧凑，便于菠萝采摘，满足人因工程学。

（2）剪切镰刀UG仿真结果表明：应力分布主要集中在剪切镰刀把手与钢丝接触处，强度满足设计要求。

（3）握力把手UG仿真结果表明：应力分布主要集中在握力把手与钢丝绳接触处，强度满足设计要求。