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【摘要】针对现有大葱联合收获机夹持输送结构存在的生产效率低、可靠性差、收获质量差等问题，设计一种去土柔性夹持输送可计数结构。根据夹持输送的性能要求和大葱的生长环境特征，阐述了去土柔性夹持输送可计数结构和工作原理，并确定了大葱夹持输送结构参数。有去土功能的柔性夹持输送结构的输送带宽度115mm，输送带结构为橡胶带表层覆一层8mm厚的海绵，夹持高度距离葱的根部可调，去土装置安装在夹持输送装置底部中间位置，计数装置安装在夹持输送装置的底部且在去土装置的后方。经分析该研究对大葱减少夹持损坏、稳定输送、降低伤葱率、提高收获质量、便于统计大葱数量、提高大葱联合收获机整机性能具有重要意义。
【关键词】大葱联合收获机；夹持输送结构；根部去土；智能计数
【Abstract】In view of low efficiency，poor quality of poor reliability and Poor quality of the harvest for the existing green Chinese onion combine harvester，so design a counting and flexible clamping delivery structure of the onion harvester.According to the requirements of the gripping delivery performance and environment characteristics of green Chinese onion，this text works out the structural parameters for delivery structure of the green Chinese onion harvester.The width of the conveyor belt is 115mm，the structure of the conveyor belt is rubber belt with 8mm sponge attaching，the clamping height to the root is adjustable，the root eliminating device is installed in the middle of the delivery device，counting device is installed at the behind of the root eliminating device.By the analysis of this structure，it reduces clamping damage，conveys smoothly，improves harvest quality，easys to count green Chinese onion，improves the machine performance of the combined harvester，these are of great significance.
【key words】green Chinese onion combine harvester；clamp delivery structure；eliminate root soil；intelligent counting
【中圖分类号】S633.1；S225.92 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2017）33-0291-02
大葱是我国广泛栽培的调味蔬菜及经济作物，在蔬菜产业中占有很重要的地位。大葱生产环节中，收获环节用工量大、劳动强度高，并且当前机械化收获水平非常低，大部分还主要依靠人工收获，少部分地区使用大葱挖掘机，可以实现大葱挖掘 [1-3]。
夹持输送机构是大葱联合收获机的重要组成部分，它的主要任务是将大葱在挖掘铲挖掘后向上拔起，并向后输送，为下一步工序做准备[4]。
一、机构的设计及工作原理
1.大葱的种植模式
大葱主要种植模式有平畦和高垄种植两种方式。
2.结构的设计及工作过程
夹持输送机构是大葱收获机重要组成部分，它的输送不但保证大葱的收获过程不被损坏，而且影响整机的工作效率。由于大葱的根部是带土最多的部分，去土装置保证大葱收获过程中对大葱根部拍打去土，保证大葱收获的整洁度，同时新加的计数装置，能够对夹持的大葱计数，助于收获数量统计。
夹持力的大小是设计夹持输送机构最为关键的步骤，夹持力过大就会将夹持的大葱夹断且过小就会夹持不住，从而影响收获效率。鉴于此，本文设计一种自动张紧的夹持输送结构，结构如图2所示：
去土柔性夹持输送可计数结构由两个对称分结构组成，包括对齐板、毛刷、电机、转角螺栓、固定板、红外计数器、液压马达、驱动轮、水平输送部分、倾斜输送部分、防护罩、被动轮、夹持带、张紧弹簧等组成。
对齐板是一个折弯的钢板，固定在支架上，可以根据大葱种植深度进行调节位置，目的是方便对齐挖掘出的大葱根部便于后续操作。毛刷一共有两个分别反向转动，通过电机带动，垂直于大葱输送的方向对大葱根部的土进行清理，这样清理时不会将大葱扫倾斜。红外计数器，对输送的大葱进行计数，并将统计结果传输到人机界面。夹持带是保证大葱夹持无损的重要部件，为了使得大葱夹持过程中不被夹坏，夹持带采用橡胶带表层附了一层8mm厚的海绵，这样既可以保证夹持的刚性又可以保证夹持的缓冲。张紧机构和张紧弹簧的配合使用使得夹持输送机构能够自动张紧，这就可以保证大葱在夹持的过程中不会因为葱茎不一样掉落。
工作过程中，相邻的柔性夹持带轮通过挤压实现大葱的喂入作用，从而利于大葱平稳的进入夹持输送机构。大葱进入夹持输送机构后，会通过对齐板将大葱根部平齐，便于后续的根部去土，在张紧弹簧和张紧装置的共同作用下，使得大葱夹持可靠，运行平稳，并且红外计数器进行计数统计。 二、夹持结构参数的确定
1.张紧机构和弹簧组合结构
为了避免夹持力过大或者过小等问题，本装置加上了张紧机构和弹簧，通过二者的结合既能助于大葱夹住又不会夹断，结构如图3所示：
1.弹簧 2.张紧机构支架 3.固定杆 4.转辊
图3 张紧机构和弹簧结构图
Fig.3 Structure diagram of tensioning mechanism and spring
2.弹簧参数的设计计算
大葱自动收集的核心部件就是弹簧，因此弹簧设计的是本结构最重要的一步，基于大葱需夹持的葱白直径为最小为dmin=8mm、最大为dmax=45mm，因此需要从最小葱白直径到最大葱白直径进行弹簧参数计算。
根据最大和最小的葱白直径可以得知弹簧的形变量为：
在夹持最大径时候进行弹簧弹力计算，避免压力过大将大葱夹坏，可查大葱的最大挤压应力，根据公式：
其中，Fn为弹力，N；b为皮带（海绵）寬度，mm；d所夹持大葱的直径，mm；[σbs]最大挤压应力（大葱夹坏临界压力），Mpa，将参数代入上式（1）故计算得出弹簧弹力Fn。
根据胡克定律可得出弹簧的劲度系数，由（2）、式（3）得：
通过弹簧的劲度系数选择弹簧的丝径、螺距、圈数等参数。
三、试验结果及分析
将夹持输送机构安装现有的大葱联合收获机上，到大葱种植基地经过多次试验，并且对获得试验数据进行统计并分析，记录夹持输送机构的性能参数如表1所示：
在试验过程中结构可以平稳运行，输送过程安全可靠，且不会发生拥堵的现象。但是损伤率较高是由于机构的预紧力较大，从而使得大葱的茎秆被夹损。
四、结论
1）本文所设计的土柔性夹持输送可计数结构是大葱收获的关键部件。本结构可以对不同葱茎的大葱进行夹持输送，不损伤、不掉落。
2）加入的根部对齐装置和去土毛刷，可以将输送中的大葱进行根部去土保证了收获质量。
3）通过红外计数器，将收集大葱进行计数统计。
参考文献
[1]刘丹丹，高洪伟，王方艳，周建强.章丘大葱种植农艺及机械化生产技术[J].农业工程，2017，（01）：15-18+47.
[2]宋占奎，赵丽华，高文静.章丘大葱生产机械化调查与前瞻[J].山东农机化，2011，（S1）：43.
[3]彭帅，杨勇，陈龙，江志鹏.大葱种植与机械化收获分析[J].中国农机化学报，2017，38（09）：30-35.
[4]周凤波.4CS-1型大葱收获机输送夹持装置的研究[J].农业装备与车辆工程，2015，（02）：78-80.
[5]李青江，闵令强，孙志民，秦喜田.4CX-1型大葱收获机的优化设计[J].农业装备与车辆工程，2013，51（08）：63-67.
[6]沈亮，杨华，安红宇，等.胡萝卜收获机的设计[J].农机化研究，2015，37（11）：71-76.
[7]孙佑攀.挖拔式木薯收获机及其夹持输送机构的研究[D].海南大学，2012.
【关键词】大葱联合收获机；夹持输送结构；根部去土；智能计数
【Abstract】In view of low efficiency，poor quality of poor reliability and Poor quality of the harvest for the existing green Chinese onion combine harvester，so design a counting and flexible clamping delivery structure of the onion harvester.According to the requirements of the gripping delivery performance and environment characteristics of green Chinese onion，this text works out the structural parameters for delivery structure of the green Chinese onion harvester.The width of the conveyor belt is 115mm，the structure of the conveyor belt is rubber belt with 8mm sponge attaching，the clamping height to the root is adjustable，the root eliminating device is installed in the middle of the delivery device，counting device is installed at the behind of the root eliminating device.By the analysis of this structure，it reduces clamping damage，conveys smoothly，improves harvest quality，easys to count green Chinese onion，improves the machine performance of the combined harvester，these are of great significance.
【key words】green Chinese onion combine harvester；clamp delivery structure；eliminate root soil；intelligent counting
【中圖分类号】S633.1；S225.92 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2017）33-0291-02
大葱是我国广泛栽培的调味蔬菜及经济作物，在蔬菜产业中占有很重要的地位。大葱生产环节中，收获环节用工量大、劳动强度高，并且当前机械化收获水平非常低，大部分还主要依靠人工收获，少部分地区使用大葱挖掘机，可以实现大葱挖掘 [1-3]。
夹持输送机构是大葱联合收获机的重要组成部分，它的主要任务是将大葱在挖掘铲挖掘后向上拔起，并向后输送，为下一步工序做准备[4]。
一、机构的设计及工作原理
1.大葱的种植模式
大葱主要种植模式有平畦和高垄种植两种方式。
2.结构的设计及工作过程
夹持输送机构是大葱收获机重要组成部分，它的输送不但保证大葱的收获过程不被损坏，而且影响整机的工作效率。由于大葱的根部是带土最多的部分，去土装置保证大葱收获过程中对大葱根部拍打去土，保证大葱收获的整洁度，同时新加的计数装置，能够对夹持的大葱计数，助于收获数量统计。
夹持力的大小是设计夹持输送机构最为关键的步骤，夹持力过大就会将夹持的大葱夹断且过小就会夹持不住，从而影响收获效率。鉴于此，本文设计一种自动张紧的夹持输送结构，结构如图2所示：
去土柔性夹持输送可计数结构由两个对称分结构组成，包括对齐板、毛刷、电机、转角螺栓、固定板、红外计数器、液压马达、驱动轮、水平输送部分、倾斜输送部分、防护罩、被动轮、夹持带、张紧弹簧等组成。
对齐板是一个折弯的钢板，固定在支架上，可以根据大葱种植深度进行调节位置，目的是方便对齐挖掘出的大葱根部便于后续操作。毛刷一共有两个分别反向转动，通过电机带动，垂直于大葱输送的方向对大葱根部的土进行清理，这样清理时不会将大葱扫倾斜。红外计数器，对输送的大葱进行计数，并将统计结果传输到人机界面。夹持带是保证大葱夹持无损的重要部件，为了使得大葱夹持过程中不被夹坏，夹持带采用橡胶带表层附了一层8mm厚的海绵，这样既可以保证夹持的刚性又可以保证夹持的缓冲。张紧机构和张紧弹簧的配合使用使得夹持输送机构能够自动张紧，这就可以保证大葱在夹持的过程中不会因为葱茎不一样掉落。
工作过程中，相邻的柔性夹持带轮通过挤压实现大葱的喂入作用，从而利于大葱平稳的进入夹持输送机构。大葱进入夹持输送机构后，会通过对齐板将大葱根部平齐，便于后续的根部去土，在张紧弹簧和张紧装置的共同作用下，使得大葱夹持可靠，运行平稳，并且红外计数器进行计数统计。 二、夹持结构参数的确定
1.张紧机构和弹簧组合结构
为了避免夹持力过大或者过小等问题，本装置加上了张紧机构和弹簧，通过二者的结合既能助于大葱夹住又不会夹断，结构如图3所示：
1.弹簧 2.张紧机构支架 3.固定杆 4.转辊
图3 张紧机构和弹簧结构图
Fig.3 Structure diagram of tensioning mechanism and spring
2.弹簧参数的设计计算
大葱自动收集的核心部件就是弹簧，因此弹簧设计的是本结构最重要的一步，基于大葱需夹持的葱白直径为最小为dmin=8mm、最大为dmax=45mm，因此需要从最小葱白直径到最大葱白直径进行弹簧参数计算。
根据最大和最小的葱白直径可以得知弹簧的形变量为：
在夹持最大径时候进行弹簧弹力计算，避免压力过大将大葱夹坏，可查大葱的最大挤压应力，根据公式：
其中，Fn为弹力，N；b为皮带（海绵）寬度，mm；d所夹持大葱的直径，mm；[σbs]最大挤压应力（大葱夹坏临界压力），Mpa，将参数代入上式（1）故计算得出弹簧弹力Fn。
根据胡克定律可得出弹簧的劲度系数，由（2）、式（3）得：
通过弹簧的劲度系数选择弹簧的丝径、螺距、圈数等参数。
三、试验结果及分析
将夹持输送机构安装现有的大葱联合收获机上，到大葱种植基地经过多次试验，并且对获得试验数据进行统计并分析，记录夹持输送机构的性能参数如表1所示：
在试验过程中结构可以平稳运行，输送过程安全可靠，且不会发生拥堵的现象。但是损伤率较高是由于机构的预紧力较大，从而使得大葱的茎秆被夹损。
四、结论
1）本文所设计的土柔性夹持输送可计数结构是大葱收获的关键部件。本结构可以对不同葱茎的大葱进行夹持输送，不损伤、不掉落。
2）加入的根部对齐装置和去土毛刷，可以将输送中的大葱进行根部去土保证了收获质量。
3）通过红外计数器，将收集大葱进行计数统计。
参考文献
[1]刘丹丹，高洪伟，王方艳，周建强.章丘大葱种植农艺及机械化生产技术[J].农业工程，2017，（01）：15-18+47.
[2]宋占奎，赵丽华，高文静.章丘大葱生产机械化调查与前瞻[J].山东农机化，2011，（S1）：43.
[3]彭帅，杨勇，陈龙，江志鹏.大葱种植与机械化收获分析[J].中国农机化学报，2017，38（09）：30-35.
[4]周凤波.4CS-1型大葱收获机输送夹持装置的研究[J].农业装备与车辆工程，2015，（02）：78-80.
[5]李青江，闵令强，孙志民，秦喜田.4CX-1型大葱收获机的优化设计[J].农业装备与车辆工程，2013，51（08）：63-67.
[6]沈亮，杨华，安红宇，等.胡萝卜收获机的设计[J].农机化研究，2015，37（11）：71-76.
[7]孙佑攀.挖拔式木薯收获机及其夹持输送机构的研究[D].海南大学，2012.