新型梳齿式摘花椒机的设计

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1、2015年9月农机化研究第9期新型梳齿式摘花椒机的设计张文斌(红河学院工学院，云南蒙自661100)摘要:目前，花椒主要依靠手工采摘，存在手指极易被椒树上的刺划伤、劳动强度大及生产效率低等问题。为此，设计了一种新型的梳齿式摘花椒机。该机借鉴了太极阴阳图的形状，设计出梳形的太极阴阳图状齿刀，采用梳齿和刀壳啮合的方式来剪断花椒果柄，利用自带果篼的方式有效提高了花椒的采摘效率。同时，采用嵌套的中空玻璃钢管作为支撑杆，使得刀头可以根据花椒树的高低来自由调节采摘高度，对刀头的整体运动采用了无线遥控方式，使得采摘过程方便快捷。实际采摘结果表明:该机可以有

2、效减少对花椒树的伤害，能大大降低椒农的劳动强度、提高花椒的采摘效率，值得进一步推广普及。关键词:摘花椒机;梳形齿刀;果篼中图分类号:S225．99;TS255文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)09－0147－04DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.09.033劳动强度。0引言1拟采用的方案比较花椒又称青花椒、狗椒、蜀椒、红椒、红花椒，分布于我国北部至西南。花椒果皮是香精和香料的原料，1)方案1:拟采用柔性机构与刚性机构的有机结种子是优良的木本油料，油饼可用作肥料或饲料，叶合，设计成一种可旋转的3爪机

3、构，3个爪头分别装有可代果做调料、食用或制作椒茶，也是干旱半干旱山刀片，可以快速切断果柄，3个爪由弹簧和铁丝来驱动区重要的水土保持树种。目前，采摘花椒基本上是靠爪的开合以及摘果头的旋转。同时，采用收缩式果手工采摘，花椒树上的刺划伤手臂是经常发生的事兜，果兜材料选择弹性织物，利用3个爪的结构在摘情。椒农大都用手指甲掐摘，劳动时间稍长，指甲缝花椒时撑开，如图1所示。在花椒的刺激下常常又痛又麻，加上花椒树全身长满刺影响作业，使采摘花椒的劳动非常辛苦。此前，曾有人尝试使用一些简单的摘花椒机，即类似加长剪刀［1］一样的工具来采摘高处不易够及的花椒，也有

4、用微［2］型圆盘锯子来锯断花椒果柄达到采摘花椒的目的，［3］还有像电动剪刀一样的花椒剪。这些机械虽然在一定程度上能保护手臂不被划伤，但其效率比手工采摘还低，而且容易伤及花椒树本身，造成来年花椒减产和花椒树的死亡，再加上没有自带果兜，使得收集花椒有一定的难度。本设计的目的和意义在于针对以往的摘花椒机的一些弊端设计出一种新型的梳齿式摘花椒机，可有效避免手指掐摘花椒带来的危害，同时在采集花椒时不图1三爪机构2)方案2:拟采用一种自带果兜式，可以提高花椒会剪断花椒枝叶，且采摘效率高，能有效降低椒农的采摘效率，刀头采用梳齿设计，在采集花椒时可以有收稿日

5、期:2014－09－11效减少对花椒树的伤害，而且可提高花椒的采摘效基金项目:云南省中青年学术带头人后备人才项目(2014HB026);云南省自然科学基金面上项目(2013FB062);红河学院中青率。摘花椒机的刀头采用梳齿和刀壳啮合的方式来年学术带头人后备人才项目(2014HB0205)剪断花椒果柄，如图2所示。作者简介:张文斌(1981－)，男，云南建水人，副教授，博士，(E－mail)georgezwb@sohu．com。3)方案3:拟采用一种摘花椒剪式，由两支剪臂、1·147·2015年9月农机化研究第9期个剪栓及1个张力弹簧构成。两

6、支剪臂由剪栓栓结在中，刀头包含刀壳、刀具、电机、无线接收电路、电池、一起，在其手把部位靠近剪栓的一侧装有张力弹簧，传动齿轮和轴承等部件;撑杆包含支撑杆和无线发射剪栓孔在收集斗的底部，剪栓的一端可以固定在剪栓模块。孔中;两支剪臂的剪刃相对向收集斗中心方向轻微扭2．1电机的选择转内收，如图3所示。电机作为本设计的原动力部件，起到至关重要的作用。按照实际生产需要，要求电机具有能耗低、占用空间小、转速慢等优点，而减速马达正好具备上述要求。减速马达选用了刚性铸铁箱体，所使用的齿轮表面经过了高频热处理，具有承载能力高、可靠耐用的特点，因此本设计选用直流减

7、速马达作为原动力。减速马达型号的确定:①确定机械的运转速度:本设计对电机的输出转速要求为60r/min。②根据速度计算齿轮减速马达的减速比。减速比=入力轴速度/出力轴速度=马达速度/机械要求速度=115。计算负载的力矩，根据这个力矩选择齿轮减速马达的出图2自带果篼机构力。参考齿轮减速马达厂家提供的“输出扭矩表”及实际的执行机构所需力，即刀具和刀壳的啮合以剪断花椒果柄的力，确定齿轮减速马达的型号为GM12－N20。最终所选直流减速电机基本参数为:电压6V;－3扭矩0．03N·m;功率0．189×10kW。2．2无线发射接收模块的选择在本设计中，

8、因为距离随时变动，花椒树本身枝图3摘花椒剪机构叶繁多，树上长满刺，不适合采用有线电能;而且有线4)方案4:拟采用一种多用途摘花椒机式，包括工电路的外置电路容易被花椒