万勇 徐文娟 刘波 罗安妮

四川省农业机械研究设计院，四川成都

近年来，我国水果产业发展迅速，水果种植面积和产量均跃居世界第一[1-2]。虽然我国在种植面积、产量上跃居世界第一，但是随着人们生活水平的提高，对水果的需求已从“产量时代”跨入“质量时代”，追求优质果品、保健果品、无公害果品已是时代的潮流。而水果套袋则已成为生产优质高档果品和绿色果品的一项必要配套技术[3]。

我国果树高度多为3 m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[4]。目前，市场上已有的一些手持式套袋机，并不适用于高空作业或大直径水果的套袋作业。

综上所述，本文设计了一种轻简型水果套袋机构，其机构简单、操作方便，通过空心杆可完成高处作业，并采用新型果袋，袋口收缩比大，可用于大直径水果套袋，简化套袋过程，实现快速连续套袋作业。

图 1 套袋机总体结构

1 轻简型水果套袋机的结构与工作原理

1.1 轻简型水果套袋机的总体结构

轻简型水果套袋机的总体结构如图1所示。

该轻简型水果套袋机由支撑机构、操纵机构、连杆机和存袋机构组成。支撑机构支撑整个装置的全部动作；操纵机构使连杆机构上下摆动，由摇柄、拉杆构成；连杆机构实现果袋取出、开口、缩口，由连杆、拉袋杆和拉绳杆组成；存袋机构存放果袋并辅助连杆机构实现果袋开口，由挡板、挂袋杆、压板、限位片和袋盒组成。

与轻简型水果套袋机配套使用的新型果袋如图2所示。

该新型果袋袋体采用无纺布，在袋口处卷边，卷边内设有两条拉绳，拉绳末端分别与袋口边缘的拉孔连接，拉动拉孔带动两条拉绳向反方向运动可实现袋口收缩完成封袋。

该新型果袋因采用无纺布袋体和拉绳缩口，可实现袋口的大比例收缩，不仅适合于小型水果的套袋，在较大水果，特别是直径8 cm以上水果更具优势，同时，果袋材质和收口方式的使用，为水果套袋机的极简化和轻量化设计提供了可能性。

图 2 新型果袋示意图

1.2 轻简型水果套袋机的工作原理

在袋盒内放入适量的新型果袋，袋口小孔对准水果套袋机袋盒内的挂袋杆，将果袋挂于袋盒内，袋盒内的压板、挡板和限位片起到压紧果袋和限位的作用。

在进行套袋操作时，向上操纵摇柄，通过拉杆带动连杆机构使得拉袋杆顶端向袋盒旋转移动，拉袋杆顶部设有粘扣带，当粘扣带接触果袋时，向下操纵摇柄，粘扣带粘住果袋外侧面向外移动，果袋外侧在拉力作用下脱离袋盒并带动果袋上的小孔从挂带杆脱离，此时拉绳杆挂钩与挂袋杆正处于同一直线，脱离后的小孔正好套入拉绳杆挂钩，拉袋杆继续向外旋转移动，带动果袋外侧和小孔继续向外移动，当拉袋杆到达极限位置时，摇杆回到中置位置，果袋内侧仍卡在限位片上，在拉袋杆、拉绳杆和限位片的共同作用下果袋袋口完全打开；将水果果实置于果袋开口内，向下操纵摇柄，在连杆机构的作用下，拉绳杆向外拉扯果袋上的拉绳，果袋袋口开始收缩，同时将果袋外侧和内侧从拉袋杆粘扣带和袋盒限位片上扯离，实现果袋袋口的收缩和封口；当袋口封闭完成后，向上操作摇柄，拉绳杆向内移动松开拉绳，将拉绳从拉绳杆挂钩取出，摇柄移动至中置位置。如此往复的操作，实现水果的连续套袋。

2 主要部件设计

2.1 袋盒的设计

袋盒的设计主要考虑质量轻、强度高且要适应8～10 cm水果的套袋作业，同时不能有锐角和凸出。基于上述考虑，袋盒设计为宽180 mm，高200 mm，厚为80 mm的矩形，装袋容量约100个，材料选用工程塑料，袋盒外壳棱廓边角均进行倒角处理。

2.2 操纵机构的设计

图 3 连杆机构结构示意图

操纵机构包括摇柄和拉杆，需频繁上下运动，故选用质量轻、强度高的铝合金材料。摇柄直径为16 mm，长300 mm，与空心杆连接，拉杆直径为8 mm，长800 mm，与摇柄连接。

2.3 连杆机构的设计

连杆机构总体结构如图3所示。

连杆结构包括主连杆、副连杆、拉袋连杆、顶杆、拉绳连杆和拉伸弹簧，如图3所示状态，此时拉绳杆完全张开，完成果袋收缩封口。当摇柄从下往中置位置摆动时，拉杆带动主连杆转动，此时在拉绳弹簧的作用下，主连杆先向副连杆转动，并带动顶杆向下移动，收缩拉绳连杆，带动拉绳杆向内收拢，当主连杆卡入副连杆时，摇柄向上到达中置位置。摇柄从中置位置向上摆动，因主连杆卡入副连杆内，主连杆无法再绕拉袋连杆下端转动，此时主连杆和副连杆同时向上转动，推动拉袋连杆向上移动，拉袋连杆上端与拉袋杆座链接，拉袋杆上移推动拉袋杆座转动，并带动拉袋杆向袋盒转动，当摇柄到达向上极限时，拉袋杆进入袋盒并粘住袋体。摇柄从上往中置位置转动时，带动拉袋杆回转，当摇柄到达中置位置时，拉袋杆座回转至极限，果袋完成开口动作。摇柄从中置位置向下转动时，拉袋杆座在极限位置不再转动，拉袋拉杆也不再移动，此时主连杆克服伸缩弹簧拉力绕拉袋连杆下端转动，带动顶杆向上运动，使拉绳杆张开，当摇柄到达向下极限位置时（如图3所示状态），拉绳杆完全展开，果袋完成缩口封袋。如此往复即可完成连续套袋。

连杆结构由于要承受较大的力量，同时又要考虑重量要轻，所以采用工程塑料进行加工制造。

3 结束语

本文设计的轻简型水果套袋机结构简单、操作方便、成本低廉、有较强的通用性，适用于大直径水果套袋，能有效降低劳动强度，提高套袋效率，但需要进一步优化机构尺寸和提高机构自动化程度。