萬(wàn)勇 徐文娟 劉波 羅安妮

四川省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究設(shè)計(jì)院，四川成都

近年來(lái)，我國(guó)水果產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，水果種植面積和產(chǎn)量均躍居世界第一[1-2]。雖然我國(guó)在種植面積、產(chǎn)量上躍居世界第一，但是隨著人們生活水平的提高，對(duì)水果的需求已從“產(chǎn)量時(shí)代”跨入“質(zhì)量時(shí)代”，追求優(yōu)質(zhì)果品、保健果品、無(wú)公害果品已是時(shí)代的潮流。而水果套袋則已成為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高檔果品和綠色果品的一項(xiàng)必要配套技術(shù)[3]。

我國(guó)果樹(shù)高度多為3 m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[4]。目前，市場(chǎng)上已有的一些手持式套袋機(jī)，并不適用于高空作業(yè)或大直徑水果的套袋作業(yè)。

綜上所述，本文設(shè)計(jì)了一種輕簡(jiǎn)型水果套袋機(jī)構(gòu)，其機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，通過(guò)空心桿可完成高處作業(yè)，并采用新型果袋，袋口收縮比大，可用于大直徑水果套袋，簡(jiǎn)化套袋過(guò)程，實(shí)現(xiàn)快速連續(xù)套袋作業(yè)。

圖 1 套袋機(jī)總體結(jié)構(gòu)

1 輕簡(jiǎn)型水果套袋機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 輕簡(jiǎn)型水果套袋機(jī)的總體結(jié)構(gòu)

輕簡(jiǎn)型水果套袋機(jī)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

該輕簡(jiǎn)型水果套袋機(jī)由支撐機(jī)構(gòu)、操縱機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)和存袋機(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)使連桿機(jī)構(gòu)上下擺動(dòng)，由搖柄、拉桿構(gòu)成；連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)果袋取出、開(kāi)口、縮口，由連桿、拉袋桿和拉繩桿組成；存袋機(jī)構(gòu)存放果袋并輔助連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)果袋開(kāi)口，由擋板、掛袋桿、壓板、限位片和袋盒組成。

與輕簡(jiǎn)型水果套袋機(jī)配套使用的新型果袋如圖2所示。

該新型果袋袋體采用無(wú)紡布，在袋口處卷邊，卷邊內(nèi)設(shè)有兩條拉繩，拉繩末端分別與袋口邊緣的拉孔連接，拉動(dòng)拉孔帶動(dòng)兩條拉繩向反方向運(yùn)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)袋口收縮完成封袋。

該新型果袋因采用無(wú)紡布袋體和拉繩縮口，可實(shí)現(xiàn)袋口的大比例收縮，不僅適合于小型水果的套袋，在較大水果，特別是直徑8 cm以上水果更具優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，果袋材質(zhì)和收口方式的使用，為水果套袋機(jī)的極簡(jiǎn)化和輕量化設(shè)計(jì)提供了可能性。

圖 2 新型果袋示意圖

1.2 輕簡(jiǎn)型水果套袋機(jī)的工作原理

在袋盒內(nèi)放入適量的新型果袋，袋口小孔對(duì)準(zhǔn)水果套袋機(jī)袋盒內(nèi)的掛袋桿，將果袋掛于袋盒內(nèi)，袋盒內(nèi)的壓板、擋板和限位片起到壓緊果袋和限位的作用。

在進(jìn)行套袋操作時(shí)，向上操縱搖柄，通過(guò)拉桿帶動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)使得拉袋桿頂端向袋盒旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，拉袋桿頂部設(shè)有粘扣帶，當(dāng)粘扣帶接觸果袋時(shí)，向下操縱搖柄，粘扣帶粘住果袋外側(cè)面向外移動(dòng)，果袋外側(cè)在拉力作用下脫離袋盒并帶動(dòng)果袋上的小孔從掛帶桿脫離，此時(shí)拉繩桿掛鉤與掛袋桿正處于同一直線，脫離后的小孔正好套入拉繩桿掛鉤，拉袋桿繼續(xù)向外旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，帶動(dòng)果袋外側(cè)和小孔繼續(xù)向外移動(dòng)，當(dāng)拉袋桿到達(dá)極限位置時(shí)，搖桿回到中置位置，果袋內(nèi)側(cè)仍卡在限位片上，在拉袋桿、拉繩桿和限位片的共同作用下果袋袋口完全打開(kāi)；將水果果實(shí)置于果袋開(kāi)口內(nèi)，向下操縱搖柄，在連桿機(jī)構(gòu)的作用下，拉繩桿向外拉扯果袋上的拉繩，果袋袋口開(kāi)始收縮，同時(shí)將果袋外側(cè)和內(nèi)側(cè)從拉袋桿粘扣帶和袋盒限位片上扯離，實(shí)現(xiàn)果袋袋口的收縮和封口；當(dāng)袋口封閉完成后，向上操作搖柄，拉繩桿向內(nèi)移動(dòng)松開(kāi)拉繩，將拉繩從拉繩桿掛鉤取出，搖柄移動(dòng)至中置位置。如此往復(fù)的操作，實(shí)現(xiàn)水果的連續(xù)套袋。

2 主要部件設(shè)計(jì)

2.1 袋盒的設(shè)計(jì)

袋盒的設(shè)計(jì)主要考慮質(zhì)量輕、強(qiáng)度高且要適應(yīng)8～10 cm水果的套袋作業(yè)，同時(shí)不能有銳角和凸出?；谏鲜隹紤]，袋盒設(shè)計(jì)為寬180 mm，高200 mm，厚為80 mm的矩形，裝袋容量約100個(gè)，材料選用工程塑料，袋盒外殼棱廓邊角均進(jìn)行倒角處理。

2.2 操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

圖 3 連桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

操縱機(jī)構(gòu)包括搖柄和拉桿，需頻繁上下運(yùn)動(dòng)，故選用質(zhì)量輕、強(qiáng)度高的鋁合金材料。搖柄直徑為16 mm，長(zhǎng)300 mm，與空心桿連接，拉桿直徑為8 mm，長(zhǎng)800 mm，與搖柄連接。

2.3 連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

連桿機(jī)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

連桿結(jié)構(gòu)包括主連桿、副連桿、拉袋連桿、頂桿、拉繩連桿和拉伸彈簧，如圖3所示狀態(tài)，此時(shí)拉繩桿完全張開(kāi)，完成果袋收縮封口。當(dāng)搖柄從下往中置位置擺動(dòng)時(shí)，拉桿帶動(dòng)主連桿轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)在拉繩彈簧的作用下，主連桿先向副連桿轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)頂桿向下移動(dòng)，收縮拉繩連桿，帶動(dòng)拉繩桿向內(nèi)收攏，當(dāng)主連桿卡入副連桿時(shí)，搖柄向上到達(dá)中置位置。搖柄從中置位置向上擺動(dòng)，因主連桿卡入副連桿內(nèi)，主連桿無(wú)法再繞拉袋連桿下端轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)主連桿和副連桿同時(shí)向上轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)拉袋連桿向上移動(dòng)，拉袋連桿上端與拉袋桿座鏈接，拉袋桿上移推動(dòng)拉袋桿座轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)拉袋桿向袋盒轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)搖柄到達(dá)向上極限時(shí)，拉袋桿進(jìn)入袋盒并粘住袋體。搖柄從上往中置位置轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)拉袋桿回轉(zhuǎn)，當(dāng)搖柄到達(dá)中置位置時(shí)，拉袋桿座回轉(zhuǎn)至極限，果袋完成開(kāi)口動(dòng)作。搖柄從中置位置向下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，拉袋桿座在極限位置不再轉(zhuǎn)動(dòng)，拉袋拉桿也不再移動(dòng)，此時(shí)主連桿克服伸縮彈簧拉力繞拉袋連桿下端轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)頂桿向上運(yùn)動(dòng)，使拉繩桿張開(kāi)，當(dāng)搖柄到達(dá)向下極限位置時(shí)（如圖3所示狀態(tài)），拉繩桿完全展開(kāi)，果袋完成縮口封袋。如此往復(fù)即可完成連續(xù)套袋。

連桿結(jié)構(gòu)由于要承受較大的力量，同時(shí)又要考慮重量要輕，所以采用工程塑料進(jìn)行加工制造。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的輕簡(jiǎn)型水果套袋機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、成本低廉、有較強(qiáng)的通用性，適用于大直徑水果套袋，能有效降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高套袋效率，但需要進(jìn)一步優(yōu)化機(jī)構(gòu)尺寸和提高機(jī)構(gòu)自動(dòng)化程度。