用于紅棗收獲機(jī)的拾撿器設(shè)計(jì)與研究

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(jī)的拾撿器設(shè)計(jì)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(guò)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(jì)了能自動(dòng)完成拾撿任務(wù)的拾撿系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由掃盤(pán)、式拾撿器以及升降機(jī)構(gòu)等組成。在完成系統(tǒng)構(gòu)型設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了棗粒的高效收獲。

紅棗 收獲機(jī) 拾撿器 農(nóng)業(yè)機(jī)械

引言

紅棗是我國(guó)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(guó)的紅棗種植面積僅有0.1萬(wàn)hm2，總產(chǎn)約2萬(wàn)噸。因此，我國(guó)是世界最大的紅棗生產(chǎn)國(guó)和出口國(guó)。晉、陜北部黃河沿岸土石山區(qū)和無(wú)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(guó)棗樹(shù)的起源地之一，這里產(chǎn)的紅棗個(gè)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(gè)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(wàn)公頃，產(chǎn)量達(dá)數(shù)百萬(wàn)噸，經(jīng)濟(jì)效益較為顯著。這一區(qū)域紅棗樹(shù)種植主要以高大、分散為主，其收獲方式主要通過(guò)高枝抖落或竹竿敲打，落地后由人工手動(dòng)拾撿。由于高大樹(shù)木尺寸及樹(shù)冠形狀各異，不利于使用機(jī)械設(shè)備抖落，專門(mén)用來(lái)拾撿落地紅棗的設(shè)備較少。目前，我國(guó)在紅棗收獲機(jī)械的研制方面取得一定進(jìn)展，但是對(duì)分散種植棗園的收獲機(jī)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(jī)和石河子大學(xué)機(jī)械電氣工程學(xué)院研制的4ZZ-4型自走式紅棗收獲機(jī)，對(duì)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(duì)上述情況，設(shè)計(jì)一種可用于高大、分散種植棗園紅棗落地后的紅棗撿拾機(jī)，以適應(yīng)晉、陜北部黃河沿岸土石山區(qū)和無(wú)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(jī)械具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，實(shí)踐效率高等優(yōu)點(diǎn)，能一次性完成紅棗的撿拾工作。

1 總體設(shè)計(jì)要求

由于紅棗落地后散落面積大，因此，在過(guò)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(jī)械裝置來(lái)完成拾撿任務(wù)。作為專門(mén)針對(duì)拾撿過(guò)程設(shè)計(jì)的拾撿系統(tǒng)，可以使拾撿過(guò)程實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，在一定程度上節(jié)省工作時(shí)間，降低農(nóng)民的勞作強(qiáng)度，真正實(shí)現(xiàn)高效、快速的機(jī)械化收獲紅棗。

自動(dòng)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(lái)，并能去除雜物的一種裝置。因此，要滿足以下三點(diǎn)設(shè)計(jì)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(fèi)或人工二次收獲。

2 拾撿裝置運(yùn)動(dòng)原理及機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 運(yùn)動(dòng)原理

為了滿足功能需求，合理設(shè)計(jì)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(gè)功能。

行走系統(tǒng)由行走輪實(shí)現(xiàn)，在收獲機(jī)向前行走過(guò)程中，借鑒環(huán)衛(wèi)車掃盤(pán)的工作原理，設(shè)計(jì)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(shí)提升，使其遠(yuǎn)離地面，方便移動(dòng)、搬用，工作時(shí)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(jìn)作業(yè)時(shí)，上下浮動(dòng)將棗粒從地上檢起，進(jìn)入輸送裝置。

2.2 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）聚攏刷。聚攏刷隨整車同步前進(jìn)，同時(shí)需要具備一定范圍內(nèi)的上下移動(dòng)功能。前進(jìn)作業(yè)時(shí)下放與地面接觸，通過(guò)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使位于其下部的棗粒向中心部位匯聚，便于拾撿機(jī)收獲。聚攏刷的主要功能是通過(guò)擴(kuò)大收獲面積，從而提高拾撿機(jī)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(diǎn)如下：第一，刷子具有的彈性可以適應(yīng)各種地面；第二，不會(huì)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(jī)構(gòu)。拾撿機(jī)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(jì)彈性耙齒結(jié)構(gòu)。工作時(shí)，耙齒會(huì)有一定的入土深度，利用耙齒的彈性勢(shì)能，將紅棗彈起并進(jìn)入撿拾機(jī)的殼體內(nèi)。同時(shí)，可以濾掉渣土等雜物，兼具拾撿與分離功能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，收獲效果良好。其設(shè)計(jì)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(yùn)動(dòng)原理及機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 運(yùn)動(dòng)原理

棗粒被拾撿后分布在整個(gè)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(jī)。

3.2 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）橫向輸送器。橫向輸送器采用螺旋機(jī)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(jìn)行螺旋輸送機(jī)輸送，使物料不與螺旋輸送機(jī)葉片一起旋轉(zhuǎn)的力是物料自身重量和螺旋輸送機(jī)機(jī)殼對(duì)物料的摩擦阻力。螺旋傳輸機(jī)構(gòu)的螺旋軸在棗粒運(yùn)動(dòng)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(jī)構(gòu)具有以下5項(xiàng)優(yōu)勢(shì)：①密封的工作狀態(tài)，防止粉塵飛揚(yáng)，改善工作環(huán)境；②結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，緊湊；③可同時(shí)有若干個(gè)進(jìn)料、出料口，工藝安排靈活，工作時(shí)只能打開(kāi)一個(gè)門(mén)；④棗粒輸送方向是可逆的，可同時(shí)向兩個(gè)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(shí)紅棗從下端送入，由回旋的刮板將物料刮送升運(yùn)，在外殼上端經(jīng)排料口卸下紅棗。卸下的紅棗最終進(jìn)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(yùn)動(dòng)著的刮板連續(xù)輸送散狀棗粒。在輸送過(guò)程中，棗粒受到刮板在運(yùn)動(dòng)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(jī)殼中移動(dòng)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(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、體積小、密封性強(qiáng)、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(diǎn)加料，也能多點(diǎn)卸料，保證設(shè)備工藝布置較為靈活。而封閉的殼體對(duì)改善工人的操作條件方面都有較突出的優(yōu)點(diǎn)。

4 總結(jié)

耙齒式紅棗撿拾機(jī)的設(shè)計(jì)需要充分發(fā)揮機(jī)械的特性，最大限度利用機(jī)械結(jié)構(gòu)對(duì)紅棗進(jìn)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(jiǎn)單，操作方便，拾撿效率是人工的5倍以上，對(duì)在晉、陜北部黃河沿岸土石山區(qū)和無(wú)定河中下游的丘陵溝壑區(qū)，進(jìn)行規(guī)模化種植傳統(tǒng)優(yōu)質(zhì)的高大紅棗樹(shù)具有重要作用，推動(dòng)區(qū)域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型發(fā)展。

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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.

dates, harvester, picking up device, agricultural machinery

呂梁學(xué)院校級(jí)基金資助項(xiàng)目(ZRXN201305)。