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科技信息 博士·专家论坛 菠萝自动采摘机的设计与仿真 仲恺农业工程学院机电工程学院 施俊侠 张日红 朱敬贤 [摘 要]本文针对菠萝的生长特性及种植方式,分析比较菠萝传统采摘方法,拟定了菠萝自动采摘机的总体布局方案。主要研究采 摘机的动作机理,探讨采摘机的机械特性,设计了一种安装在拖拉机前端的自动采摘机,使用Pro/ Engineer 软件建立核心机构的三 维实体模型,并进行运动学和动力学仿真。 [关键词]菠萝 机构设计 自动采摘机 运动学和动力学仿真 菠萝(Pineapple)又称凤梨,属凤梨科,是多年生草本植物,味甘性 温,具有解暑止渴、消食止泻之功,为夏令医食兼优的时令佳果。作为菠 [1] 萝十大主产国之一 ,我国目前仍是采用传统的人工采摘模式,果农的 劳动强度大,采摘效率低。因此,我们根据菠萝的生长特点,可依靠拖拉 机的生产动力,设计自动收采机械,这不仅可以实现农业机械化,减轻 农民的劳动强度,提高菠萝采摘效率,同时为建设社会主义和谐新农村 具有重要的现实意义。 1.菠萝采摘机的工作原理 菠萝自动采摘机主要由机架部分、动力机械(驱动机械、采摘带动 机械)、升降部分、传动部分、采摘部分、输送果品部分组成,利用手扶拖 拉机作为行走驱动力。采摘机安装在手扶拖拉机车厢的前端,拖拉机向 前行走时,采摘机的椭圆式切刀在动力的驱动下进行菠萝采摘,采摘机 图3刀具升降机构示意图 装四把收割刀,一次收割四排果品,采摘后的波萝落在输送带上,通过 1、上升啮合齿轮2、下降啮合齿轮 3、拨叉 皮带输送到拖拉机的车箱内。 4、离合器5、支架 6、螺纹传动 7、滑动导轨 2.总体结构设计 8、花键轴 9联轴器 菠萝自动采摘机是根据菠萝果实生长的地方都在菠萝树的中心上 部,颈部较长,可利用剪刀将果实摘下且又不会伤害到果实;采摘机安 装在手扶拖拉机车厢的前端,拖拉机向前行走时,采摘机的圆盘式切刀 在动力的驱动下进行菠萝采摘,采摘后的波萝落在收集箱内,通过皮带 传动输送到拖拉机的车箱内。此机械具有机械化程度高、操作方便、成 本低、省时省力、采摘效率高、果品不易碰伤、使用寿命长、易于推广应 用等优点,其结构图如图1所示。 图4果品输送系统示意图 1、输送带Ⅰ2、转弯机输送带Ⅱ 3、链轮传动Ⅰ4、输送带Ⅲ5、导果板 6、链轮传动Ⅱ 7、带传动主动轮 2.1导果机构 导果机构主要由安装在支架上的导果板组成。菠萝成熟后果实比 图1采摘机的总体布局示意图 较重,而且果托的支承刚性差,导致果品摆向凌乱,不便于采摘刀具的 1、链传动Ⅰ2、输送带 3、导果板 切割。导果板的主要作用就是将摆向凌乱的果实在对其进行采摘前的 4、刀具升降机构 5、采摘机构6、联轴器 一次规则排列,经过导板后的果实基本上在一条直线上,采摘刀具前申 7、锥齿轮传动 8、链传动Ⅱ9、摩擦轮 时就可以轻易地分离果品与果托。 2.2采摘机构 采摘机构主要由锥齿轮、斜齿轮、滚动轴承、传动轴和链齿刀主动 轮等
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