馬利云 田毛提 宋要斌 張盈盈

（呂梁學(xué)院，呂梁 033001）

用于紅棗收獲機的拾撿器設(shè)計與研究

馬利云 田毛提 宋要斌 張盈盈

（呂梁學(xué)院，呂梁 033001）

在紅棗落地收獲的過程中，拾撿器作為重要部件，關(guān)系到地面棗粒能否快速有效收獲。本文設(shè)計了能自動完成拾撿任務(wù)的拾撿系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由掃盤、式拾撿器以及升降機構(gòu)等組成。在完成系統(tǒng)構(gòu)型設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了棗粒的高效收獲。

紅棗 收獲機 拾撿器 農(nóng)業(yè)機械

引言

紅棗是我國林果業(yè)中的特色林果，其種植面積和產(chǎn)量均占世界的99%，韓國的紅棗種植面積僅有0.1萬hm2，總產(chǎn)約2萬噸。因此，我國是世界最大的紅棗生產(chǎn)國和出口國。晉、陜北部黃河沿岸土石山區(qū)和無定河中下游的丘陵溝壑區(qū)，不僅是紅棗的優(yōu)生區(qū)，也是我國棗樹的起源地之一，這里產(chǎn)的紅棗個大、色鮮、品質(zhì)優(yōu)。從自然環(huán)境分析，丘陵溝壑區(qū)的多個區(qū)縣都是紅棗的適生區(qū)，而位于黃河沿岸的區(qū)縣是最佳優(yōu)生區(qū)。目前，種植面積約30萬公頃，產(chǎn)量達數(shù)百萬噸，經(jīng)濟效益較為顯著。這一區(qū)域紅棗樹種植主要以高大、分散為主，其收獲方式主要通過高枝抖落或竹竿敲打，落地后由人工手動拾撿。由于高大樹木尺寸及樹冠形狀各異，不利于使用機械設(shè)備抖落，專門用來拾撿落地紅棗的設(shè)備較少。目前，我國在紅棗收獲機械的研制方面取得一定進展，但是對分散種植棗園的收獲機械研究較少。新疆農(nóng)墾科學(xué)院研制的4YS-24型紅棗收獲機和石河子大學(xué)機械電氣工程學(xué)院研制的4ZZ-4型自走式紅棗收獲機，對矮化密植棗園收獲效果良好，但不適合高大、分散的種植棗園。針對上述情況，設(shè)計一種可用于高大、分散種植棗園紅棗落地后的紅棗撿拾機，以適應(yīng)晉、陜北部黃河沿岸土石山區(qū)和無定河中下游的丘陵溝壑區(qū)高大、分散的棗園的收獲，要使該機械具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，實踐效率高等優(yōu)點，能一次性完成紅棗的撿拾工作。

1 總體設(shè)計要求

由于紅棗落地后散落面積大，因此，在過去一直以人工拾撿為主，但該方式已不能滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的要求，迫切需要借助機械裝置來完成拾撿任務(wù)。作為專門針對拾撿過程設(shè)計的拾撿系統(tǒng)，可以使拾撿過程實現(xiàn)機械化，在一定程度上節(jié)省工作時間，降低農(nóng)民的勞作強度，真正實現(xiàn)高效、快速的機械化收獲紅棗。

自動拾撿系統(tǒng)是為了能將散落于地面的紅棗以固定方式拾撿起來，并能去除雜物的一種裝置。因此，要滿足以下三點設(shè)計要求：第一，需要保證一定的拾撿區(qū)域，以提高收獲效率；第二，需要適應(yīng)不同地形，不受矮小凹凸地形阻礙；第三，盡可能保證拾撿干凈，避免資源浪費或人工二次收獲。

2 拾撿裝置運動原理及機構(gòu)設(shè)計

2.1 運動原理

為了滿足功能需求，合理設(shè)計拾撿裝置。該裝置具有匯聚一定面積內(nèi)紅棗和集中高速拾撿兩個功能。

行走系統(tǒng)由行走輪實現(xiàn)，在收獲機向前行走過程中，借鑒環(huán)衛(wèi)車掃盤的工作原理，設(shè)計拾撿系統(tǒng)的棗粒聚攏裝置，要求聚攏刷的高度可調(diào)，空閑狀態(tài)時提升，使其遠離地面，方便移動、搬用，工作時下放，與地面接觸，完成棗粒聚攏。拾撿器高度位置同樣可調(diào)，前進作業(yè)時，上下浮動將棗粒從地上檢起，進入輸送裝置。

2.2 機構(gòu)設(shè)計

（1）聚攏刷。聚攏刷隨整車同步前進，同時需要具備一定范圍內(nèi)的上下移動功能。前進作業(yè)時下放與地面接觸，通過旋轉(zhuǎn)運動，使位于其下部的棗粒向中心部位匯聚，便于拾撿機收獲。聚攏刷的主要功能是通過擴大收獲面積，從而提高拾撿機構(gòu)的收獲效率。其工作原理如圖1所示。聚攏刷的功能和特點如下：第一，刷子具有的彈性可以適應(yīng)各種地面；第二，不會遺漏凹、洼處的棗粒；第三，增大作業(yè)面積，提高收獲效率。

圖1 工作原理圖

（2）拾撿機構(gòu)。拾撿機構(gòu)主要功能是完成棗粒的拾撿任務(wù)，根據(jù)棗粒的幾何形狀及其種植地面特征，設(shè)計彈性耙齒結(jié)構(gòu)。工作時，耙齒會有一定的入土深度，利用耙齒的彈性勢能，將紅棗彈起并進入撿拾機的殼體內(nèi)。同時，可以濾掉渣土等雜物，兼具拾撿與分離功能，結(jié)構(gòu)簡單，收獲效果良好。其設(shè)計結(jié)構(gòu)如圖2、圖3所示。

圖2 撿拾器正視圖

圖3 撿拾器左視圖

3 傳輸裝置運動原理及機構(gòu)設(shè)計

3.1 運動原理

棗粒被拾撿后分布在整個拾撿器軸線上，在該軸線上布置的有橫向傳輸裝置，該裝置將軸線上的棗粒送至刮板輸送機。

3.2 機構(gòu)設(shè)計

（1）橫向輸送器。橫向輸送器采用螺旋機構(gòu)推送棗粒，其工作原理為旋轉(zhuǎn)的螺旋葉片將物料推移而進行螺旋輸送機輸送，使物料不與螺旋輸送機葉片一起旋轉(zhuǎn)的力是物料自身重量和螺旋輸送機機殼對物料的摩擦阻力。螺旋傳輸機構(gòu)的螺旋軸在棗粒運動方向的終端有止推軸承以克服棗粒給螺旋軸的向反力。其工作原理如圖4所示。這種傳輸機構(gòu)具有以下5項優(yōu)勢：①密封的工作狀態(tài)，防止粉塵飛揚，改善工作環(huán)境；②結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，緊湊；③可同時有若干個進料、出料口，工藝安排靈活，工作時只能打開一個門；④棗粒輸送方向是可逆的，可同時向兩個方向輸送棗粒；⑤操作安全。

圖4 側(cè)向傳輸裝置

（2）刮板式輸送器。刮板式輸送器輸送時紅棗從下端送入，由回旋的刮板將物料刮送升運，在外殼上端經(jīng)排料口卸下紅棗。卸下的紅棗最終進入車斗內(nèi)。其結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 刮板式輸送器

刮板封閉的矩形斷面的殼體內(nèi)，借助運動著的刮板連續(xù)輸送散狀棗粒。在輸送過程中，棗粒受到刮板在運動方向的壓力及自身的重量作用，在棗粒間產(chǎn)生內(nèi)摩擦力。這種摩擦力保證了棗粒之間的穩(wěn)定狀態(tài)，并足以克服棗粒在機殼中移動而產(chǎn)生的外摩擦力，使棗粒形成連續(xù)整體的料流而被輸送。刮板輸送機結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、體積小、密封性強、安裝維修比較方便；能傾斜甚至垂直提升輸送，且能組合布置，串聯(lián)輸送；能多點加料，也能多點卸料，保證設(shè)備工藝布置較為靈活。而封閉的殼體對改善工人的操作條件方面都有較突出的優(yōu)點。

4 總結(jié)

耙齒式紅棗撿拾機的設(shè)計需要充分發(fā)揮機械的特性，最大限度利用機械結(jié)構(gòu)對紅棗進行采集且保證收獲的紅棗質(zhì)量和采凈率。這種結(jié)構(gòu)的拾撿設(shè)備可以高效解決丘陵溝壑區(qū)高大、分散種植紅棗的收獲任務(wù)，且設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，拾撿效率是人工的5倍以上，對在晉、陜北部黃河沿岸土石山區(qū)和無定河中下游的丘陵溝壑區(qū)，進行規(guī)?；N植傳統(tǒng)優(yōu)質(zhì)的高大紅棗樹具有重要作用，推動區(qū)域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型發(fā)展。

[1]王貴忠.籽瓜撿拾裝置的設(shè)計[J].機械研究與應(yīng)用，2012，（4）：148-150.

[2]吳崇友，丁為民，石磊，等.油菜撿拾收獲機齒帶式撿拾器運動學(xué)分析[J].中國農(nóng)機化，2012，（4）：68-70.

[3]陳度，杜小強，王書茂，等.振動式果品收獲技術(shù)機理分析及研究進展[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2011，（8）：195-200.

[4]盛凱，曾南宏，程凱．彈齒滾筒撿拾器的機構(gòu)設(shè)計的解析方法[J].吉林工學(xué)院學(xué)報，1990，（2）：50-57.

[5]鄧玉珍.4YS-24型紅棗收獲機[J].農(nóng)業(yè)機械，2010，（3）：89.

[6]湯智輝，沈從舉，孟祥金，等.4YS-24型紅棗收獲機的研制[J].新疆農(nóng)機化，2010，（1）：30-32.

[7]湯智輝，賈首星，沈從舉，等.新疆兵團林果業(yè)機械化現(xiàn)狀與發(fā)展[J].農(nóng)機化研究，2008，（11）：5-8.

[8]梁鴻.中國紅棗及紅棗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、存在問題和對策的研究[D].西安：陜西師范大學(xué)，2006．

[9]郭曉成，李倩娥.棗樹栽培新技術(shù)[M].咸陽：西北農(nóng)林科技大學(xué)出版社，2005.

[10]沈瑞珍，俞國勝.樟子松球果采集機具的研究[J].北京林業(yè)學(xué)院學(xué)報，1990，（S1）：40-48.

Research and Design on Device of Picking Harvester Red Dates

MA Liyun, TIAN Maoti,SONG Yabin, ZHANG Yingying
(Luliang University, Luliang 033001)

The dates fall during the harvest, picking up as the key to components, related to the ability to quickly and efficiently ground grain harvest date. This article is designed to automatically complete the task of picking up picking up the system, the system has t he sc an disk, f inger style picking up t he device and the lifting mechanism and other components. In complete system configuration design, structural design, based on the realiz ation of an efficient grain harvest date.

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呂梁學(xué)院校級基金資助項目(ZRXN201305)。