便携式枸杞采摘机的设计

1、便携式枸杞采摘机的设计摘 要：笔者根据靖远县枸杞果实不同阶段熟果的特征，设计出了一种可更换采摘刀片的便携式枸杞采摘机。采摘机主要由蓄电池、电动机、齿轮箱、硅胶辊轮和集果盒等局部组成，利用硅胶辊轮相向转动时硅胶刀片间的间隙完成枸杞的采摘。研究说明：采摘头茬枸杞时采摘头选择较长的软毛刷的辊轮，最大限度的降低枸杞的损伤率，提高经济效益;采摘二茬以后的枸杞时选择柔软的硅胶辊轮，能降低枸杞的损伤率同时提高采摘机的使用寿命;采摘枸杞与果柄的结合力大的枸杞时，选择软橡胶制成的辊轮可提高采摘效率。这种枸杞采摘机不仅可以提高采摘效率，而且还能够降低枸杞的破损率。关键词：枸杞 采摘技术

2、0;辊轮 采摘机中图分类号：S225.93             文献标识码：A          文章编号：1674-098X202110c-0055-03Abstract：Inthispaper，thecharacteristicsofdifferentstagesoffruitripeningofChinesewolfberryinJingyuanC

3、ountywerestudied，andaportablepickingmachinewithreplaceablepickingbladeswasdesigned.Thepickingmachineconsistsofabattery，amotor，agearbox，arollerwithsoftsilicaandafruitcollectingbox.ItcanpickChinesewolfberrybytheclearancebetweentheSilicaGelBladewhentheSilicaGelrollerrotatesintheoppositedirection.Theres

4、ultsshowthattherollerwithlongersoftbristlescanreducethedamagerateofChinesewolfberryandincreasetheeconomicbenefit;andtherollerwithSoftSilicacanbeusedtopickchinesewolfberryafterthesecondharvest，toreducethedamagerateofChinesewolfberryandimprovetheservicelifeofpickingmachine;pickingChinesewolfberrywhich

5、hasstrongbindingforcewithfruithandle，theselectionofsoftrubbermadeofrollerisselectedtoimprovethepickingefficiency.Thepickingmachinecannotonlyimprovethepickingefficiency，butalsoreducethedamagerateofChinesewolfberry.KeyWords：Chinesewolfberry;Pickingtechnology;Roller;Pickingmachine枸杞果实为浆果、果皮薄、含水量大，在采摘过程

6、中很容易损伤，因此枸杞采摘一直以来主要以人力为主，劳动强度大，用工量多，采摘本钱非常高。随着国际市场和国内市场对枸杞需求的日益增长，在我国青海、甘肃、宁夏、-等地区，种植面积大幅扩大，枸杞产量不断上升。甘肃枸杞主要集中在白银、酒泉、武威、金昌、张掖5市，其中白银靖远县、酒泉瓜州县、武威三个地方种植面积占全省90%以上1-2。2021年甘肃靖远县枸杞的种植面积约为27.2万亩，产量也到达了5.69万t，枸杞鲜果约28450万kg。人工采摘枸杞的效率仅为35kg/h，人工费用高达3元/kg，约占生产本钱的50%以上，枸杞一年的盛果期按6茬计算，每茬周期7d，一亩枸杞1d摘完需要15个人，每年至少需

7、要10.8万枸杞采摘劳务工。这里面的采摘工包括农户自己家庭的成员，同时要求所有采摘工连续工作两个月，考虑诸多因素枸杞采摘人员的需求量将到达15万人。随着枸杞产业的开展，用工规模还将进一步扩大，今后枸杞采摘工紧缺、采摘费用高成为制约靖远枸杞产业开展的重要因素【3】。21世纪初，国内就对枸杞采摘机械进行了研究。目前，枸杞采摘机有自走式和便携式两种，自走式枸杞采摘机具能够进行连续采摘作业的能力，由于枸杞树枝条重叠，交错复杂，不易采用大型采摘机作业。我国研制的便携式枸杞采摘机，主要有振动式、梳刷式、剪切式和气流式几种类型。振动式枸杞采摘机采摘时因枸杞枝条受到持续激振力的作用，很容易造成对挂果枝条的伤害

8、，影响果树生长，采摘操作繁琐、采摘效率低、果实损伤率大等缺点。梳刷式枸杞采摘机不能使成熟枸杞完全脱落，采净率较低，在采摘过程中需要人工辅助，采摘效率不高。剪切式枸杞采摘机采摘时需人工辅助操作，采摘效率低，很容易将成熟枸杞剪破，而且采摘时将未成熟枸杞、花朵、叶片、枝条茎秆剪切下来或割伤，影响枸杞后续生长和总产量。气流式枸杞采摘机在工作时需要消耗的能量较大，噪音较大，且气流的大小和速度不好控制，难以持续提供稳定的使成熟枸杞脱落的气压。以上这几种枸杞采摘机采摘效果均不理想，主要存在采摘效率低、果实损伤率大和本钱较高的问题。目前市面上枸杞采摘機的采摘效果均不理想，传统种植的枸杞树，因枸杞长势无规律，不

9、适合大型机械采摘，设计一种采摘效果好、损伤率低的便携式采摘机很有必要4-7。1 枸杞采摘机设计技术要求设计枸杞采摘机时可根据不同的工作环境、不同成熟度、不同果型和不同结合力的果实，灵活改变采摘装置，同时考虑枸杞的生长特性及枸杞在枝条上的分布情况，提高采摘机的采净率。靖远县枸杞每年的第一茬枸杞纵径可达20mm，二茬以后枸杞纵径也在18mm左右，枸杞与果柄结合力的大小会随环境中的各种因素变化而变化，应通过试验选择适宜的采摘机械与采摘原理，提高成熟枸杞鲜果的采收效率和质量。在采摘成熟枸杞的同时，应该减少因碰撞和挤压使果实破裂流出果汁，否那么果实晒干后就会发黑，造成枸杞干果品质下降，造成经济

10、损失，还应减少采摘机在工作时对未成熟枸杞、花朵、叶片、枝条带来一定程度的损伤。对枸杞的成熟果实、青果、花蕾与果柄的结合力进行测量和计算，枸杞果实成熟时，枸杞与果柄之间的结合力呈递减趋势，果实成熟度越高结合力越弱，青果的结合力在3N左右，而八成熟的果实结合力在0.61N之间。在采摘周期末期，果实的结合力也变弱，熟果的结合力在0.5N左右。为了降低采摘刀片对枸杞的损伤，提高采摘质量，可选用硅胶材料制作刀片，其硬度在30-90邵氏硬度，硅胶硬度随着温度的变化不明显，且使用寿命较长，可使采摘机的的性能更加稳定。2 枸杞采摘机设计2.1整机结构与原理枸杞采摘机的动力由铅酸电池提供，在采摘时可将

11、铅酸电池置于背包中背到背上，手柄内的电动机带动两硅胶辊轮作相向运动，利用硅胶刀片之间的间隙完成枸杞果实的采摘，摘下的枸杞果实掉落在集果盒里，鲜果装满时即可翻开集果盒端部仓門倒出枸杞鲜果，继续采摘，其整机结构如图1所示。2.2集果盒设计集果盒起着支撑固定采摘辊轮、储存果实的作用。集果盒整体为圆柱形，上面的挡板可拆卸，圆柱形的一端设置活动仓门，方便倒出收集到的果实，另一端安装手柄，手柄内安装电动机。2.3采摘辊轮设计根据不同成熟度的枸杞鲜果，设计了三种不同材质的采摘辊轮，可根据不同的工作环境、不同成熟度、不同果型和不同结合力的果实灵活选择。两个硅胶辊轮上有整齐分布的的硅胶刀片，通过硅胶刀片之间的间

12、隙完成鲜果的采摘。采摘辊轮可以设计为硅胶片制成采摘刀片的硅胶辊轮、柔软的棕毛制成的毛刷辊轮和细橡胶棒制成的橡胶辊轮，可根据枸杞鲜果的不同类型更换辊轮刀片，硅胶辊轮和橡胶辊轮如图2所示。2.4蓄电池与电动机的选择这里选用铅酸蓄电池给电动机供电，它的容量为：+12V、15Ah。它的外形尺寸：长为151mm、宽为64mm、高为99mm、重量约为2.6kg。这种蓄电池质量轻、便于携带、可靠性高、使用寿命长、维护本钱低。电动机选择12V直流无刷减速电机，结构紧揍、体积小、寿命长、效率高、噪声低、维修方便。按蓄电池容量的70%计算，根据蓄电池容量Ah和直流电机电流A，计算实际的工作时间约为12h，这样可以

13、保证1个工作日电量。3 试验根据设计要求试制了枸杞采摘样机，在甘肃靖远枸杞试验田进行了验证性试验。从试验的结果来看，枸杞采摘机采摘的速度是人工采摘的1.5倍，枸杞的破损率不到5%，此次试验验证了枸杞采摘机设计方案是可行的，枸杞的损伤率也能到达要求，从采摘效率来看，还需要对硅胶辊轮和硅胶刀片等重要局部进行优化设计，这次试验为最终的样机试制提供了重要的数据。4 结语便携式枸杞采摘机利用辊轮采摘装置，根据枸杞熟果的不同类型选用毛刷辊轮、硅胶辊轮和橡胶辊轮制成的三种采摘刀片，利用采摘刀片之间的间隙完成枸杞果实的采摘。本枸杞采摘机携带方便，本钱低，体积小，重量轻，收集简单，方便灵活，果实损伤率低，提高了工作效率。参考文献【1】马嘉伟.我国枸杞机械化采摘技术的现状及开展趋势J.机械研究与应用，2021，304：151-153，155.【2】丁雷鸣.基于双目视觉的枸杞采摘机器人系统设计与研究D.合肥：合肥工业大学，2021.【3】杨晓民，王彦，刘继德.白银市枸杞产业开展现状J.农业开发与装备，20213：2，12.【4】胡明明.振动式枸杞采摘机虚拟样机设计D.兰州：甘肃农业大学，2021.【5】赵映，肖宏儒，王新江，等.基于标准化种植模式下4GQB-3300枸杞采摘机设计与脱