排蒜车机械结构的设计

摘要：针对人工种植大蒜劳动强度高、效率低的特点，设计了一款排蒜车。其通过蒜瓣分离机构将蒜球摩擦、挤压成单个的蒜瓣；在通过振动盘将蒜瓣调整为根下芽上方向；最后通过旋转插播机完成播种，对加速推进大蒜机械化播种有较好借鉴意义。

关键词：排蒜；蒜瓣分离；振动盘；旋转插播机

1引言

由于农业种植结构的调整，大蒜受到了国内外的广泛关注，大蒜的外形不规则，大蒜种植时要保证入土后蒜头朝上的话，需解决密排种、大蒜鳞牙识别、直立播种三个关键技术[1]。国外发达国家，如日本，美国，法国，西班牙等国家基本上实现了大蒜播种机械化。其大蒜种植机械可以进行蒜种精密的单粒播种，但其无法实现蒜头朝上、蒜根朝下的直立栽种要求[2]。中国农科院、研究所，企业、农户都曾尝试改进大蒜播种机械，并研发了十几款大蒜种植机械产品，由于关键技术和地域适应性的限制，目前还没有大蒜播种机械产品得到广大蒜农的认可[3]。将蒜球细分成蒜瓣、芽上根下、直立种植于一体的全新排蒜车，将传统的蒜瓣分离和蒜瓣种植合二为一，简单方便，可一人操作。排蒜车通过皮带轮将发动机的动力传递给分蒜机构。当蒜球进入分蒜装置，在带齿偏心轮和外框带齿内壁的摩擦作用下，利用硅胶滚轮模仿人工手搓动作，将蒜瓣分离。分离后的蒜瓣通过下方的出口进入储蒜容器，容器内装有风扇用于去除分蒜时产生的蒜皮和蒜梗；蒜瓣向下进入振动装置；振动装置由带凸点的斜底内框、蒜瓣出口、出口挡板、具有弹性的可伸缩顶杆杆套组合、振动盘组成。蒜瓣在重力作用下较重的根部会朝下从而形成根下芽上的趋势；轨道的尽头有一个挡蒜板防止蒜瓣漏出来，播种轮有六个拨动辊和不停转动的六个种蒜斗相对应，拨动辊拨开挡蒜板，大蒜就进入了种蒜斗；种蒜斗与挖坑轮通过同步齿形带（确保传动精确）传动连接，挖坑轮与种蒜的轮相对应，使蒜斗和蒜坑相互配合，使大蒜直立头朝上埋进土里，完成直立播种。

2大蒜蒜瓣外形尺寸测量分析

对多个大蒜进行分瓣处理后，将其混合均匀。从中随机抽取50粒适合做蒜种的蒜瓣进行外形测量（分别对它们的长、宽、高和重量进行测量），根据蒜瓣测量结果所得结论：1）蒜瓣长平均为33.85mm（不算蒜尖），高H平均为21.85mm，宽度B平均为19.15mm；2）同一大蒜品种经过分级挑选的蒜瓣大小均匀，特别是蒜瓣长度L上下波动范围最小；3）蒜瓣形状上尖下粗，蒜背呈弧形，其重心在根处，有利于蒜瓣排钟时的稳定落下[4]。

3分蒜机构设计

采用高标准的硅胶做成柔性的偏心带齿滚轮与带齿外框摩擦，仿手工的动作，使蒜球达到剥离的效果。在圆形外框附带的齿上开出中心细槽，可以任意调节滚轮间隙的大小，操作简单，蒜球大小均可使用，且蒜瓣不易损伤，剥离率高达98%以上[5]。内置风机实现蒜皮、蒜杆、蒜瓣自动分离容易操作，采用上述偏心滚轮带齿滚轮与带齿外框摩擦机构结构简单、体积小巧，具有高生产效率、容易维修清理、低故障率等特点。

4播插机构设计

播插机构由挖坑轮和播种轮组成。振动盘轨道的尽头有一个带弹簧的挡蒜板防止大蒜漏出来，种蒜轮上有六个拨动辊和六个种蒜斗，其位置关系如图3所示。动力装置带动播种轮转动一定角度时，拨动辊拨开挡蒜板，蒜瓣就进入种蒜斗。种蒜斗的下端部分将一直朝上，每个种蒜斗口有一个弹簧挡板，防止蒜瓣掉下。由于播种轮与挖坑轮通过同步齿形带传动，使种蒜斗和蒜坑位置重合。播种轮旋转，种蒜斗接近地面时，弹簧挡板与地面接触，在地面阻挡作用下旋转一定角度，使种蒜斗下端打开，蒜瓣落入蒜坑，弹簧挡板使土壤覆盖蒜瓣。

5结论

排蒜车首先将蒜球倒入最上方的料斗中，蒜球进入蒜瓣分离机构；在蒜瓣分离机构里，蒜球在偏心轮与外壳内框齿的摩擦力和挤压力的作用下分开成为单个的蒜瓣进入储蒜器；再进入振动盘，在振动圆盘的振动下蒜瓣呈现根下尖上的状态缓慢下滑至种蒜斗，在旋转插播机构带动下，完成播种。其将蒜球细分成蒜瓣、芽上根下、直立种植于一体的全新排蒜车，将传统的蒜瓣分离和蒜瓣种植合二为一，简单方便，可一人操作。排蒜车参加2013湖北省挑战杯，效果良好，希望能为新农业的发展提供一份借鉴。

参考文献：

[1]郭英芳.大蒜种植机械中蒜瓣方向识别方法的研究[D].咸阳：西北农林科技大学，2011.

[2]郭毅，张祖立，于丽颖，等.大蒜播种机械的研究现状[J].农机化研究，2009，3l(6)：221--223..

[3]翟力欣，何瑞银，於海明.我国大蒜机械化播种的现状及前景分析[J].陕西农业科学，2007(2)：124-125.

[4]高迟.大蒜播种机器人控制系统的研究[D].咸阳：西北农林科技大学，2010.

[5]王方艳.大蒜播种机主要部件的设计及分析[J].农机化研究，2010(8)：90-93.

作者:潘玉荣 史长青 马爱兵 单位:湖北工业大学工程技术学院机械系