摘 要：針對(duì)水果套袋技術(shù)季節(jié)性強(qiáng)，時(shí)效性高，勞動(dòng)強(qiáng)度強(qiáng)和危險(xiǎn)性高的特點(diǎn)。文章設(shè)計(jì)一種便攜式水果套袋機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、成本低廉，通過(guò)空心底桿可進(jìn)行高處作業(yè)，無(wú)需借助梯子，杜絕高處作業(yè)危險(xiǎn)，通過(guò)橡膠墊與截面為正方形的套環(huán)共同作用分袋。并采用橡膠繩自動(dòng)收縮結(jié)袋，不損傷果梗和果子，且作業(yè)期間無(wú)需撐袋，作業(yè)速度可達(dá)10個(gè)/min。

關(guān)鍵詞：套袋機(jī)械；自動(dòng)收縮結(jié)袋；安全

引言

中國(guó)果園面積1996年起呈現(xiàn)穩(wěn)定增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，1996-2012年，由855.3萬(wàn)公頃增至1214.0 萬(wàn)公頃，年均增速2.6%，總產(chǎn)量由8210萬(wàn)噸增至2.41億噸，年均增速12.3%[1]。

但中國(guó)水果的產(chǎn)品質(zhì)量較低，缺乏國(guó)際知名水果品牌，市場(chǎng)營(yíng)銷水平弱，這些不足導(dǎo)致中國(guó)水果出口的非成本價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力較弱，阻礙了水果出口國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的提高和出口規(guī)模的擴(kuò)大[2]。

水果套袋技術(shù)的主要是達(dá)到減少水果的農(nóng)藥污染、減少鳥(niǎo)害和蟲(chóng)害、改善水果色澤和外觀，達(dá)到提高水果等級(jí)、增加果農(nóng)收入的目的[3]。

我國(guó)果樹(shù)高度多為3米左右，人工高處作業(yè)時(shí)，需借助梯子等作業(yè)工具，且作業(yè)位置不固定，危險(xiǎn)性高，勞動(dòng)強(qiáng)度大。

目前市場(chǎng)上已有的一些塑膜套袋機(jī)械，其主要工作原理是利用膠棒粘力拉開(kāi)塑膜袋，用蓄電池通電加熱電熱絲來(lái)熔合塑膜袋完成果袋封口[4]。易造成封口不嚴(yán)，熔傷果梗的危害，且需多次重復(fù)撐袋，需人工借助梯子進(jìn)行高處作業(yè)，危險(xiǎn)性大。

綜上所述，文章設(shè)計(jì)一種便攜式水果套袋機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，通過(guò)空心底桿可進(jìn)行高處作業(yè)，無(wú)需借助梯子，杜絕高處作業(yè)危險(xiǎn)，并采用橡膠繩自動(dòng)收縮結(jié)袋，不損傷果梗和果子，且作業(yè)期間無(wú)需撐袋，作業(yè)速度可達(dá)10個(gè)/min。

1 便攜式水果套袋機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 便攜式水果套袋機(jī)的總體結(jié)構(gòu)

便攜式水果套袋機(jī)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

此便攜式水果套袋機(jī)由支撐機(jī)構(gòu)、操縱機(jī)構(gòu)和分離放袋機(jī)構(gòu)組成。支撐機(jī)構(gòu)支撐整個(gè)裝置的全部動(dòng)作；操縱機(jī)構(gòu)使套環(huán)沿立柱向上運(yùn)動(dòng)，由手柄、連接桿、圓盤(pán)和空心頂柱構(gòu)成；分離放袋機(jī)構(gòu)每次分離并放出一根新型膜袋，由立柱、橡膠墊、螺旋桿和頂蓋組成。

顯示屏相對(duì)于空心底桿可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，攝像頭與顯示屏之間采用無(wú)線傳輸方式。與該便攜式水果套袋機(jī)配套的新型膜袋如圖2所示。

該種新型膜袋由套環(huán)、橡膠繩和塑料袋組成，套環(huán)連接于橡膠繩，共4個(gè)，橡膠繩連接于塑料袋，拉動(dòng)套環(huán)可將塑料袋撐開(kāi)，圓形套環(huán)截面為正方形，邊長(zhǎng)為1mm。新型膜袋通過(guò)其4個(gè)套環(huán)分別套在4根立柱上，每次可套小于等于100個(gè)新型膜袋。

該種新型膜袋，橡膠繩自由狀態(tài)時(shí)，直徑為4-5mm，拉動(dòng)套環(huán)后，直徑最大可至6cm，滿足套袋時(shí)果梗為3mm以上，果子最大直徑為5cm以下的水果品種。

1.2 便攜式水果套袋機(jī)的工作原理

向上操縱手柄，通過(guò)空心頂柱使套環(huán)向上運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，套環(huán)擠壓橡膠墊使其變形，待第一個(gè)套環(huán)即將通過(guò)橡膠墊時(shí)，松開(kāi)手柄，第一個(gè)套環(huán)在橡膠繩拉力的作用下通過(guò)橡膠墊，橡膠墊恢復(fù)形態(tài)，并釋放能量，將后一個(gè)套環(huán)壓回。

操作人員林間操作時(shí)，套袋前，操作人員先將層疊好的新型膜袋套在套袋機(jī)中，套低處果子時(shí)，操作人員無(wú)需觀看顯示屏，將套袋機(jī)對(duì)準(zhǔn)待套果子，套高處果子時(shí)，操作人員通過(guò)顯示屏對(duì)準(zhǔn)待套果子，使待套果子沒(méi)入套袋機(jī)內(nèi)，將手柄向上推動(dòng)或提升，當(dāng)手柄提升過(guò)程中突遇助力，隨即松開(kāi)手柄。此時(shí)，新型膜袋釋放并套在果梗上，退出套袋機(jī)，即完成一次套袋過(guò)程。將套袋機(jī)對(duì)準(zhǔn)下一待套果子，如此循環(huán)。

2 主要部件設(shè)計(jì)

2.1 外殼的設(shè)計(jì)

外殼在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮其形狀對(duì)果子沒(méi)有碰撞損傷，不影響果子品質(zhì)，且質(zhì)量輕、強(qiáng)度高。基于上述考慮，外殼設(shè)計(jì)為直外徑為100mm，內(nèi)徑為90mm，高為100mm圓筒型，材料選用工程塑料，外殼內(nèi)底面十字方向，距中心32mm處，各有一直徑為6mm，高90mm的立柱，立柱頂部有一斜面。

2.2 操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

操縱機(jī)構(gòu)包括手柄、連接桿、圓盤(pán)和空心頂柱，需頻繁上下運(yùn)動(dòng)，故選用質(zhì)量輕、強(qiáng)度高的工程塑料。連接桿直徑為25mm，長(zhǎng)1000mm，于空心底桿內(nèi)，手柄直徑為25mm，長(zhǎng)160mm，便于把握，通過(guò)空心底桿中下部的缺口與連接桿連為一體。圓盤(pán)直徑為80mm，厚10mm，與連接桿頂部連為一體。圓盤(pán)十字方向，距中心32mm處，各有一直徑為7mm的圓洞?？招捻斪⊥鈴綖?mm，內(nèi)徑為7mm，高50mm，共4根，分別與對(duì)應(yīng)的圓洞同心。

2.3 分離放袋機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

分離放袋機(jī)構(gòu)包括立柱、橡膠墊、螺旋桿和頂蓋，如圖3所示。

分離放袋機(jī)構(gòu)的作用是在手柄一次提升或向上推動(dòng)時(shí)，僅釋放一個(gè)新型膜袋。套袋機(jī)每次釋放一個(gè)新型膜袋，通過(guò)如圖3所示的間距d、橡膠墊與截面為正方形的套環(huán)共同保證，且滿足1mm

T、T1、T2表示該套環(huán)此刻所受到的橡膠繩拉力；K、K1、K2、K3表示此刻該套環(huán)所受到的橡膠墊阻力；F表示迅速提升或向上推動(dòng)手柄時(shí)，傳遞到套環(huán)上的推力。

圖4為套環(huán)運(yùn)動(dòng)示意圖，4（a）表示手柄未操作時(shí)套環(huán)與橡膠墊之間的相對(duì)位置，此時(shí)套環(huán)僅受T作用。4（b）表示手柄迅速提升或向上推動(dòng)時(shí)，初始時(shí)刻套環(huán)和橡膠墊之間的相互作用，4（c）表示橡膠墊已被擠壓變形，此時(shí)套環(huán)與橡膠墊之間的相互作用，4（d）表示橡膠墊已恢復(fù)形態(tài)時(shí)，套環(huán)與橡膠墊之間的相互位置。

在套環(huán)通過(guò)空心頂柱作用向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，最上面的套環(huán)接觸橡膠墊，并擠壓橡膠墊，使橡膠墊變形。在最上面的套環(huán)即將通過(guò)橡膠墊時(shí)，手柄已松開(kāi)，最上面的套環(huán)通過(guò)橡膠墊后，橡膠墊釋放能量并恢復(fù)形態(tài)，將后一個(gè)套環(huán)推回，如此循環(huán)。

3 結(jié)束語(yǔ)

文章設(shè)計(jì)的便攜式水果套袋機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、成本低廉、安全，有較強(qiáng)的通用性和可操作性，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高套袋效率，

參考文獻(xiàn)

[1]國(guó)家統(tǒng)計(jì)局.http：//www.lwzb.cn.[2014-03-20].

[2]張磊.中國(guó)水果出口影響因素及競(jìng)爭(zhēng)力的研究[D].江南大學(xué)，2013.

[3]徐麗明，葛曉棠，張鐵中.水果果袋自動(dòng)撐開(kāi)機(jī)構(gòu)的研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2007，4：138-143.

[4]方漚鵬.水果套袋機(jī)械的關(guān)鍵技術(shù)研究[D].浙江理工大學(xué)，2011.

作者簡(jiǎn)介：孫亞平（1993-），女，四川成都人，重慶市西南大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，從事農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化研究方向。