全自动韭菜收割机的设计与研发

摘 要：小型韭菜收割机可以应用于多种场合，其集收割、捆绑、施肥等多功能于一体，具有体积小，操作简单，环保无污染等优点。在收割的同时，可以根据场地韭菜的密度而选择不同的档位，更换档位的同时，施肥流量也随着车速的改变而改变，体现了收割机智能化的特点。本项目集切割、捆绑、施肥与一体。主要由收割机构，传送机构，施肥机构和原地旋转机构构成。收割机构：由收割刀、凸盘以及电机配合收割，由推杆电机控制割刀的高度；传送机构：由两块旋转90度的小传送带与大传送带的结合，传送收割后的韭菜；施肥机构：本机构采用种植式施肥机的原理，将肥料桶与链条很好的配合；原地旋转机构：采用了滑移装载机的原理，可减少对韭菜的伤害。

关键词：多功能；收割机；环保；智能；便捷

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.09.204

1 引言

1.1 研究背景及意x

本产品其创新之处在于其集合自动收割、捆绑、施肥于一体，其一体化的设计很好地解决了手工方式耗时时间长、工作效率低、工作质量差等问题，大大满足了农业生产的需要。[1]传统的韭菜收割机仅仅支持收割技术，其工作方式比较单一，而我们的全自动韭菜收割机在此基础上添价了电机传输动力、自动捆绑、自动施肥等技术，使收割机的功能更加全面。 其次其项目成本低、效率高，有效地提高我国韭菜的加工质量和水平，将会在未来市场赢得先机，应用前景十分广阔。

1.2 研究现状分析

据了解，韭菜属于葱科多年生宿根蔬菜，适应性强，抗寒耐热，全国各地到处都有栽培，南方不少地区可常年种植。近年来，随着蔬菜生产机械化的快速发展，涉及韭菜的种植面积逐渐扩大并形成产业，这对于实现韭菜优质高效的周年供应具有非常重要的意义。[2]但是，相对于国外韭菜生产的全程机械化而言，国内很多地方设施韭菜的机械化水平仍然较低，机械应用的覆盖范围还不高，许多种植户在韭菜生产过程仍然使用大量的人工劳力，而随着劳动力紧缺、人工费用上涨，韭菜的生产成本迅速增加，急需设施韭菜的全程机械化生产技术。因此，全自动韭菜收割机有很好的开发市场，将来的需求量也一定很高，所以该收割机有很好的研发价值。

2 技术指标

3 机械结构设计

3.1 传送机构设计

在传送机构的设计过程中，我们采用了传送独立电机的动力传输方式，整个传送过程共用了三个电机，在调试的过程中，大大方便了传送带速度的调节，为了更好了调节韭菜传送的速度，以及传送过程中韭菜的损失。[3] 其中输送链条对轴的扭矩T=9550*（0.0733/24.72）=28.32N・m。

在小传送带的传送部分，有水平传送和旋转传送两种选择，但是，考虑到韭菜有一定质量，以及采用水平传送会增大其生产成本，因此我们最终选用了旋转传送的方法，利用两个旋转90度设计的传送带，利用传送带的速度以及传送带之间的摩擦，将收割后的韭菜很好的传送至大传送带上。输送带速度则应该按指定的蔬菜堆厚度使输送带单位时间内的韭菜输送量和机器收量相等而确定[4]。

式中

―机器前进速度（ m/s）；

―韭菜生产密度（株/）；

―割幅（ m）；

一输送带速度（ m/s）；

d―韭菜在输送带的夹持厚度（ mm）；

―为蔬菜在输送带上的集聚密度（m/s）；

输送带受力条件：

式中 m―蔬菜的质量（ kg） ；

r―输送轮的半径（ mm） ；

ω ―输送带轮的角速度（ rad /s） ；

g―重力加速度（）；

α ―输送带的倾角。因此有

又因

所以

当 cosα =1 时为最不利的情况，其最低极限值为

其中，为输送带的最低极限值。所以综上所述二级输送带的速度大于。

3.2 原地旋转机构设计

采用链轮与链条传动。链传动有许多优点，与带传动相比，无弹性滑动和打滑现象，平均传动比准确，工作可靠，效率高；传递功率大，

过载能力强，相同工况下的传动尺寸小；所需张紧力小，作用于轴上的压力小。

4 分析与结论

4.1 设计创新点

（1）全自动韭菜收割机操作简单，结构简单。

（2） 可实现自动收割，捆绑，施肥于一体，保证机械运行的高效性。

（3）一体机运行非常平稳，安全系数高。

（4）体积和质量都不大，成本低。

（5）市场上无同类产品，有较好的前景。

4.2 前景展望

相对于国外韭菜生产的全程机械化而言，国内很多地方设施韭菜的机械化水平仍然较低，机械应用的覆盖范围还不高，许多种植户在韭菜生产过程仍然使用大量的人工劳力，而随着劳动力紧缺、人工费用上涨，韭菜的生产成本迅速增加，急需设施韭菜的全程机械化生产技术。[7]

本产品的主要功能是对于韭菜的收割流程以及对韭菜进行施肥，在目前国内的市场，没有能够满足大众需要的韭菜收割机，而我们的收割机，面对的主要对象就是大众消费群体，其操作简单，制作成本较低，能够达到大众的消费观念。鉴于该产品功能强大，但是出售价格相对比较合理，因此，该产品有很好的应用前景，尤其在当今社会，随着工业4.0的到来，机械劳动渐渐的代替人工劳动，智能化的韭菜收割机更加会受到广大消费者的喜爱。

4.3 结论

全自动韭菜收割机设计理念是一切为了便捷、实用，保证使用者最大化利益。其中全自动的特点大大节约了人力资源，而且该装置通过运用收割机构、传送机构、施肥机构和原地旋转机构，实现了自动收割、捆绑、施肥功能。此外，独立电机动力传输机构也大大减少了故障的发生。但为了更好保证收割的质量，我们还需对整机进行大量的实地试验。

相比传统的收割装置，本文所设计的全自动韭菜收割机具有操作简单，功能多样化，工作效率高的特点。此外，目前市场上缺少同类产品。因此，全自动韭菜收割机具有很大的推广价值和应用前景，但在装置中我们还需更进一步改进，以确保设备最优化、农民利益最大化。

参考文献

[1]赵匀.农业机械分析与综合[M].北京：机械工业出版社，2009.

[2]周振和，吕维.韭菜种植技术[M].北京：清华大学出版社，2005.

[3]高国训.韭菜栽培与病虫害防治[M].天津：天津科技翻译出版公司，2009.

[4]高国训，靳力.韭菜生产关键技术百问百答（第2版）[M].北京：中国农业出版社出版社，2009.

[5]殷召学.氮磷钾对韭菜生理效应、营养品质及氮代谢关键酶的影响[D].河北农业大学，2005.

作者简介：宋立军（1981-），男，山东滨州人，讲师。