适用山地的小型辣椒收获机的设计.docx

《适用山地的小型辣椒收获机的设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《适用山地的小型辣椒收获机的设计.docx（26页珍藏版）》请在第壹文秘上搜索。

1、摘要:11绪论21.1 研究背景21.2 研究目的和意义31.2.1 研究目的31.2.2 研究意义313辣椒收获机国内外研究现状41.1.1 国外研究现状41.1.2 国内研究现状51.4 研究内容61.5 课题创新点62辣椒收获机的总体方案设计72.1 贵州辣椒的种植模式及特征介绍72.1.1 辣椒的种植模式72.1.2 辣椒及植株的外形参数72.2 设计原则和设计思路82.2.1 设计原则82.2.2 设计思路92.3 整机工作原理92.4 本章小结113关键部件的结构设计与分析123.1 采摘结构的设计123.2 传送装置设计143.2.1 传送带结构设计143.2.2 传送带主要工作

2、参数153.3 清选装置设计163.4 行走机构设计173.4.1 驱动功率计算173.4.2 行走机构的结构设计183.4.3 链传动设计193.4.4 轴承选型193.4.5 主轴设计及校核203.5 本章小结22参考文献23致谢25附录错误!未定义书签。适用山地的小型辣椒收获机的设计摘要：近年来，辣椒种植业在山地地区得到了迅速的发展，目前，其种植的面积在不断的扩大。而靠人力来手工采摘辣椒已经不能够适应目前发展状况，由于秋季农忙季节劳动力紧缺，劳动力成本也随之增加，因此急需研究辣椒收获机械化作业。由于我国装备制造业与欧美等发达国家相比起步较晚，有关农业机械方面的研究还是处于一个刚刚起步的阶

3、段。针对上述问题，提出了一种适用于贵州山地大棚地区的小型辣椒收获机的设计方案，其中收获流程包括采摘、传送、清选、收集四个步骤，并根据朝天椒采收特点和流程设计零部件结构，建立辣椒收获机的三维虚拟样机。关键词:山地地区；小型收获机；辣椒收获1绪论1.1 研究背景在日常生活中，人们比较喜食的调味品之一就是辣椒，因为其中具有丰富的营养元素，对人体健康有利，是人们日常生活中最常见的蔬菜种类之一山。辣椒种植面积仅次于白菜,但辣椒效益、产值及其营养价值已远远高于白菜等经济作物。同时，辣椒含有一种天然的色素，即所谓的辣红素，作为一种天然色素的辣红素，其具有广泛的用途，从辣椒中提取辣红素是高新技术产业发展之一，

4、受到国家的鼓励和支持，随着这项技术的日益成熟，辣椒的需求量将会大幅增长。同时辣椒中营养元素含量丰富，如含有胡萝卜素、维生素C等，其具有抗癌作用，有利于人体的健康。相关的研究表明辣椒具有如下的功效：食欲能够得到增强、消化能够得到促进，并且能够使得癌细胞有效的得到抑制。同时辣椒种植适应性广、产业链长，从而受到世界各国农业生产部门的高度重视。朝天椒的主要用途有两个方面，一是将辣椒作为蔬菜食用，这是辣椒主要的消耗形式，二是将辣椒制干加工，也占了一大部分比例。辣椒的初级加工产品主要有辣椒酱、辣椒油、辣椒粉、辣椒干。对辣椒进行深加工，可以得到如下的产品：辣椒籽油、辣椒素、辣椒碱以及辣椒红素。随着人们生活水

5、平的提高，辣椒加工技术的发展，提高了辣椒深加工产品的附加值，因此对辣椒的需求量逐年提高。朝天椒产业作为贵州的重要产业之一，属于20132020年特色农产品区域布局规划，是地方财政和农民收入的重要来源之一。因贵州地形地貌十分复杂，山地为74.2%、丘陵为10.3%、高原为7.3%、平原为8.2%,主要以山地和丘陵为主,农业种植模式多为隔坡梯田，为中间间隔树林带或道路的阶梯状种植区域,地形复杂且起伏较大，不适合大中型农业机械进行田间作业。且贵州辣椒种植产业多以个体户和零散种植为主，以家庭为单位，种植区域分散，多以大棚种植在农业技术和农业设备的经济投入十分有限。随着中国现代化进程的推进，城市各行各业

6、需要大量青壮劳动力，这促使农村劳动力进一步流入城市和工厂，造成农业从事人员极大减少，农村劳动力严重不足。现辣椒的采摘方式比较落后，仍是以人工采收为主，采摘人员劳动强度大，采摘效率低，这极大限制了贵州辣椒产业的高速发展。针对贵州山地丘陵地区的辣椒产业，急需一种适应山地大棚地形和朝天椒种植农艺，采摘效率高，成本低的辣椒收获设备。此类辣椒收获机的研发，需要考虑贵州的山地大棚地形和分散种植的特点，再结合朝天椒植株和辣椒物理特性参数对朝天椒的采摘、分离、清选和收集进行研究，将多个工序合理整合集中到一台设备;整机结构要求紧凑精简,操作方式方便灵活,符合人体工学，功能完备，能极大减轻人员劳动强度，提升辣椒采

7、摘效率。因此研究能够适应贵州山地大棚地形，和朝天椒种植农艺的辣椒收获机具有非常重要的现实意义，能够提高产业综合效益，促进辣椒产业发展，提高贵州农业机械化综合水平。1.2 研究目的和意义1.2.1 研究目的随着当今社会经济、科技的不断提升,应用于农业生产机械设备也不断普及。作为辣椒生产大省的贵州在种植收获方式上仍比较落后，现急需一种适应贵州山地大棚地区的辣椒收获机。国外很早就对辣椒收获设备进行了研究，现已有几类比较成熟的辣椒收获机；而国内对辣椒收获机的研究相对较晚，现有新疆石河子大学和甘肃农业大学成功研制出了适应当地需求辣椒收获的设备，但这些设备无法应用于贵州地区。在分析和研究国内外辣椒收获机械

8、后，充分考虑到贵州当地的复杂地形和种植区域分散的特点，研制一款小型手扶式辣椒收获机，用以解决中大型辣椒收获设备无法应用于山地大棚地形的问题，优化采摘人员的劳动作业强度，提高辣椒的采摘效率，降低整体采收成本，提高辣椒产业整体效益，减轻农村劳动力不足，响应农业现代化的发展主题和“中国制造2025”的国家规划要求。1.2.2 研究意义（1）提高采摘效率与降低成本贵州辣椒收获方式主要以人工和简易机械设备为主，作业人员需要在田间弯腰对辣椒进行逐株采摘，采摘速度慢、效率低、成本高。本文研究设计一种集采摘、传输、除杂、收集于一体的收获设备以提高辣椒采摘效率和综合效益。（2）改善采摘条件朝天椒植株高度一般低于

9、700mm,且辣椒结果位置遍布整个植物，很多时候采摘人员需要弓腰对辣椒进行逐个或逐串采摘，再将采摘后的辣椒放入随身背负的竹篓，持续频繁的弯腰使得采摘过程十分辛苦。研制适应于当地辣椒收获的机械设备无疑是极大的减轻人员的劳动负担，使整个采摘过程轻便简洁，只需对操作人员进行简单的培训就可以完成辣椒收获过程。（3）解决农村劳动力短缺随着中国经济建设快速发展，农村的大量劳动力进入城市，加入到中国现代化建设进程当中，这造成农村劳动力结构以老人和妇女为主，劳动力严重不足。现农业生产活动不能单靠人力，在劳动力缺乏的农村，需要向现代化农业、技术化农业过渡。辣椒收获机的出现在一定程度上可以缓解劳动力不足的现状。1

10、.3 辣椒收获机国内外研究现状目前，国内外辣椒收获机的分离机构主要有以下几种：（1）梳齿式分离机构。这是一种强制性分离机构，当辣椒采摘机沿着辣椒垄行前进工作时，梳齿插入辣椒茎秆，强行地把辣椒从茎秆上捋下，实现果实与茎秆的分离，这种采摘装置只是把果实分离下来，根茎仍生长在地里。（2）滚筒式分离机构。将辣椒茎秆带果实切割后送至倾斜滚筒式分离装置，滚筒在回转过程中对辣椒茎秆进行多次起落摔打，使果实脱落，实现果茎分离，这种分离方式辣椒破损比较严重。1.3.1 国外研究现状国外农业生产机械化水平较高，对辣椒采摘机的研究应用较早，主要以美国为主，美国农业生产的土地面积大，而劳动力紧缺，导致人工成本不断增加

11、，在这种情况下，最早从20世纪70年代起研究辣椒的机械化采摘，到目前的研究历程已有40年左右，美国第一次借助机械化对铃状辣椒进行采摘是在一九六七年。自20世纪70年代到现在，全球超过200个类型的辣椒收获机已被设计生产，有不低于两百项的整机专利申请，美国、澳大利亚，加拿大、以色列、保加利亚,西班牙、匈牙利和意大利等国都对辣椒收获机械化作业进行了研究，他们测试研究了50种左右采摘原理不一样的辣椒收获机。国外辣椒收获机械的研制已进入了稳步发展的时期，市场上的成熟产品较多，而我国辣椒收获机的研究还处于空白时期，市场上还没有成型的产品。国外大量的辣椒收获试验表明，辣椒的品种对收获的效果有很大的影响，因

12、此我国在研究开发辣椒收获机时，应根据地域条件及辣椒的品种研究出适合本地的收获机械，辣椒收获机在保证效率的同时，还要考虑到收获的质量。Massey辣椒收获机有限股份公司生产的辣椒收获机主要采用倾斜长杆梳指式采摘机构，生产的收获机机型有三行自走式带集料箱的辣椒收获机和四行牵引式不带料箱辣椒收获机，该机型主要用于收获墨西哥胡椒,图1-1为MaSSey三行自走式辣椒收获机。MCClendOn辣椒公司生产的收获机采用倾斜展开双螺旋式和橡胶指式采摘机构，生产的机型有两行、四行、六行自走式辣椒收获机，展开双螺旋式用于采摘青辣椒，橡胶指式用于采摘干红椒，依靠气力输送和清选，机上配置有卡片式清选装置。图12为M

13、cClendon四行自走式辣椒收获机。图I-IMaSSey三行自走式辣椒收获机图图1-2 MCCIendon四行自走式辣椒收获机1.3.2国内研究现状我国的辣椒机械化收获发展严重滞后，辣椒的收获还基本上处在人工或半机械化采收的时期,随着辣椒加工行业的发展，目前主要靠人工收获的方式将不适应大面积种植的需要，发展辣椒收获机械化作业是一种必然的趋势。辣椒机械化收获不仅仅只实现机械采摘，还应当保证辣椒的含杂率较低，辣椒的收获损失率较低。2009年，新疆机械研究院参照国外的收获机，研制了自走式不对行辣椒收获机，如图1-3所示，该机型的采用滚筒弹指式采摘采摘装置，机上装有清选叶子等轻杂的风机，没有清除茎秆

14、的装置，该辣椒收获机进行了田间试验。发现地上掉落的辣椒比较多，辣椒中含有的茎秆也比较多，究其原因，发现辣椒秧茎倒伏比较严重，对辣椒采摘效果造成较大影响，导致地面损失较大，高含杂率将仍需要人工进行分选，相比并没有太大的降低人工成本。图1-3新疆机械研究院自走式辣椒收获机图1-4光大农机公司生产的辣椒收获机2010年，石河子光大农机有限公司研制了一台小马力的自走式辣椒收获机，如图1-4所示，采摘形式为一条与地面成一定倾角的梳齿带，只是简单的实现了采摘、运送、集料等功能，该机也进行了下地收获作业，作业后地面掉落大量的辣椒，造成较为严重的收获损失，仍需要进一步的改进。图1-5石河子大学研制的牵引式辣椒

15、收获机石河子大学机电学院也申请并获得了3项辣椒收获机的专利，研制了一台牵引式辣椒收获机，如图1-5所示，该机型的采摘装置为弹指滚筒式，机上装有清选茎秆的星型轮清选装置及清选轻小杂质的风机，该机型为一次完成采摘、分离、清选、装箱的辣椒联合收获机网。该机进行了下地试验，采摘后的辣椒中茎秆也较多，经清选装置清选后明显减少了茎秆、椒叶的含杂率，但由于采下的茎秆中附着的辣椒较多，造成了一定的清选损失。1.4 研究内容本课题以山地小型辣椒收获机为研究对象，以贵州朝天椒的相关参数、农业机械设计理论、有限元分析方法为基础以SolidWorks软件为技术手段开展整机总体方案设计。(1)通过对贵州种植的朝天椒进行调研，并查阅相关栽培技术文件，确定辣椒的种植参数，其中包括辣椒种植模式、植株外形参数、椒果尺寸等。(2)分析国内外现有成熟的辣椒收获设备，通过SolidWorks三维建模软件设计。1.5 课题创新点根据贵州山地大棚地形特点，再结合朝天椒物理参数，设计了一种小型辣椒收获机，结构精简，采收流程完整，整体尺寸3000X2050X3530mm。相较于现有辣椒收获机，尺寸减小，方便应用于地形复杂，区域分散的种植区。2辣椒收获机的总体方案设计2.1 贵州辣椒的种植模式及特征介绍本文研究的辣椒收获机主要采摘对象为贵州种植的主流辣椒品种一一朝天椒，其中辣椒的种植模式、种植农艺和辣椒植株的