398 打瓜捡拾机构的设计(SW)

打瓜捡拾机构的设计

摘 要:本课题需要重点研究的、 关键的问题是捡拾部件的设计，打瓜取籽机构在市场上有较 为成熟的机型，可以直接使用。当打瓜成熟以后，瓜皮颜色明显变白转黄并变软，瓜蒂收缩 凹陷时采收， 打瓜瓜皮比西瓜的瓜皮有韧性， 有较强的碰撞能力。 且打瓜的生长环境较恶劣， 一般是杂草丛生，地形起伏不平，打瓜成熟以后其大小不同等，所以对捡拾部件有较高的要 求，必须要有地面仿形机构。在设计捡拾部件时要充分考虑各种影响因素，保证收获机械的 正常运行。

关键词：打瓜；机械化；扎瓜齿

0 引言

农业机械化是农业现代化的重要内容，是先进的农艺技术和生物技术实施的载体。农机 与农业分工所带来的要素优化组合， 经济规模以及农机经营者的经济目标与农业机械化的发 展目标一致的运行机制，为高效率和大规模的机械化农业生产提供了基本条件。而机械化农 业相对于传统农业在改造恶劣的生产条件，高效能利用生态资源，吸收利用高新科技，抵御 自然灾害以及提高农业竞争能力和国际竞争力方面具有不可替代的优势。 在我国由农业大国 发展成农业强国的过程中，农业机械化是提高农业劳动生产率和农业竞争能力的核心要素。

新疆种植打瓜产量占全国种植打瓜总产量的 75%左右， 因此打瓜已成为我区主要的经济 作物之一，打瓜籽是重要的外贸商品，多年来在国际市场上供不应求。 主要销往西欧、北美、 中东、东南亚及港澳等地区，年出口量1～15 万吨，占世界贸易量的一半以上。

1 打瓜捡拾机构主要结构及工作原理

1.1 打瓜捡拾机构的结构

打瓜捡拾机构结构示意图如图1-1 所示：

1、机架底座

2、油缸

3、油缸护壳

4、梳瓜齿机架

5、轴承和轴承座

6、捡拾辊支撑轴

7、扎瓜齿上料板

8、破碎机构入料斗

9、捡拾辊齿圈

10、梳瓜齿 11、捡拾齿 12、齿圈三角铁 13、捡拾辊轴 14、轮胎 15、轮轴

图1-1 捡拾机构示意图

1.2 工作原理

该捡拾机构在作业之前，由人工或集条机将籽瓜捡拾铺放成条，作业时使用小马力拖拉 机作为动力，通过机架带动捡拾辊向前滚动。人工将籽瓜集拢到捡拾齿辊工作的幅宽内，籽 瓜被捡拾辊从地上扎起。 顺时针旋转， 当籽瓜运动至取瓜齿位置时， 籽瓜被梳瓜齿强行梳下， 沿接瓜板到脱籽机的进瓜口，在脱籽机内完成籽皮的分离。在运输时，通过油缸压力把仿形 装置置于捡拾辊底部，将捡拾辊升起，完成道路的运输。

2 主要零部件的设计

2.1 捡拾辊的设计

捡拾辊主要由捡拾齿、齿辊、仿形轮、轴、机架、梳瓜齿等装置组成。捡拾齿垂直并用 螺栓紧固在齿辊表面上。捡拾辊的转动由仿形轮提供动力，仿形轮和齿辊通过轴、轴承与轴 承座连接在一起。U 形架用螺栓和斜板连接在一起，取瓜装置固定在 U 形架顶端，取瓜装置 为梳齿状，与捡拾齿交错布置，可将扎起的打瓜强行与齿分离如图 2-1 所示。

图 2-1 捡拾辊

2.2 扎瓜齿的设计分析

扎瓜齿的尺寸主要由打瓜自身特点及其尺寸决定。打瓜因种植管理、灌溉模式、品种、 气候等因素，个体之间差异很大，其直径范围约为 160-200mm 之间。当扎瓜齿伸入到打瓜直 径一半时，随着机具的前进，打瓜将被扎起，既满足设计需求。使用较长的扎瓜齿，虽使打 瓜较易扎起，并且扎的比较牢固，但是缺点也是很大的，在捡拾齿运动到梳瓜齿位置时，会 不易被梳瓜齿梳起，而倒置打瓜被挤碎，粘连在扎瓜齿上。并且增加了整机质量及成本，若 扎瓜齿过于短小，虽便于将打瓜从梳瓜齿梳下，但是在捡拾的过程中，会有许多的打瓜不易 被扎起，降低捡拾辊的工作效率，增加农户的人工辅助工作量。

综合上诉情况所述，本设计考虑多种情况，最终将打瓜扎瓜齿长度控制在 190-210mm 之间最为合适。同时，扎瓜齿的直径选用也很重要，若扎瓜齿的直径多大，会增加捡拾辊的 机体重量，增加成本，在梳瓜的同时，会导致打瓜不易被脱落。若扎瓜齿的直径过小，虽然 减少了捡拾辊的重量，但是在捡拾的过程中，如果碰到坚硬的物体，如：石头、铁块等硬物， 会损坏捡拾齿的齿间与捡拾齿弯曲变形等情况， 故本设计捡拾齿直径的选取在 17-20mm 之间 为合适尺寸。

该捡拾齿结构简单、成本低、使用寿命长，能很好地将籽瓜扎起，送到脱籽装置，便于 后续脱籽作业。三维捡拾齿如图 2-2（a）、图 2-2（b）、图 2-2（c）、图 2-2（d）所示， 包括籽用瓜捡拾脱籽联合作业机的捡拾齿辊辊圈上安装的捡拾齿， 在捡拾齿辊辊圈上均布设 置捡拾齿安装孔，在安装孔上通过连接装置固接着捡拾齿，捡拾齿由扎瓜齿、齿座和齿座下 部的连接固定杆构成。

图 2-2 扎瓜齿（a） 图 2-2 扎瓜齿（b）

图 2-2 扎瓜齿（c） 图 2-2 扎瓜齿（d）

2.3 扎瓜齿的排列

扎瓜齿的排列主要受打瓜尺寸及产量的影响。扎瓜齿的排列遵循以下几个原则：

1)尽可能的减少使用扎瓜齿，可以减少扎瓜齿与硬物的碰撞几率。

2)扎瓜齿的排列顺序应该均匀排列， 主要是便于梳瓜装置在很小梳取力量下把打瓜梳下 脱落。

3)扎瓜齿间距与排列方式必须满足最小的扎起打瓜，减少捡拾辊的漏扎率，使人工能够 达到最少的捡拾工作量，降低劳动强度。综上所述，本设计采用圆周线性排列方式，齿间距 为 60mm，齿排间距为90-100mm 之间,如图 2-3 所示。

1、扎瓜齿

2、捡拾齿辊

图 2-3 捡拾辊

3 结束语

本课题首先通过利用三维设计软件 Solidworks，进行建模和装配，首先是零部件的三维 建模，在建模的过程中一定要注意零部件的尺寸要求，否则在装配的过程中会出现很严重的 问题。其次是一些标准零部件的选用，在标准库中进行精心挑选所需要的标件。然后就是对 零部件的装配，将设计好的零件和部件装配在一起构成打瓜捡拾机构的总装配，注意零部件 的尺寸间隙。

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