排蒜車機械結(jié)構的設計
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摘要：針對人工種植大蒜勞動強度高、效率低的特點，設計了一款排蒜車。其通過蒜瓣分離機構將蒜球摩擦、擠壓成單個的蒜瓣；在通過振動盤將蒜瓣調(diào)整為根下芽上方向；最后通過旋轉(zhuǎn)插播機完成播種，對加速推進大蒜機械化播種有較好借鑒意義。
關鍵詞：排蒜；蒜瓣分離；振動盤；旋轉(zhuǎn)插播機
1引言
由于農(nóng)業(yè)種植結(jié)構的調(diào)整，大蒜受到了國內(nèi)外的廣泛關注，大蒜的外形不規(guī)則，大蒜種植時要保證入土后蒜頭朝上的話，需解決密排種、大蒜鱗牙識別、直立播種三個關鍵技術[1]。國外發(fā)達國家，如日本，美國，法國，西班牙等國家基本上實現(xiàn)了大蒜播種機械化。其大蒜種植機械可以進行蒜種精密的單粒播種，但其無法實現(xiàn)蒜頭朝上、蒜根朝下的直立栽種要求[2]。中國農(nóng)科院、研究所，企業(yè)、農(nóng)戶都曾嘗試改進大蒜播種機械，并研發(fā)了十幾款大蒜種植機械產(chǎn)品，由于關鍵技術和地域適應性的限制，目前還沒有大蒜播種機械產(chǎn)品得到廣大蒜農(nóng)的認可[3]。將蒜球細分成蒜瓣、芽上根下、直立種植于一體的全新排蒜車，將傳統(tǒng)的蒜瓣分離和蒜瓣種植合二為一，簡單方便，可一人操作。排蒜車通過皮帶輪將發(fā)動機的動力傳遞給分蒜機構。當蒜球進入分蒜裝置，在帶齒偏心輪和外框帶齒內(nèi)壁的摩擦作用下，利用硅膠滾輪模仿人工手搓動作，將蒜瓣分離。分離后的蒜瓣通過下方的出口進入儲蒜容器，容器內(nèi)裝有風扇用于去除分蒜時產(chǎn)生的蒜皮和蒜梗；蒜瓣向下進入振動裝置；振動裝置由帶凸點的斜底內(nèi)框、蒜瓣出口、出口擋板、具有彈性的可伸縮頂桿桿套組合、振動盤組成。蒜瓣在重力作用下較重的根部會朝下從而形成根下芽上的趨勢；軌道的盡頭有一個擋蒜板防止蒜瓣漏出來，播種輪有六個撥動輥和不停轉(zhuǎn)動的六個種蒜斗相對應，撥動輥撥開擋蒜板，大蒜就進入了種蒜斗；種蒜斗與挖坑輪通過同步齒形帶（確保傳動精確）傳動連接，挖坑輪與種蒜的輪相對應，使蒜斗和蒜坑相互配合，使大蒜直立頭朝上埋進土里，完成直立播種。
2大蒜蒜瓣外形尺寸測量分析
對多個大蒜進行分瓣處理后，將其混合均勻。從中隨機抽取50粒適合做蒜種的蒜瓣進行外形測量（分別對它們的長、寬、高和重量進行測量），根據(jù)蒜瓣測量結(jié)果所得結(jié)論：1）蒜瓣長平均為33.85mm（不算蒜尖），高H平均為21.85mm，寬度B平均為19.15mm；2）同一大蒜品種經(jīng)過分級挑選的蒜瓣大小均勻，特別是蒜瓣長度L上下波動范圍最??；3）蒜瓣形狀上尖下粗，蒜背呈弧形，其重心在根處，有利于蒜瓣排鐘時的穩(wěn)定落下[4]。
3分蒜機構設計
采用高標準的硅膠做成柔性的偏心帶齒滾輪與帶齒外框摩擦，仿手工的動作，使蒜球達到剝離的效果。在圓形外框附帶的齒上開出中心細槽，可以任意調(diào)節(jié)滾輪間隙的大小，操作簡單，蒜球大小均可使用，且蒜瓣不易損傷，剝離率高達98%以上[5]。內(nèi)置風機實現(xiàn)蒜皮、蒜桿、蒜瓣自動分離容易操作，采用上述偏心滾輪帶齒滾輪與帶齒外框摩擦機構結(jié)構簡單、體積小巧，具有高生產(chǎn)效率、容易維修清理、低故障率等特點。
4播插機構設計
播插機構由挖坑輪和播種輪組成。振動盤軌道的盡頭有一個帶彈簧的擋蒜板防止大蒜漏出來，種蒜輪上有六個撥動輥和六個種蒜斗，其位置關系如圖3所示。動力裝置帶動播種輪轉(zhuǎn)動一定角度時，撥動輥撥開擋蒜板，蒜瓣就進入種蒜斗。種蒜斗的下端部分將一直朝上，每個種蒜斗口有一個彈簧擋板，防止蒜瓣掉下。由于播種輪與挖坑輪通過同步齒形帶傳動，使種蒜斗和蒜坑位置重合。播種輪旋轉(zhuǎn)，種蒜斗接近地面時，彈簧擋板與地面接觸，在地面阻擋作用下旋轉(zhuǎn)一定角度，使種蒜斗下端打開，蒜瓣落入蒜坑，彈簧擋板使土壤覆蓋蒜瓣。
5結(jié)論
排蒜車首先將蒜球倒入最上方的料斗中，蒜球進入蒜瓣分離機構；在蒜瓣分離機構里，蒜球在偏心輪與外殼內(nèi)框齒的摩擦力和擠壓力的作用下分開成為單個的蒜瓣進入儲蒜器；再進入振動盤，在振動圓盤的振動下蒜瓣呈現(xiàn)根下尖上的狀態(tài)緩慢下滑至種蒜斗，在旋轉(zhuǎn)插播機構帶動下，完成播種。其將蒜球細分成蒜瓣、芽上根下、直立種植于一體的全新排蒜車，將傳統(tǒng)的蒜瓣分離和蒜瓣種植合二為一，簡單方便，可一人操作。排蒜車參加2013湖北省挑戰(zhàn)杯，效果良好，希望能為新農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供一份借鑒。
參考文獻：
[1]郭英芳.大蒜種植機械中蒜瓣方向識別方法的研究[D].咸陽：西北農(nóng)林科技大學，2011.
[2]郭毅，張祖立，于麗穎，等.大蒜播種機械的研究現(xiàn)狀[J].農(nóng)機化研究，2009，3l(6)：221--223..
[3]翟力欣，何瑞銀，於海明.我國大蒜機械化播種的現(xiàn)狀及前景分析[J].陜西農(nóng)業(yè)科學，2007(2)：124-125.
[4]高遲.大蒜播種機器人控制系統(tǒng)的研究[D].咸陽：西北農(nóng)林科技大學，2010.
[5]王方艷.大蒜播種機主要部件的設計及分析[J].農(nóng)機化研究，2010(8)：90-93.
作者:潘玉榮 史長青 馬愛兵 單位:湖北工業(yè)大學工程技術學院機械系
