基本信息
- 項目名稱：
- 大蒜自動切須切梗機
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 該項目研制的“大蒜切須切梗機”采用外接動力源形式，利用齒輪帶進行連續(xù)運輸，使用高速旋轉的刀片對大蒜進行連續(xù)切須切梗作業(yè)，從而打破原有的傳統(tǒng)模式，將工作效率提高10倍以上。
- 詳細介紹：
- 設計者：張俊強，支興強，張春雨 指導老師：李延鋒 （河南理工大學測繪與國土信息工程學院，河南，焦作） 作品內容簡介 1 研制背景及意義 目前，國內外已經(jīng)出現(xiàn)了大蒜收獲技術，初步的解決了大蒜的收獲問題，但在大蒜收獲之后進一步的加工處理技術領域尚屬空白。自主研發(fā)的大蒜切須切梗機率先取得突破，通過特殊設計的橢圓槽、傳動帶和特制刀片的巧妙結合，成功地解決了大蒜收獲之后的切須切梗問題，將為進一步解放大蒜乃至其他農(nóng)副產(chǎn)業(yè)的勞動力發(fā)揮巨大的促進作用。該產(chǎn)品的技術現(xiàn)已獲得國家專利，并已制成成品。 2 大蒜自動切須切梗機工作原理 大蒜切須切梗機主要是一種用于對大蒜、洋蔥等農(nóng)副產(chǎn)品進行粗加工（切須、切梗）的機械，整機由機架、電機、減速機、刮板輸送鏈、托輥、傳動軸、換向齒輪、曲柄滑塊機構、撥叉、切刀等結構組成。電機轉速經(jīng)減速機減速以增大扭矩，通過V帶使動力傳遞到各工作部分。切削設計速度200頭每分鐘，最大速度240頭每分鐘。刀具切削線速度4.5倍于蒜頭通過速度。 送料機構的刮板輸送帶采用刮板輸送機的原理，將K型隔一節(jié)距有彎板的鋼制滾子鏈（GB 9785-88）配合特制有彈性的擋板，對蒜頭起到一定的夾持作用。經(jīng)計算，刮板輸送鏈傾角設計為45°，充分利用電動機功率的情況下，防止大蒜向下滾動。400mm寬水平輸送帶改善了漏斗式喂料斗中大蒜進入刮板輸送帶時由于自重而傾斜。輸送帶上部設有導向桿及擋桿用以使蒜頭自動排序至切削刀具側、使大蒜單層通過切削裝置。 切削裝置的輸送裝置為60mm寬刮板輸送鏈和250mm寬水平輸送帶組成，分別用以運送蒜頭及蒜梗。機架上部設計有m=3的錐齒輪換向機構，用以將豎直平面的動力傳遞至水平布置的連桿機構上。當大蒜行至第一把刀具——切須刀具時，撥叉對其有一向刀具方向的推動作用，以使切須徹底。行至第二把刀具——切梗刀具時，撥叉給大蒜按相反方向一推動力，以使切梗徹底。刀具后部設計有擋板，以防撥叉將大蒜打出。切削完畢，分別有蒜頭接收槽及蒜梗導出板，以使蒜頭蒜梗分開接收。 3大蒜自動切須切梗機設計制造 1.套筒聯(lián)軸器設計 (1).聯(lián)軸器的選擇 聯(lián)軸器選擇為TL8型彈性聯(lián)軸器 GB4323-84 (2).齒輪的潤滑 因齒輪的圓周速度<12 m/s，所以用浸油潤滑的潤滑方式。 高速齒輪浸入油里約0.7個齒高，但不小于10mm，低速級齒輪浸入油高度約為1個齒高（不小于10mm），1/6齒輪。 (3).滾動軸承的潤滑 因潤滑油中的傳動零件（齒輪）的圓周速度V≥1.5～2m/s，所以采用飛濺潤滑。 2.軸的設計 圖3-3被動軸 圖3-4切根刀具軸 圖3-5切梗刀具軸 3.托輥的設計 圖3-6 4.送料槽的設計 圖3-7 5.盤式刀片的設計 4創(chuàng)新點及應用 創(chuàng)新點： （1）大蒜梗、須的連續(xù)切割的設置：三葉式盤式刀片連續(xù)旋轉快速處理傳送過來的大蒜，改變了傳統(tǒng)的切割方式。 （2）大蒜切須切梗時固定方式設置：水平式刮板傳送帶、水平皮帶傳送帶、撥叉——連桿機構、切須機構和切梗機構。切須切梗裝置中的刮板傳送帶傳送蒜頭、皮帶傳送帶傳送大蒜的葉子。刮板槽的特殊設計可以對大蒜蒜頭起到固定作用。通過連桿機構的動力作用，兩側的撥叉可以快速振動，從而對傳送過來的大蒜產(chǎn)生一個振動打擊作用，結果使得在切須工序時，大蒜由于撥叉的打擊作用，緊靠切須刀片一側的擋桿；而在切梗工序時，同樣由于撥叉的打擊作用，使得大蒜緊靠切梗刀片一側的擋桿。這樣可以讓高速運轉的刀片穩(wěn)定、徹底的切除掉大蒜的胡須和蒜梗。 應用: （1）大蒜切須切梗機的五大功能： 1）本產(chǎn)品在喂料斗處設有自動排序裝置，使大蒜進去后能排列整齊。 2）本產(chǎn)品設有葉子預處理裝置，防止大蒜排列整齊進去后因葉子太長而導致大蒜散亂。 3）本產(chǎn)品特制盤式刀片和傳送帶設計可以同時分離大蒜的胡須和梗，防止單一切除時大蒜左右擺動而導致果實損傷。 4）本產(chǎn)品設有蒜頭收集裝置，可以在機器的另一端直接收集處理好的蒜頭，省掉了人工裝袋的麻煩。 5）本產(chǎn)品設有多種動力供應方式，客戶可根據(jù)實際情況選擇動力源，從而擴大了該產(chǎn)品的使用范圍，保證了產(chǎn)品的實用性能。 大蒜切須切梗機的五大特點 1.效率高：兩排盤式刀片同時工作，大大提高了工作效率。 2.果實損傷率低：特殊的裝置使得果實損傷率很低，最大限度的減小降低農(nóng)民朋友們的損失。 3.操作簡單、易學：人性化的設計和人機工效的充分結合，使得產(chǎn)品操作簡單，方便客戶的使用。 4.省時省工，節(jié)能環(huán)保：產(chǎn)品設計采用先進的工藝，降低了能源消耗；流水線的作業(yè)過程省時省力，環(huán)境污染小、噪聲低，節(jié)能環(huán)保。 5.適應性強，堅固耐用：本產(chǎn)品可滿足多種動力供應方式，可因時因地致宜，適應性很強；特殊的材料和盤式刀片的設計，使得切須切梗過程干凈、徹底，堅固耐用。 據(jù)調查，現(xiàn)在國內國外都還沒有同類型的產(chǎn)品出現(xiàn)，本產(chǎn)品應用前景十分廣闊?！按笏馇许毲泄C”的主要市場是全國各地的蒜農(nóng)，用于收獲后大蒜的切須切梗，我國大蒜種植面積越來越廣，種植地區(qū)也越來越多。經(jīng)調查，我國大蒜生產(chǎn)發(fā)展很快，從2004-2009年我國大蒜種植面積逐年攀升，突破了一千萬畝。目前我國大蒜的切須切梗主要依靠手工，機械化程度極低，極大的影響了大蒜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展. 大蒜切須切梗機的出現(xiàn)不僅會降低廣大蒜農(nóng)朋友的勞動強度，而且還會提高廣大蒜農(nóng)的種植積極性。 5經(jīng)濟效益 市場容量預測： 根據(jù)相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)及調查問卷分析預測2010年市場需求總量大約20萬臺，公司預計在3年內，開發(fā)我國市場的8.75%左右，總銷售額約688萬；在5年內，開發(fā)我國市場的18%左右，年銷售額約834.2萬元。 表5-1預計銷售量及銷售收入 年 份 第一年 第二年 第三年 第四年 第五年 預計銷售量（臺） 4000 5500 8000 8800 9700 市場占有率 2% 4.75% 8.75% 13.15% 18% 銷售收入（萬元） 424 583 688 756.8 834.2 表5-2種植面積分析表 年份 地點 2006年 2007年 2008年 2009年 河南 52萬畝 65萬畝 66萬畝 85萬畝 山東 78萬畝 96萬畝 115萬畝 136萬畝 江蘇 84萬畝 108萬畝 124萬畝 137萬畝 對河南、山東、江蘇等地采用抽樣調查和網(wǎng)絡調查抽取了數(shù)個樣本進行了市場調查，下列列舉抽樣調查結果中具有普遍代表性的小朱莊（屬于鄭州市中牟縣雁鳴湖鄉(xiāng)）近幾年種植情況統(tǒng)計： 表5-3 抽樣調查數(shù)據(jù)統(tǒng)計 （注：小朱村共計316戶） 年份面積 2005年 2006年 2007年 2008年 2009年 2010年 0~2畝 37戶 32戶 39戶 26戶 44戶 30戶 3~6畝 95戶 90戶 92戶 109戶 102戶 106戶 6~9畝 132戶 136戶 134戶 116戶 121戶 125戶 10畝以上 52戶 48戶 51戶 65戶 49戶 55戶 表5-4主要產(chǎn)品分析 產(chǎn)品 適用對象 手搖式切須切梗機 小面積種植用戶（2-5畝） 柴油機式切須切梗機 中型以及大型種植用戶（5-8畝） 電動機式切須切梗機 大型種植用戶以及大蒜經(jīng)銷商（8畝以上） 本產(chǎn)品的市場分析： 1.經(jīng)濟效益: （1）本產(chǎn)品有良好的贏利前景。內含報酬率達到了34.91%，投資回報率達到了15.12%，銷售凈利潤達到了17.36%。 （2）綜合成本較低。本產(chǎn)品生產(chǎn)工藝相對簡單，生產(chǎn)周期短，選用原料簡單，降低了人力、物力和能源成本。 2.社會效益： （1）本產(chǎn)品在生產(chǎn)工程中采用了先進的生產(chǎn)工藝，降低了能源消耗，符合國家的節(jié)能環(huán)保要求。 （2）本產(chǎn)品的發(fā)展將提供新的更多的就業(yè)機會，減緩就業(yè)壓力。 （3）作為農(nóng)副行業(yè)尤其是大蒜加工處理行業(yè)的先行者，本產(chǎn)品將在很大程度上解放農(nóng)村勞動力，本產(chǎn)品的持續(xù)發(fā)展將極大地促進傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的工業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化。 （4）本產(chǎn)品發(fā)展產(chǎn)生的經(jīng)濟效益將會拉動地區(qū)乃至國家經(jīng)濟的發(fā)展。 環(huán)境效益： 本產(chǎn)品環(huán)境污染少，噪音污染少，屬于環(huán)保型產(chǎn)品，符合國際發(fā)展趨勢。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 設計發(fā)明的目的： 根據(jù)近幾年調查顯示，我國大蒜種植面積逐年增長 。在國內，對大蒜的梗、根須與果實的分離工作大都采用傳統(tǒng)的剪刀、鐮刀等簡單工具手工進行，勞動強度大，工作效率低，而且操作者自身很容易受到操作工具的傷害。該項目研制的“大蒜切須切梗機”采用外接動力源形式，利用齒輪帶進行連續(xù)運輸，使用高速旋轉的刀片對大蒜進行連續(xù)切須切梗作業(yè)，從而打破原有的傳統(tǒng)模式，將工作效率提高10倍以上。 基本思路： 1. 調研收集資料，包括相關研究和相關應用； 2. 理論研究； 3. 圖紙設計； 4. 實物制作； 5. 編寫數(shù)據(jù)文件使大蒜自動切須切梗機實現(xiàn)多種運動方式； 6. 實現(xiàn)大蒜自動切須切梗機的驅動機構及相關控制； 7. 實踐操作，大蒜自動切須切梗機的實物調試： a) 機械結構運動調試； b) 系統(tǒng)整體調試。 創(chuàng)新點： 1.大蒜梗、須的連續(xù)切割的設置。 2.大蒜切須切梗時固定方式設置。 3.工作原理：切須切梗裝置中的刮板傳送帶傳送蒜頭、皮帶傳送帶傳送大蒜的葉子。 技術關鍵： 1.用Solidworks軟件進行模擬裝配和仿真。通過模擬驗證理論，給實踐提供了有力基礎。 2.大蒜切須切梗時固定方式設置。 技術指標： 型號（長*寬*高） 進蒜數(shù)目 （個/次） 切割率 損傷率 工作效率 （個/小時） 1685*500*640 30-50 90%—95% 5%左右 12000- 14400
科學性、先進性
- 科學先進性： 1.效率高：兩排盤式刀片同時工作，大大提高了工作效率。 2.果實損傷率低：特殊的裝置使得果實損傷率很低，最大 限度的減小降低農(nóng)民朋友們的損失。 3.操作簡單、易學：人性化的設計和人機工效的充分結合，使得產(chǎn)品操作簡單，方便客戶的使用。 4.省時省工，節(jié)能環(huán)保：產(chǎn)品設計采用先進的工藝，降低了能源消耗；流水線的作業(yè)過程省時省力，環(huán)境污染小、噪聲低，節(jié)能環(huán)保。 5.適應性強，堅固耐用：本產(chǎn)品可滿足多種動力供應方式，可因時因地致宜，適應性很強；特殊的材料和盤式刀片的設計，使得切須切梗過程干凈、徹底，堅固耐用。 參考文獻： [1]張策編.機械原理與機械設計[M] 機械工業(yè)出版社 [2]吳宗澤.機械零件設計手冊[M] 機械工業(yè)出版社 [3]曾剛.AutoCAD2008中文版實用教程[M] 電子工業(yè)出版社 [4]陶寄明.機械連接設計示例與分析[M] 機械工業(yè)出版社 [5]李智勇.機械裝配技術基礎[M] 科學出版社
獲獎情況及鑒定結果
- 以該產(chǎn)品作為主導產(chǎn)品的“農(nóng)創(chuàng)機械股份有限公司”創(chuàng)業(yè)計劃書榮獲第七屆全國“挑戰(zhàn)杯”金獎。
作品所處階段
- 第一代大蒜切須切梗機已完成，第二代正在研制組裝中。
技術轉讓方式
- 一次性轉讓或入股
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品 現(xiàn)場演示
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 使用說明： 本產(chǎn)品的原理如下：首先，將已經(jīng)基本排序好的大蒜放入水平傳送帶上，滾筒使得大蒜進入到第一道工序—排序定位裝置。進入刮板傳送帶的大蒜在導向桿的作用下落入第二道工序—切須切梗裝置。這樣可以讓高速運轉的刀片穩(wěn)定、徹底的切除掉大蒜的胡須和蒜梗。進入到最后一道工序—物料收集裝置。 技術的特點： （1）大蒜梗、須的連續(xù)切割的設置 （2）本產(chǎn)品具有維護簡單易行、容易配件、穩(wěn)定性好等特點。 技術優(yōu)勢： 該技術已經(jīng)已獲國家專利（專利號:ZL200520031251）。 本產(chǎn)品的市場分析： 政治因素:國家在創(chuàng)新技術方面加大支持力度，推行可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。 技術因素：本產(chǎn)品擁有自主知識產(chǎn)權，已申請國家專利。? 本產(chǎn)品的經(jīng)濟效益分析： 1.經(jīng)濟效益: 綜合成本較低。 2.社會效益： 本產(chǎn)品的發(fā)展將提供新的更多的就業(yè)機會。 3.環(huán)境效益： 本產(chǎn)品環(huán)境污染少，噪音污染少，屬于環(huán)保型產(chǎn)品，符合國際發(fā)展趨勢。
同類課題研究水平概述
- 我國對大蒜切須切梗機的研究不是很多，已產(chǎn)品化的大蒜處理機械對大蒜的損傷很大，工作效率低，安全系數(shù)低。對大蒜機械化加工的產(chǎn)品還沒有出現(xiàn)，而本產(chǎn)品正好填充了這個市場空白。 目前市場上存在以下幾種切割機： 有一種順梗機，它包括由兩側的側擋板、后擋板和底板形成的一個梗料振槽，底板的下表面固定連接有帶有固定螺孔的固定架，其特點在于：底板的上表面上固定連接有多個山形隔板；山形隔板、側擋板和底板之間形成梗料通道。本實用新型可以將切梗機槽體內排列不規(guī)則的梗料理順成縱向排列，進而實現(xiàn)縱向進給和橫向切割。 一種用于有機植物物質特別是煙草的切割機，包括一機架，和一安裝在該機架上的刀盤，該刀盤設計為鼓形并具有對稱布置在其圓周表面上的切割刀片，該刀盤包括至少兩個分開的彼此交替設置在該刀盤鼓的圓周表面下方的刀片伸展裝置，并且刀片伸展裝置被分別致動，兩個刀片伸展裝置中的每一個被連接到相應的切割刀片上并配置有一電子馬達，該電子馬達的旋轉由與刀盤鼓運動參數(shù)獨立的外部信號控制，該信號通過電子馬達被傳送和調整，依靠電子信號確定適宜的切刀組所需要的伸長率，該馬達軸向對稱地設置在該驅動軸的兩側上。 一種切割植物桿莖的旋刀片及裝有該旋刀片的植物桿莖切割機，所述旋刀片的形狀為：在圓形基體的外圓周上有四把帶齒的鐮刀形刀片，所述鐮刀形刀片與圓形基體為一個整體，每把鐮刀形刀片的頭部徑向向外伸展，相鄰的前一把鐮刀形刀片的尾部和后一把鐮刀形刀片的頭部之間形成一個徑向凹槽即圓周向缺口，所述切割機包括機架，輪子、動力機，所述的旋刀片水平安裝在設于機架前下方的動力機軸的下端，兼導向叉的靜刀片的兩內側與旋刀片的鐮刀形刀片的尾部圓周相切，并置于旋刀片下方或上方的機架上并向前延伸。該裝有上述旋刀片的切割植物桿莖的切割機，可切割各種植物桿莖。 對于以上幾種切割機，只能做到切割，而不能夠對所處理的農(nóng)作物進行準確定位。
