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便携式水果套袋机 针对水果套袋技术季节性强，时效性高，劳动强度强和危险性高的特点。文章设计一种便携式水果套袋机构，其结构简单、操作方便、成本低廉，通过空心底杆可进行高处作业，无需借助梯子，杜绝高处作业危险，通过橡胶垫与截面为正方形的套环共同作用分袋。并采用橡胶绳自动收缩结袋，不损伤果梗和果子，且作业期间无需撑袋，作业速度可达10个/min。 标签：套袋机械；自动收缩结袋；安全 引言 中国果园面积1996年起呈现稳定增长态势，1996-2012年，由855.3万公顷增至1214.0 万公顷，年均增速2.6%，总产量由8210万吨增至2.41亿吨，年均增速12.3%[1]。 但中国水果的产品质量较低，缺乏国际知名水果品牌，市场营销水平弱，这些不足导致中国水果出口的非成本价格竞争力较弱，阻碍了水果出口国际竞争力的提高和出口规模的扩大[2]。 水果套袋技术的主要是达到减少水果的农药污染、减少鸟害和虫害、改善水果色泽和外观，达到提高水果等级、增加果农收入的目的[3]。 我国果树高度多为3米左右，人工高处作业时，需借助梯子等作业工具，且作业位置不固定，危险性高，劳动强度大。 目前市场上已有的一些塑膜套袋机械，其主要工作原理是利用胶棒粘力拉开塑膜袋，用蓄电池通电加热电热丝来熔合塑膜袋完成果袋封口[4]。易造成封口不严，熔伤果梗的危害，且需多次重复撑袋，需人工借助梯子进行高处作业，危险性大。 综上所述，文章设计一种便携式水果套袋机构，其结构简单、操作方便，通过空心底杆可进行高處作业，无需借助梯子，杜绝高处作业危险，并采用橡胶绳自动收缩结袋，不损伤果梗和果子，且作业期间无需撑袋，作业速度可达10个/min。 1 便携式水果套袋机的结构与工作原理 1.1 便携式水果套袋机的总体结构 便携式水果套袋机总体结构如图1所示。 此便携式水果套袋机由支撑机构、操纵机构和分离放袋机构组成。支撑机构 支撑整个装置的全部动作；操纵机构使套环沿立柱向上运动，由手柄、连接杆、圆盘和空心顶柱构成；分离放袋机构每次分离并放出一根新型膜袋，由立柱、橡胶垫、螺旋杆和顶盖组成。 显示屏相对于空心底杆可相对转动，摄像头与显示屏之间采用无线传输方式。与该便携式水果套袋机配套的新型膜袋如图2所示。 该种新型膜袋由套环、橡胶绳和塑料袋组成，套环连接于橡胶绳，共4个，橡胶绳连接于塑料袋，拉动套环可将塑料袋撑开，圆形套环截面为正方形，边长为1mm。新型膜袋通过其4个套环分别套在4根立柱上，每次可套小于等于100个新型膜袋。 该种新型膜袋，橡胶绳自由状态时，直径为4-5mm，拉动套环后，直径最大可至6cm，满足套袋时果梗为3mm以上，果子最大直径为5cm以下的水果品种。 1.2 便携式水果套袋机的工作原理 向上操纵手柄，通过空心顶柱使套环向上运动，在运动过程中，套环挤压橡胶垫使其变形，待第一个套环即将通过橡胶垫时，松开手柄，第一个套环在橡胶绳拉力的作用下通过橡胶垫，橡胶垫恢复形态，并释放能量，将后一个套环压回。 操作人员林间操作时，套袋前，操作人员先将层叠好的新型膜袋套在套袋机中，套低处果子时，操作人员无需观看显示屏，将套袋机对准待套果子，套高处果子时，操作人员通过显示屏对准待套果子，使待套果子没入套袋机内，将手柄向上推动或提升，当手柄提升过程中突遇助力，随即松开手柄。此时，新型膜袋释放并套在果梗上，退出套袋机，即完成一次套袋过程。将套袋机对准下一待套果子，如此循环。 2 主要部件设计 2.1 外壳的设计 外壳在设计时应考虑其形状对果子没有碰撞损伤，不影响果子品质，且质量轻、强度高。基于上述考虑，外壳设计为直外径为100mm，内径为90mm，高为100mm圆筒型，材料选用工程塑料，外壳内底面十字方向，距中心32mm处，各有一直径为6mm，高90mm的立柱，立柱顶部有一斜面。 2.2 操纵机构的设计 操纵机构包括手柄、连接杆、圆盘和空心顶柱，需频繁上下运动，故选用质量轻、强度高的工程塑料。连接杆直径为25mm，长1000mm，于空心底杆内，手柄直径为25mm，长160mm，便于把握，通过空心底杆中下部的缺口与连接杆连为一体。圆盘直径为80mm，厚10mm，与连接杆顶部连为一体。圆盘十字 方向，距中心32mm处，各有一直径为7mm的圆洞。空心顶住外径为8mm，内径为7mm，高50mm，共4根，分别与对应的圆洞同心。 2.3 分离放袋机构的设计 分离放袋机构包括立柱、橡胶垫、螺旋杆和顶盖，如图3所示。 分离放袋机构的作用是在手柄一次提升或向上推动时，仅释放一个新型膜袋。套袋机每次释放一个新型膜袋，通过如图3所示的间距d、橡胶垫与截面为正方形的套环共同保证，且满足1mm。
T、T1、T2表示该套环此刻所受到的橡胶绳拉力；K、K1、K2、K3表示此刻该套环所受到的橡胶垫阻力；F表示迅速提升或向上推动手柄时，传递到套环上的推力。
图4为套环运动示意图，4（a）表示手柄未操作时套环与橡胶垫之间的相对位置，此时套环仅受T作用。4（b）表示手柄迅速提升或向上推动时，初始时刻套环和橡胶垫之间的相互作用，4（c）表示橡胶垫已被挤压变形，此时套环与橡胶垫之间的相互作用，4（d）表示橡胶垫已恢复形态时，套环与橡胶垫之间的相互位置。
在套环通过空心顶柱作用向上运动时，最上面的套环接触橡胶垫，并挤压橡胶垫，使橡胶垫变形。在最上面的套环即将通过橡胶垫时，手柄已松开，最上面的套环通过橡胶垫后，橡胶垫释放能量并恢复形态，将后一个套环推回，如此循环。
3 结束语
文章设计的便携式水果套袋机结构简单、操作方便、成本低廉、安全，有较强的通用性和可操作性，降低劳动强度，提高套袋效率，
参考文献
[1]国家统计局.http：//www.lwzb.cn.[2014-03-20].
[2]张磊.中国水果出口影响因素及竞争力的研究[D].江南大学，2013.
[3]徐丽明，葛晓棠，张铁中.水果果袋自动撑开机构的研究[J].农业工程学报，2007，4：138-143.
[4]方沤鹏.水果套袋机械的关键技术研究[D].浙江理工大学，2011.
作者简介：孙亚平（1993-），女，四川成都人，重庆市西南大学工程技术学院，从事农业机械化及其自动化研究方向。
本文来源：https://www.dywdw.cn/771ce4c7864769eae009581b6bd97f192379bfca.html
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2023-02-27
