紅棗收獲機-彈指式小型紅棗撿拾機的設(shè)計（含CAD圖紙和三維模型）,紅棗,收獲,彈指,小型,撿拾,設(shè)計,CAD,圖紙,三維,模型
屆畢業(yè)設(shè)計
彈指式小型紅棗撿拾機
設(shè)計說明書
學(xué)生姓名
學(xué) 號
所屬學(xué)院
專 業(yè)
班 級
指導(dǎo)教師
日 期
機械電氣化工程學(xué)院制
前 言
紅棗是我國廣泛種植的特色林果，其種植面積和產(chǎn)量占全世界的 99％。紅棗中含有豐富的蘆丁、環(huán)磷酸腺苷，能夠防止和治療心腦血管疾病，具有抗過敏作用，抑制癌細(xì)胞生長并促進癌細(xì)胞轉(zhuǎn)化成正常細(xì)胞的功能，其經(jīng)濟價值和藥用價值極高。新疆地處歐亞大陸腹地，干旱少雨，日照長，光熱資源豐富，晝夜溫差大，適宜栽培品質(zhì)優(yōu)良、產(chǎn)量高的紅棗。近年來，新疆紅棗的種植面積不斷增長，目前新疆紅棗的種植面積近26.7萬平方千米。但紅棗的收獲主要依賴于人工，勞動強度大、效率低、成本高，且收獲季節(jié)多與棉花等其它經(jīng)濟作物收獲期重合，導(dǎo)致雇工極其困難，不能適時收獲，造成不必要的損失。隨著紅棗規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，依靠人工收獲已不能滿足紅棗產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的需求，實現(xiàn)紅棗機械化收獲已是紅棗產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢。
關(guān)鍵詞：紅棗；機械化；采收
目 錄
1緒論 1
1.1課題研究的意義 1
1.2國內(nèi)外現(xiàn)狀及分析 1
1.3.研究的內(nèi)容和方法 2
2彈指式紅棗撿拾機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 2
2.1總體設(shè)計方案 2
2.2各個主要部件的結(jié)構(gòu)示意圖及其功能 3
2.2動力的選擇 5
2.3設(shè)計要求 5
2.4設(shè)計方案 5
3彈指式紅棗撿拾機的零件設(shè)計 5
3.1 計算撿拾棍帶輪直徑及轉(zhuǎn)速 5
3.2 V帶的選取 6
3.3 V帶線速度的檢驗 7
3.4 計算中心距及基準(zhǔn)長度 7
3.5計算A型普通v帶根數(shù) 8
3.6求作用在帶輪軸上的壓力 8
3.7計算帶傳動作用在軸上的力（簡稱壓軸力） 9
3.8 撿拾裝置帶輪結(jié)構(gòu)參數(shù) 9
3.9撿拾裝置軸與齒輪的計算 10
總結(jié) 16
致 謝 16
參考文獻 18
塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計
1緒論
1.1課題研究的意義
據(jù)史料記載，棗是原產(chǎn)中國的傳統(tǒng)名優(yōu)特產(chǎn)樹種。經(jīng)考古學(xué)家從新鄭斐李崗文化遺址中發(fā)現(xiàn)棗核化石，證明棗在我國已有8000多年歷史。
隨著紅棗的種植面積的增加，紅棗的機械化作業(yè)在紅棗栽培中的重要性逐漸凸顯。依據(jù)最近幾年新疆林果業(yè)發(fā)展的態(tài)式分析，新疆果樹種植每年以10%的速度遞增，由于林果業(yè)的快速發(fā)展，各地已形成了較大的種植規(guī)模，每到收獲季節(jié)需要投入大量的勞力來完成水果采收。可以預(yù)見到，再過3～5 年，新種植的果樹進入盛果期后, 水果采收作業(yè)將會出現(xiàn)因勞動力短缺、采收不及時，而直接影響果品質(zhì)量和造成大量損失的問題。這是因為，水果采摘是一項勞動投入量很大的作業(yè)，有些水果因成熟期不一致，需要多次采摘才能完成收獲；另外，水果收獲是在離地面有3～5 m高的空中作業(yè)，以上原因決定了水果采摘是一項費時、費工、費力的作業(yè)。人工采收水果的速度緩慢，大面積發(fā)展水果種植時，必須要依靠機械化來提高采摘效率。彈指式紅棗收獲機械的研究，就是針對疆內(nèi)紅棗的采摘要求自主研發(fā)的采摘機械，紅棗的機械化收獲對提高收獲效率, 降低收獲作業(yè)成本, 做到適時收獲, 提高采凈率都有很大的幫助。
1.2國內(nèi)外現(xiàn)狀及分析
根據(jù)全國各地調(diào)查資料顯示，目前我國的水果機械化還只是停留在節(jié)水滴灌、灌溉施肥一體化、包裝保鮮等有限的幾個工序上，在清洗、分級中偶有使用，而水果采摘機械還是很少。我國的水果采摘機械種類很少，大型的機械化設(shè)備使用率很低，只有少量的半自動機械在使用。
到本世紀(jì)初，我們國家雖然紅棗的種類很多，種植面積大。但是對于機械化采摘紅棗的技術(shù)還是比較少，機械化作業(yè)水平很低，需要注入新的采摘機械。
新疆農(nóng)墾科學(xué)院機械裝備研究所研制的紅棗收獲機。這是新疆首臺用于紅棗采摘的收獲機。該機全稱是“4YS－24紅棗收獲機”，使用東方紅400型拖拉機驅(qū)動；機械手臂在液壓控制操作下，可以上下、左右、前后、高低靈活運動，準(zhǔn)確地鉗住紅棗樹干并進行低頻振動。大型的采摘機械多為震搖式，震搖式采摘采摘時沒有選擇性，容易把樹枝樹葉等搖落，不適用于采摘高大的紅棗樹[1]。
國外對水果機械化收獲技術(shù)的研究較多，機械采收在美國、西班牙、俄羅斯、意大利、英國、德國、丹麥、匈牙利等國家的果園應(yīng)用較為普遍。目前, 機采量較大的果樹作物有蘋果、葡萄、甜橙、桃、李、杏、櫻桃、越桔、油橄欖、核桃、扁桃等。他們采用的機械收獲方法主要有：震搖法、梳刷法、撞擊法、水力法、半機械化采收等方法[2]。但是，針對紅棗收獲的采摘機械比較少。
對于紅棗撿拾機可以參考打瓜的撿拾裝置[3]。國外的打瓜撿拾裝置的結(jié)構(gòu)主要有幾種，一種是根據(jù)打瓜長度設(shè)計的臂架結(jié)構(gòu)的收割撿拾器，前進作業(yè)時上下浮動將打瓜從地上檢起，進人輸送裝置；第二種是圓盤狀的結(jié)構(gòu)，根據(jù)打瓜的大小在圓盤兩側(cè)加裝斜凸出的擋板，在工作時利用擋板和圓盤轉(zhuǎn)動的慣性力將打瓜撿拾起；另外一種結(jié)構(gòu)是一種圓筒型式的撿拾裝置，根據(jù)打瓜的大小在圓筒外壁上加裝幾塊板狀或棍狀的挑撥齒結(jié)構(gòu)，工作時，圓筒旋轉(zhuǎn)，附帶著挑撥齒做圓周運動，靠慣性力將打瓜撿拾起來送人輸送裝置，同這兩種結(jié)構(gòu)相似之處是根據(jù)打瓜大小設(shè)計的圓筒型結(jié)構(gòu)內(nèi)凹的裝置。在后期的發(fā)展中，撿拾裝置的結(jié)構(gòu)由原來的檔板式的撿拾板改進為柵欄狀的結(jié)構(gòu)，靠撿拾輥和擋板撿拾打瓜[4]。
國內(nèi)的打瓜撿拾裝置的結(jié)構(gòu)，一種是機架中部的滾筒上均布設(shè)置拾瓜裝置；另一種是在撿拾輥上均布扎瓜齒型結(jié)構(gòu)，打瓜撿拾起來之后由后面的瓜齒分離器將打瓜和齒輥分開，打瓜進入輸送裝置。從結(jié)構(gòu)上分析，打瓜機結(jié)構(gòu)由靠慣性力撿拾的刮板型和夾持型向檢拾輥上加裝扎瓜齒型發(fā)展，由于扎瓜齒能夠?qū)⒐侠卫卧5]。
1.3國內(nèi)外紅棗撿拾機械的存在的問題
首先，現(xiàn)在國內(nèi)的紅棗收獲機暫還在發(fā)展階段，把紅棗從棗樹上震搖下來現(xiàn)在可以實現(xiàn)機械作業(yè)，但是在紅棗落地以后主要還是依靠人工撿拾，這樣的不利因素是在人工緊缺的時候紅棗不能及時收獲入庫并進行加工，會造成果品品質(zhì)大幅下降，造成不必要的經(jīng)濟損失。
其次，紅棗撿拾機械不同于打瓜撿拾機械，打瓜撿拾對于打瓜表面由機械造成的傷害沒有要求，而紅棗在撿拾過程中應(yīng)該將機械損傷將為零，所以不能采取扎取式進行撿拾。為了減小收獲對紅棗的機械損傷，應(yīng)該采取彈指式撿拾收獲。彈指式是仿照人的指頭進行作業(yè)，不會對紅棗造成機械損傷[6]。
因此本文針對上述問題，設(shè)計彈指式紅棗撿拾機，即可以降低勞動力的投入，解放人力資源。已達到再投入降低的同時，讓紅棗的產(chǎn)值達到最大化的目的。
1.4研究的內(nèi)容和方法
根據(jù)我國紅棗收獲機械的發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問題以及種植戶的更高要求，設(shè)計出一款實用性很強的彈指式紅棗撿拾機。
設(shè)計彈指式紅棗撿拾機的整體結(jié)構(gòu)，主要由動力源、傳動裝置、彈指式撿拾裝置、裝載裝置、行走膠輪、雜物清理裝置等組成。拖拉機提供動力，通過聯(lián)軸器與減速器連接，為撿拾裝置提供動力。
2彈指式紅棗撿拾機的結(jié)構(gòu)設(shè)計
2.1總體設(shè)計方案
彈指式紅棗撿拾機的設(shè)計需要充分發(fā)揮機械的特性，最大限度的利用機械結(jié)構(gòu)對紅棗進行采集并且保證收獲的紅棗質(zhì)量和采凈率。機械化收獲是整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)里的重要部分。所以紅棗采集的技術(shù)的研究是刻不容緩。
根據(jù)網(wǎng)上信息的搜索，結(jié)合實際情況本機械的基本要求是：減少對果實的機械損傷；提高采集裝置承接的效率；傳動裝置要配套和采摘機械相互協(xié)調(diào)。
紅棗撿拾機模型如下圖：
圖2-1 紅棗撿拾機模型
工作原理：該彈指式紅棗撿拾機其掛在拖拉機前配重處，拖拉機推動其前進，地輪帶動撿拾棍轉(zhuǎn)動，撿拾棍上的是彈指對地上的紅棗施加力，紅棗由于力的作用彈入撿拾機機殼內(nèi)，進入機殼內(nèi)的半圓槽體后，由絞龍將紅棗持續(xù)輸入到槽體左側(cè)，由槽體的漏口出進入紅棗送裝置，該輸送裝置為刮板式輸送器，最終通過輸送裝置將紅棗輸送至紅棗的盛放車斗內(nèi)，至此完成紅棗的撿拾。
2.2各個主要部件的結(jié)構(gòu)示意圖及其功能
2.2.1彈指式撿拾器
圖2-2 彈指式撿拾器正視圖
圖2-3 彈指式撿拾器左視圖
該裝置為彈指式撿拾器，它的工作原理為由地輪傳動為其提供動力，其轉(zhuǎn)動方向與地輪轉(zhuǎn)動方向一致，工作時彈指會有一定得入土深度，利用彈指的彈性勢能將紅棗彈起并進入撿拾機的殼體內(nèi)。
2.2.2側(cè)向傳輸裝置
圖2-4 側(cè)向傳輸裝置
該裝置為螺旋推送裝置，其工作原理為旋轉(zhuǎn)的螺旋葉片將物料推移而進行螺旋輸送機輸送，使物料不與螺旋輸送機葉片一起旋轉(zhuǎn)的力是物料自身重量和螺旋輸送機機殼對物料的摩擦阻力。
2.2.3刮板式輸送器
圖2-5 刮板式輸送器
刮板式輸送器輸送時紅棗從下端送入，由回旋的刮板將物料刮送升運，在外殼上端經(jīng)排料口卸下紅棗。卸下的紅棗最終進入車斗內(nèi)。
2.2.4地輪
圖2-6 撿拾器地輪
上圖為彈指式紅棗撿拾機的地輪，它的功能為支撐整個機器。其次還可以起到仿形裝置的作用，解決田間地勢不平的問題。
2.2動力的選擇
該撿拾機械是與拖拉機進行配套，將撿拾機械配合于拖拉機的前配重插孔處[7]。撿拾動力來源于地輪傳動，當(dāng)拖拉機前進時推動彈指式紅棗撿拾機前進，地輪也隨之轉(zhuǎn)動，動力的大小是由拖拉機推動彈指式紅棗撿拾機在田間的行使速度決定的，地輪的轉(zhuǎn)速高，帶動的撿拾輥的帶輪也轉(zhuǎn)速高。
2.3設(shè)計要求
（1）由于田間作業(yè)場地的約束，本設(shè)計應(yīng)該盡量小巧緊湊
（2）各個零件之間盡量不采用焊接及剛性固定，便于零件的更換及修理
（3）制造材料應(yīng)該合理選取，節(jié)約成本
（4）機器操作性要強，操作簡單，便于使用
2.4設(shè)計方案
（1）對機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)以及輸送機構(gòu)進行運動尺寸計算；
（2）根據(jù)田間實際作業(yè)需要設(shè)定彈指式紅棗撿拾機的尺寸；
（3）進行各個傳動軸及齒輪的設(shè)計計算；
（4）進行紅棗傳輸方案的確定。
3彈指式紅棗撿拾機的零件設(shè)計
3.1 計算撿拾棍帶輪直徑及轉(zhuǎn)速
設(shè)定撿拾機行駛速度為0.8m/s，地輪直徑為210mm，地輪軸上的帶輪直徑為180mm。
地輪連接的皮帶輪與撿拾棍帶輪的傳動比為1/3。
則地輪周長為
則地輪轉(zhuǎn)速為，即
因為，根據(jù)
所以
則取，則
所以， 取帶輪直徑為63mm
3.2 V帶的選取
撿拾棍與地輪傳動的連接形式為V帶傳動如下圖
圖3-1 V帶傳動示意圖
根據(jù)查表得輪胎與干燥的土路摩擦系數(shù)為0.025-0.035，與沙地的摩擦系數(shù)為0.100-0.300，與濕的土路的摩擦系數(shù)為0.050-0.150。設(shè)彈指式紅棗撿拾裝置與地面的
壓力為2000N，根據(jù)現(xiàn)實情況選取取,則根據(jù)公式
（3-2）
取地輪功率為
V帶速度為= （3-3）
計算帶輪功率
（3-4）
（由下表得工作情況系數(shù)K=1.1）
表3-1 工作情況系數(shù)
載荷性質(zhì)
工作機
原動機
電動機（交流啟動、三角啟動、直流并勵）、四缸以上的內(nèi)燃機
電動機（聯(lián)機交流啟動、直流復(fù)勵或串勵）四缸以下的內(nèi)燃機
每工作小時數(shù)
載荷變動很小
液體攪拌機、通風(fēng)機和鼓風(fēng)機（7.5kW）、離心式水泵和壓縮機、輕負(fù)載輸送機
<10
1016
>16
<10
1016
>16
1.0
1.1
1.2
1.1
1.2
1.3
根據(jù)， ，確定選用A型普通v帶
3.3 V帶線速度的檢驗
m/s 合適 (3-5)
3.4 計算中心距及基準(zhǔn)長度
初步選取中心距 (3-6)
取360mm符合0.7（D1+ D2）
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