酿酒葡萄收获机输送装置的设计

袁盼盼等

摘要：为了解决酿酒葡萄机械化收获作业的输送难题，设计了1种酿酒葡萄收获机输送装置，阐述了该装置的结构及工作原理。主要对装置的导轨结构、戽斗及驱动装置进行了设计；该输送装置采用导轨支撑双铰接输送链，戽斗收集采收的酿酒葡萄粒，并将其在双铰接链的带动下输送至料箱。

关键词：关键词：酿酒葡萄；农业机械；输送；收获

中图分类号：S225.99文献标志码： A文章编号：1002-1302（2014）10-0386-03

收稿日期：2014-01-16

基金项目：新疆生产建设兵团工业科技攻关计划（编号：2013BA009）；石河子大学高层次人才科研启动资金专项（编号：RCZX201123）。

作者简介：袁盼盼（1989—），女，河南周口人，硕士研究生，研究方向为现代机械设计。E-mail：ypp_shz@163.com。

通信作者：坎杂，教授，博士生导师，从事农业机械研究。E-mail：kz-shz@163.com。新疆地处我国西北边陲，位于35°～50°N之间，具有日照时间长、昼夜温差大、降水量少等特点，自然条件十分有利于葡萄的生长[1]，是世界优质葡萄产区之一，与法国波尔多、美国加利福尼亚州并称为世界葡萄的“天堂种植区”。据统计，2010年新疆地区酿酒葡萄种植面积为2万hm2[2]，到2012年已经超过4万hm2[3]。近年来，新疆地区酿酒葡萄种植规模在快速扩大，然而酿酒葡萄的收获还完全依靠人工，劳动强度大、生产效率低，尤其是近年来劳动力极其紧张、雇工困难等现状导致酿酒葡萄难以在最佳收获期内进行及时采收，从而制约了新疆地区酿酒葡萄产业的进一步发展。世界发达国家如美国、法国等已经实现了酿酒葡萄的机械化收获，且技术相对成熟，但由于地域性差异，酿酒葡萄栽培管理要求不同等，国外的收获机在新疆地区采收酿酒葡萄的适应性差。因此，研发适应新疆地区酿酒葡萄生长特点的酿酒葡萄收获机迫在眉睫，而输送装置是酿酒葡萄机的核心部件之一，其好坏既影响酿酒葡萄收获机的综合工作性能，又与种植用户的切身利益息息相关。本研究设计了1种双铰接链酿酒葡萄收获机输送装置，用于酿酒葡萄输送技术的研究。

1装置结构及工作原理

酿酒葡萄收获机输送装置由双侧对称的2条呈回形的双铰接输送链轨道组成，如图1所示，链轨道由双铰接链条8、导轨1、连接架10、戽斗2、挡板（4、7、9）、驱动装置3、出料口5等组成。如图2所示，双铰接链8包括走轮1和导轮4，走轮（导轮）通过走轮轴5（导轮轴3）设置在两侧连接板之间，走轮连接板2和导轮连接板7间通过铰接件6依次连接，走轮和导轮均可转动[4]。本设计将工业生产流水线传动部件的输送链条运用于农业机械中，运行平稳、可靠，结构简单，通过连接架10铰接在链条8上，依次间隔安装的柔性戽斗2受导轨1的控制，由轨道和双铰接链上的导轮保持链条在回转平面内按顺时针方向在轨道内运动。两侧的导轨底部向内侧平行收缩，两侧链条8上的柔性戽斗在安装时预设一定挤压力，两侧戽斗底部交错相接，如图3所示，两侧戽斗相互啮合，形成紧密的接料部分。此外，在两侧导轨上部的倾斜段均安装有驱动装置3，为两侧输送链运动提供动力。

工作时，收获机骑跨在某一葡萄行上，两侧导轨1分布在葡萄藤的两侧，两侧的柔性戽斗2紧贴葡萄藤两面，采收的酿酒葡萄颗粒在重力作用下向下运动并全部掉落至下方两侧的柔性戽斗内。动力由驱动马达提供，经驱动装置3驱动链运动，戽斗在双铰接链的带动下按顺时针方向向上输送，在输送过程中导轨的后侧安装护送挡板9向上延伸与顶部挡板4相连至出料口5，后挡板9、顶部挡板4与柔性戽斗摩擦接触，与柔性戽斗形成封闭空间，作用是使柔性戽斗在垂直向上输送时，戽斗内酿酒葡萄颗粒不掉落，直至输送至出料口；出料口延伸至料箱上方，保证酿酒葡萄颗粒落入料箱内，出料口橡胶接头6可在料箱倾倒物料时的起落运动碰撞后恢复原形。

2 关键部件的设计

2.1导轨结构设计

由图4可见，导轨由直段、圆弧段及倾斜段组成“回”形轨道， 由4 mm钢板焊接而成，导轨截面尺寸见图5，其中b=

72 mm，h=68 mm，b1=20 mm。导轨直段长度的设计根据酿酒葡萄收获机振动采收装置采收区的长度确定，振动采摘装置采收区域取决于振动工作肋条长度[5]，导轨直段长度为 2 000 mm。采用圆弧段可缩短输送路线，导轨圆弧段的设计以转弯工作时输送链工作平稳、葡萄颗粒不掉落为依据，在该装置设计中，转弯圆弧段的转弯半径为600 mm。

导轨上部直段采用倾斜设计，前低后高，目的是缩小整机体积，前端上部圆弧段的终止点低于振动分离装置的顶部，采用倾斜设计可满足与下方振动分离装置无干涉。倾斜角的大小直接影响葡萄粒落入料箱的效率，由图6可知，因输送链是自左向右运动，导轨上部直段是自右向左倾斜，葡萄颗粒在戽斗内向左侧倾斜集中，为了顺利落入出料口，导轨上部直段安装倾角应满足以下条件：

θ≤arcsinTF。

式中：T为葡萄颗粒与戽斗摩擦力，N；F为戽斗中葡萄颗粒重力，N。

导轨安装高度由葡萄串分布的最低位置确定，调研得知，为保证酿酒葡萄质量，酒厂要求酿酒葡萄串的最低高度为500 mm，而导轨的安装高度应确保葡萄全部被收集。在设计时，导轨的最低高度即前端导轨的竖直高度，临界高度为振动采摘装置中枢摆动梁的长度，则前端导轨最低高度 1 900 mm，后端导轨高度由导轨倾角确定，在满足要求的前提下，后端导轨高度越低越好；确定两侧导轨工作间距需要依据葡萄藤生长宽度及戽斗的形状尺寸。

2.2戽斗结构设计

戽斗作用是收集采摘的酿酒葡萄粒，在驱动装置的带动下运动，将酿酒葡萄输送至料箱，完成一个工作循环。相对于传送带式输送，戽斗式空间尺寸小，在垂直向上输送时，较传送带工作效果好。由图7可见，戽斗呈三角形的柔性戽斗，前端自三角顶点向下倾斜，落入三角形区域的葡萄粒滑入到长方形区域中。

戽斗承载量应满足实际承重要求，根据新疆地区酿酒葡萄单产计算戽斗尺寸参数，在不增大戽斗空间尺寸的前提下，

尽可能增大戽斗容积，在导轨圆弧段转弯工作时，为使葡萄颗粒不外泄，戽斗容积最佳充满系数为0.8[6]。戽斗材质选取食用型氨基甲酸酯材料[7]，且具有一定弹性，以减小葡萄下落接触时的冲击损伤。工作时，戽斗紧贴葡萄藤运动，为了减少与葡萄藤产生摩擦而造成戽斗不断磨损损伤，戽斗材质还应具有高强度、耐摩擦等特点。

戽斗安装通过连接架与双铰接链的中心连接，连接架如图8所示，戽斗与连接架通过两边的固定片连接，连接架安装在双铰接链的中心，每节双铰接链上安装1个连接架。整个运行过程中，戽斗与戽斗、戽斗与链条、链轮间不发生干涉，酿

酒葡萄颗粒不外泄。

2.3驱动装置

两侧轨道的倾斜段安装有2个驱动装置，用于驱动双铰链运动。如图9所示，驱动装置由驱动马达4、支撑架1、主动链轮3、从动链轮8、主动轴2、从动轴9及驱动履带5组成，主动链轮、从动链轮安装在支撑架内，通过驱动履带传动，驱动履带上设有多个拨爪，拨爪与双铰接链配合。马达输出的动力传递给驱动履带，由驱动履带上的拨爪来拨动输送链条，使链条在导轨中向前移动。从动轴两侧安装滑动轴承座，并将其安装在支撑架上的滑槽内，可通过调整从动链轮在滑槽内的位置，实现调节驱动履带的张紧度。

3结论

本研究设计了一种酿酒葡萄收获机输送装置，可以完成葡萄收集与输送作业，输送形式采用导轨支撑双铰接输送链，圆弧导轨缩短了输送路线。戽斗设计采用倾斜三角形的柔性戽斗，便于收集与两侧戽斗啮合。研究为葡萄收获机的进一步研究提供了基础资料。

参考文献：

[1]赵中华.新疆葡萄生产机械应用现状及发展方向[J]. 农业技术与装备，2008（4）：33-34.

[2]宋红. 新疆酿酒葡萄产业发展的特点[EB/OL]. （2011-02-25）[2014-01-01]. http：//www.bzetc.gov.cn/html/dcyj/2011-2/25/2011_02_25_536.html.

[3]韩雪瑶. 新疆谋划葡萄酒产业“钱景”[EB/OL]. （2012-12-31）[2014-01-01]. http：//news.iyaxin.com/content/2012-12/31/content_3756573.htm.

[4]姜中来. 一种双铰接输送链：中国，201220159441.2[P]. 2012-11-07.

[5]冯玉磊，坎杂，李成松，等. 基于振动原理的酿酒葡萄采摘试验装置的设计[J]. 江苏农业科学，2013，41（11）：404-406.

[6]李丙才，杨青年，颉振群.斗式提升机的设计[J]. 甘肃工业大学学报，2000，26（2）：24-27.

[7]吴清分.NEW HOLLAND公司VN 2080型高地隙葡萄收获机[J]. 农业工程，2013（1）：105-107.

戽斗承载量应满足实际承重要求，根据新疆地区酿酒葡萄单产计算戽斗尺寸参数，在不增大戽斗空间尺寸的前提下，

尽可能增大戽斗容积，在导轨圆弧段转弯工作时，为使葡萄颗粒不外泄，戽斗容积最佳充满系数为0.8[6]。戽斗材质选取食用型氨基甲酸酯材料[7]，且具有一定弹性，以减小葡萄下落接触时的冲击损伤。工作时，戽斗紧贴葡萄藤运动，为了减少与葡萄藤产生摩擦而造成戽斗不断磨损损伤，戽斗材质还应具有高强度、耐摩擦等特点。

戽斗安装通过连接架与双铰接链的中心连接，连接架如图8所示，戽斗与连接架通过两边的固定片连接，连接架安装在双铰接链的中心，每节双铰接链上安装1个连接架。整个运行过程中，戽斗与戽斗、戽斗与链条、链轮间不发生干涉，酿

酒葡萄颗粒不外泄。

2.3驱动装置

两侧轨道的倾斜段安装有2个驱动装置，用于驱动双铰链运动。如图9所示，驱动装置由驱动马达4、支撑架1、主动链轮3、从动链轮8、主动轴2、从动轴9及驱动履带5组成，主动链轮、从动链轮安装在支撑架内，通过驱动履带传动，驱动履带上设有多个拨爪，拨爪与双铰接链配合。马达输出的动力传递给驱动履带，由驱动履带上的拨爪来拨动输送链条，使链条在导轨中向前移动。从动轴两侧安装滑动轴承座，并将其安装在支撑架上的滑槽内，可通过调整从动链轮在滑槽内的位置，实现调节驱动履带的张紧度。

3结论

本研究设计了一种酿酒葡萄收获机输送装置，可以完成葡萄收集与输送作业，输送形式采用导轨支撑双铰接输送链，圆弧导轨缩短了输送路线。戽斗设计采用倾斜三角形的柔性戽斗，便于收集与两侧戽斗啮合。研究为葡萄收获机的进一步研究提供了基础资料。

参考文献：

[1]赵中华.新疆葡萄生产机械应用现状及发展方向[J]. 农业技术与装备，2008（4）：33-34.

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[4]姜中来. 一种双铰接输送链：中国，201220159441.2[P]. 2012-11-07.

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[6]李丙才，杨青年，颉振群.斗式提升机的设计[J]. 甘肃工业大学学报，2000，26（2）：24-27.

[7]吴清分.NEW HOLLAND公司VN 2080型高地隙葡萄收获机[J]. 农业工程，2013（1）：105-107.

戽斗承载量应满足实际承重要求，根据新疆地区酿酒葡萄单产计算戽斗尺寸参数，在不增大戽斗空间尺寸的前提下，

尽可能增大戽斗容积，在导轨圆弧段转弯工作时，为使葡萄颗粒不外泄，戽斗容积最佳充满系数为0.8[6]。戽斗材质选取食用型氨基甲酸酯材料[7]，且具有一定弹性，以减小葡萄下落接触时的冲击损伤。工作时，戽斗紧贴葡萄藤运动，为了减少与葡萄藤产生摩擦而造成戽斗不断磨损损伤，戽斗材质还应具有高强度、耐摩擦等特点。

戽斗安装通过连接架与双铰接链的中心连接，连接架如图8所示，戽斗与连接架通过两边的固定片连接，连接架安装在双铰接链的中心，每节双铰接链上安装1个连接架。整个运行过程中，戽斗与戽斗、戽斗与链条、链轮间不发生干涉，酿

酒葡萄颗粒不外泄。

2.3驱动装置

两侧轨道的倾斜段安装有2个驱动装置，用于驱动双铰链运动。如图9所示，驱动装置由驱动马达4、支撑架1、主动链轮3、从动链轮8、主动轴2、从动轴9及驱动履带5组成，主动链轮、从动链轮安装在支撑架内，通过驱动履带传动，驱动履带上设有多个拨爪，拨爪与双铰接链配合。马达输出的动力传递给驱动履带，由驱动履带上的拨爪来拨动输送链条，使链条在导轨中向前移动。从动轴两侧安装滑动轴承座，并将其安装在支撑架上的滑槽内，可通过调整从动链轮在滑槽内的位置，实现调节驱动履带的张紧度。

3结论

本研究设计了一种酿酒葡萄收获机输送装置，可以完成葡萄收集与输送作业，输送形式采用导轨支撑双铰接输送链，圆弧导轨缩短了输送路线。戽斗设计采用倾斜三角形的柔性戽斗，便于收集与两侧戽斗啮合。研究为葡萄收获机的进一步研究提供了基础资料。

参考文献：

[1]赵中华.新疆葡萄生产机械应用现状及发展方向[J]. 农业技术与装备，2008（4）：33-34.

[2]宋红. 新疆酿酒葡萄产业发展的特点[EB/OL]. （2011-02-25）[2014-01-01]. http：//www.bzetc.gov.cn/html/dcyj/2011-2/25/2011_02_25_536.html.

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[5]冯玉磊，坎杂，李成松，等. 基于振动原理的酿酒葡萄采摘试验装置的设计[J]. 江苏农业科学，2013，41（11）：404-406.

[6]李丙才，杨青年，颉振群.斗式提升机的设计[J]. 甘肃工业大学学报，2000，26（2）：24-27.

[7]吴清分.NEW HOLLAND公司VN 2080型高地隙葡萄收获机[J]. 农业工程，2013（1）：105-107.