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标题 可移动红枣收获机
范文 郭三琴 宁义超 付云凤 杨俊 李晗昀


摘要：为了解决红枣采摘难的问题，本文针对矮化密植红枣的种植模式和生长特点，我们设计了可移动红枣收获机。旨在解决红枣采摘人工收获效率低、劳动强度大、成本高等问题。重点阐述各关键部件的设计。
Abstract： In order to solve the problem of difficult jujube picking， we designed a movable jujube harvester for the planting patterns and growth characteristics of dwarf dense planting jujube. The aim is to solve the problems of low efficiency， labor intensity and high cost of artificial harvesting of jujube. This paper focused on the design of each key component.
关键词：可移动红枣收获机；效率；经济
Key words： movable jujube harvester；efficiency；economy
中图分类号：S225 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）27-0149-02
0 引言
红枣在我国种植广泛，且近年来我国红枣产量呈持续增长的趋势。而我国新疆凭借得天独厚的自然条件非常适宜栽植品质优良、产量高的红枣。新疆红枣的主要种植模式是矮化密植。但随着红枣种植面积不断增长，现有的红枣采收方式相对落后，每年的收获季节都需要大量劳动力，且采摘效率低、费用高，因此高效的红枣采摘机械的研发极为符合市场需求。
1 整机结构及工作原理
1.1 整机结构
针对新疆红枣矮化密集的种植模式和采收技术要求，本机的工作原理是通过振动树冠来进行红枣的采收，主要由机架、可移动式底盘、激振装置、集果装置等组成。该机机架与可移动式底盘连接，激振装置对称固装在可移动式底盘上，集果装置在可移动式底盘上，如图1所示。
1.2 工作原理
该机械由两个12v的蓄电池分别供电给两个直流减速电动机，由其驱动激振装置转动，进行打枣工作。根据红枣的生长高度，工作时，收获机骑跨在枣树上行走，激振装置上的拨杆插入树冠，直流减速电动机驱动的激振装置沿枣树两侧通过，直流减速电动机通过联轴器与立轴相连，从而使两个立轴上的拨杆产生相对的圆周运动，击打树枝。红枣在树枝传递的激振力作用下产生惯性力，当惯性力大于红枣的果柄拉断力时，红枣掉落在集果装置上，完成收获任务。
2 关键部件设计
2.1 激振装置
红枣收获机一共有两个激振装置，对称固装在可移动式底盘上，通过圆周运动击打树枝实现红枣与树枝的分离。激振装置主要由拨杆滚筒组成，是激振装置的核心工作部件，是影响分离效果和分离效率的主要因素，也是本作品研究的重点。根据红枣的农艺要求将两个拨杆滚筒竖直安装在机架的两侧，每个拨杆滚筒上等距离安装三排圆盘总成，工作时，利用三排圆盘总成同时进行振动作业来实现红枣与果枝的有效分离。如图2所示。
2.1.1 拨杆滚筒的设计
拨杆滚筒是激振装置的核心工作部件，设计结构合理的拨杆滚筒不仅能更好地实现红枣与树枝的分离，而且可以在一定程度上降低工作时对树枝的损伤。拨杆滚筒由圆盘总成、立轴、轴承等部件通过组装式方法组成，并在拨杆滚筒上完成相关部件的定位和装配。圆盘总成则由拨杆和尼龙材料的八边形盘组成。每组圆盘总成之间保证一定的间隙。
拨杆装置是激振装置的核心工作部件。工作时，拨杆装置以一定的频率和振幅振动，将红枣振落。
2.1.2 拨杆的设计
拨杆的主要作用是击打树枝，使红枣与树枝分离。根据实地调研发现，拨杆在工作过程中会与红枣树枝产生摩擦，而不同材料产生的摩擦力以及对树枝的损坏程度都不同。经过多方对比，我们将拨杆的材料选为尼龙。这种材料的优点：力学性能高、耐热性高。后期通过加工工艺，将插入八边形方盘的一段拨杆做出螺纹，通过螺纹连接，将拨杆固定在八边形方盘侧面的深20mm的孔中。结合矮化密植枣树的生长情况，要使拨杆能将红枣振落，拨杆所产生的的惯性力必须大于红枣的果柄拉断力，同时还要小于红枣的破裂力。
工作时，两个拨杆滚筒是骑跨在一行枣树上对其进行采收。根据枣园调研，最后确定的拨杆长度选为170mm，直径是10mm。如图3所示。
2.1.3 拨杆的排列
拨杆的作用是跟随圆盘的转动击打树枝，使红枣与树枝分离，并且能保证红枣顺利落下进行收集，在要求在保证分离效果的同时，尽可能减少对红枣和树枝造成机械损伤。对骏枣和灰枣的果实尺寸进行测量，测量结果表明，骏枣果实的纵向直径为：35-41mm，纵向直径为：25-29mm；灰枣果实的纵向直径为：30-36mm，纵向直径为：20-27mm。从而确定任意两拨杆之间的距离都不小于41mm，且為保证拨杆在枣树间的通过性，拨杆采用圆柱辐射状排列方式。在综合分析拨杆在枣树间的通过性和分布的前提下，确定每个八边形方盘上有四根拨杆。孔中的20mm，立轴的长为750mm，直径为30mm，所以八边形盘的长为120mm，厚度为10mm。如图4所示。
2.1.4 相邻圆盘总成间隙的确两定
考虑到圆盘总成在树枝之间的通过性以及上下两层树枝的距离，通过枣园调研，最终确定两圆盘总成之间的距离为100mm，共有6个圆盘总成。圆盘总成即由6个八边形盘和24根拨杆组成。每个拨杆滚筒上有3个八边形的方形盘和12根拨杆。
2.1.5 立轴的设计
立轴是圆盘总成的载体，工作时，在电机驱动下进行旋转运动，因此要保证有足够的强度和稳定性。立轴的两端精加工后与轴承进行配合，通過轴承座固定在机架上。本次作品立轴选用长750mm，直径为30mm的实心圆管。安装时，将八边形盘与立轴通过紧定螺钉，使圆盘总成固定在立轴上，防止其上下窜动。
2.2 电机的分析
根据打枣实验的实际情况分析得到，直流减速电动机选用的参数为电压：120V；功率：90型200W；转速：120r/min。由12V的蓄电池供电给直流减速电动机，由直流减速电动机驱动激振装置转动，进行打枣工作。
2.3 参数、工况和性能分析
2.3.1 工艺参数
可移动式红枣收获机相关工艺参数，整机尺寸：105×85×140mm；电源：12V。
2.3.2 工况分析
本作品适用于矮化密植的红枣树的采摘，主要由机架、可移动式底盘、激振装置、集果装置等组成，共同实现红枣的采摘与收获。
2.3.3 性能分析
通过对本作品进行理论分析，实验操作运行，本作品设计合理，能达到预期的采摘功能。
3 结语
①可移动红枣收获机的应用可以充分利用机械低成本、高效率的优势，改变了原本高成本、低效率的人工采收模式。②可移动红枣收获机代替了以往的人工采摘作业，解放了生产力，改善了工人的作业环境。为大规模红枣种植户的采摘提供了便利。③可移动红枣收获机采用的结构简单不复杂，理论上达到了采摘要求及其它相应工作条件。理论上收获机有较高的利用价值。
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更新时间：2025/3/24 19:03:53