新型高效自动包菜收获机设计

葛立君 王娜 王海艳

摘要：当前，包菜的种植面积越来越大，人工收获效率低下，不能满足对包菜收获的要求。因此，迫切需要一种机器来代替人工。本文所设计的新型高效自动包菜收获机能够做到适应性较广、效率高，并且一次即可完成包菜收割过程，包括采摘、切根、运输、去皮和装箱。

关键词：包菜;收获;高效

1 前言

我国包菜栽培的总面积规模相当宏大，包菜在全国各地种植普遍，是东北、华北等地区的主要蔬菜之一，占据了全国包菜种植总面积的55%。尽管中国包菜的栽培总面积非常广阔，不过目前包菜的栽培对象仍然是以个体居多，基本上采用人工收获，劳动强度大，生产效率低下。另外由于包菜的分布规模相对较小、且分布地比较零星，需要包菜收获机适应多种不同类别的环境。此外，因为包菜的种类不同，其几何形状和物理特性差异也较大，所以即使相同种类的包菜也会因多种因素的影响，长成后的几何形状也有较大偏差。这就需要人们在进行包菜收割机械的设计过程中，充分考虑到包菜的特殊物理特性和几何形状，以便设计出适应性较强的包菜收割机械。

2设计要求及目标

中国的包菜收获机械化程度较低，由于农村农业剩余劳动力人口逐步向其它行业迁移和人口的老龄化，农村农业剩余劳动力逐渐变少，劳动生产成本日益增加，导致我国包菜机械化收获处于空白状态。所以，进一步提高包菜作业效能、降低工人劳动强度、增加生产效益，对发展和研制包菜收获机有着迫切的现实意义。在现代机械化农业较普遍的年代，人们急切的需要一个可以取代人工来进行包菜收获的农业机器。

为了使包菜收获机能够更好的融入多种工作环境中，使用小型拖拉机进行牵引，采用悬挂回转式拔取装置进行采摘。实现适应性广、工作效率高，一次可完成包菜收获过程中采摘、切根、运输、去皮和装箱。该包菜收获机的使用，將会更进一步地适合目前包菜栽培模式，并且大大降低了生产成本，更易于被广大种植户所接受。

3工作原理

设备工作时，以悬挂方式牵引收获机前进，由驱动发电机带动输送机构的运动并给传动系统供给输送动力，驱动包菜拔取装置，将包菜从土壤中拔出并进行输送。在包菜收割过程中，夹持的皮带可按照包菜大小调节相对间距，将包菜收获并进一步输送。将包菜输送到去皮滚轮。在运输过程中，由圆盘形切刀剪除包菜根部，切断高度可根据切刀螺钉调整，然后经传送机构将输出的包菜进入传送带，与去皮滚轮对接。经输送机构输送的包菜进入传送带与去皮滚轮接触。去皮滚轮经由主机架提供的动力持续旋转，将包菜外皮去除。结束后落入收集箱内，从而完成包菜的收获过程。

4新型高效自动包菜收获机总体方案设计

新型高效自动包菜收获机主要由主机架、悬挂回转式拔取输送装置、切根装置、传送装置和收集箱组成。

4.1 拔取输送装置的设计

拔取输送装置主要由支架、夹持皮带、主动滚轮、从动滚轮、驱动电机、传动轮和弹簧等组成。作用是将包菜输送至横向传送带中。输送过程中，包菜与夹持皮带相对静止，起到同步输送作用。在传动轮和弹簧的相互作用下，两皮带可以调整不同的张紧程度，以适应不同种类和大小的包菜。根据甘蓝种植情况，苏甘25号甘蓝的直径大小一般为250～280mm，因此设计的输送带入口间距d=260mm较为合适。选择弹簧系数1000N/m的弹簧，经由皮带的夹持会更加稳定，不会出现包菜根茎倾斜的情况，也使得后续切根过程中变得更加稳定，避免包菜在输送过程中滚落。驱动电机连接主机架进行驱动，机架主要起到固定和装置保护作用。拔取输送装置如图1所示。

4.2 切根装置的设计

切根装置由圆盘形刀片、切割挡板、小型电机、切刀螺钉组成。整体作用就是切断包菜的根茎。圆盘形切刀可以切断较粗植物的根茎，比较适合切割包菜。切割挡板起到固定刀片和整体固定的作用。切刀螺钉可以调节切割高度，使其适应性更广。切根装置如图2所示。

4.3 传送装置的设计

传送装置由传送带、装箱斗、连接件、传送转轴、去皮滚轮组成。当包菜由拔取传送装置输送过来之后，进行进一步的输送。传送装置如图3所示。

4.4 主机架

主机架由发动机、控制发动机、油箱、座椅、轮胎、前桥等结构组成，主要起牵引、驱动作用，控制整个机器运作。

包菜收获机总体结构如图4所示。

5结束语

近年来由于人力成本增加，人口老龄化等现象日益严重，对于有一种适应多个地区、多种土地类型的包菜收获机的需要是非常有必要的。不但能够大大提高效率，还能够增加效益。因此，该设计的应用前景较为广阔。

参考文献：

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基金项目：2021年校级大学生创新创业计划项目;项目名称：新型高效自动包菜收获机（202113320218）。

作者简介：葛立君，汉族，男，山东省日照市，2000.10，本科，学生，机械设计制造及其自动化。