大棗采摘分選一體機

倪紅福，王志坤，于 晴，林 聰，魏建坤，王兆賀

（德州學院，山東德州 253023）

大棗采摘分選一體機

倪紅福，*王志坤，于 晴，林 聰，魏建坤，王兆賀

（德州學院，山東德州 253023）

隨著生活水平的提高，蔬菜水果在人們飲食結構中占著越來越重要的地位，但是目前林果業(yè)的機械化水平較低，特別是大棗的采摘。目前，紅棗收獲主要還是傳統(tǒng)的用棍棒打果枝，使棗落在地上，再采用人工拾取的方法進行收獲作業(yè)，不僅耗費大量的人力而且成本較高，收獲的效率也比較低，并且棗的分級挑選更是費時費力，針對這一現(xiàn)狀研究了一種新型的紅棗收獲機，集采摘分選于一體，一步到位。

采收；分選；機械化

棗，不僅是人們日常食用的一種水果，更是中醫(yī)藥中的一味藥材，在中醫(yī)藥研究中紅棗可以健脾養(yǎng)胃、補氣養(yǎng)血，增強免疫力的同時還有鎮(zhèn)靜安神的效果。鮮棗可以作為時令水果食用，補充維生素和礦物質。但是大棗的采收卻是不容易的，人工采收效率低下并且大棗容易受外傷影響品質，大面積發(fā)展大棗種植時，必須依靠機械化來提高采摘效率。據(jù)有關資料介紹，大棗的采收用工量較大，新鮮大棗容易受到損傷，不能供給人們鮮食，只能加工成干棗出售，嚴重制約了大棗的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。因此設計一款既省時又省力的收棗分選一體的收棗機是非常重要的。

1 國內外研究現(xiàn)狀

國外對水果采收的機械研究特別多，其中有大型的收棗設備，但是國內對水果采摘機械研究的就較少，使得鮮食水果供應量下降，對大棗采摘機械的研究也并不足以使大棗采收走上機械化。

2 結構設計

2.1 打棗裝置的設計[1-2]

該設計使用一個高頻低幅敲擊器，敲擊器震動帶動敲擊棒對棗樹枝進行高頻率低振幅的往復振動。高振動頻率使大棗更充分地與棗樹分離，減少漏收率。震動器不直接接觸樹體并且震動幅度低能更好地保護樹體，不影響棗樹的健康生長。

大棗震動采收是通過震動器帶動敲擊器的敲擊棒對大棗進行敲擊，使大棗與敲擊棒所產(chǎn)生的作用力大于果柄與果實之間的連接力，從而使大棗脫落。

果實受力簡圖見圖1，果實運動簡圖見圖2。在果實B處加一振動力F（t）為：

在F（t）的作用下B點以A點為中心做擺動，那么果實運動情況可以簡化為圖2所示。

選坐標X'O'Y'，取B點在X'O'Y'平面內的傾角α為廣義坐標，則B點在XOY平面內的絕對運動坐

圖1 果實受力簡圖

圖2 果實運動簡圖

標為：

由拉格朗日方程得出：

式中：W——動能；

U——勢能。

將W，U分別帶入拉格朗日方程中，得：

式中：α——大棗果實擺動的傾角；

β——大棗果實震動受力的振動頻率；

L——大棗果實重心到懸點距離；

ω——大棗果實自由震動頻率；

γ——振幅；

m——大棗果實的質量。

由上述計算可知，運動由敲擊棒的敲擊作用和果實自由震動組成，可得果實的法向分力Fn和切向分力Fm為：

Fn與Fm的大小是由擺動角α決定的，而α是由F（t）決定，所以可以確定震動器的震動頻率和震動幅度。初步確定震動器的震動頻率為400～550次/min，震動幅度為25～35 mm。

2.2 采集裝置的設計[3-5]

采集裝置分為2種，第1種對于規(guī)模化種植矮樹型棗樹，采用一塊帶有出棗口的篷布整個將棗樹罩住，敲擊器開始工作；第2種對于大樹型棗樹則采用一塊篷布將棗樹附近的整個地面鋪蓋，待敲擊器工作完畢，提拉篷布將棗歸攏到輸送裝置。

敲擊器見圖3。

圖3 敲擊器

敲擊器是靠震動器帶動敲擊棒運動，從而達到將果實敲擊掉落的效果，彈簧設計增加了敲擊棒的柔性，更好地保護大棗的完好度，大幅度減少損果率。

2.3 輸送裝置的設計

輸送裝置選用帶有風機的輸送帶，棗在輸送過程中風機開啟，將混雜于大棗中的落葉與殘枝吹除。

2.4 分選裝置的設計

選用不同眼數(shù)的篩網(wǎng)來分級篩選棗的大小，分選槽略微傾斜且輕微震動使大棗向前移動，篩選完的大棗通過分裝通道裝入袋中，省時省力。

分選機基本參數(shù)見表1。

表1 分選機基本參數(shù)

3 結論

該設計需要研究的是大棗采摘機械的基本形式、采摘的類型和分選裝置的使用。需要充分發(fā)揮機械的特性，最大程度地利用機械結構對大棗進行采摘并且保證收獲的大棗質量和采凈率。機械化收獲是整個生產(chǎn)中最重要的環(huán)節(jié)。所以，研究紅棗采摘機的技術具有很現(xiàn)實的意義。

[1]張明峰，周小雙.正態(tài)總體下樣本均值與樣本方差獨立性的四種證明方法 [J].榆林學院學報，2015，25（4）：38-56.

[2]楊艷杰.基于計算機視覺的電器漏電智能識別方法研究 [J].科技通報，2012，28（6）：205-208.

[3]趙林，王志坤.一種多功能小型機床的調查研究 [J].電子世界，2014（6）：190-192.

[4]艾建軍，高韶坤，劉建敏.大棗收獲機設計 [J].江蘇農(nóng)業(yè)科學，2015，43（12）：434-436.

[5]曲帥帥，王志坤.對一種小型糧食收集裝置的初步探索 [J].電子世界，2014（8）：244-246.◇

The Machine that can Harvest and Select Jujube

NI Hongfu，*WANG Zhikun，YU Qing，LIN Cong，WEI Jiankun，WANG Zhaohe
（Dezhou University，Dezhou，Shandong 253023，China）

With the improvement of people's living standard，fruits and vegetables on the diet structure plays a more and more position，but the low level of mechanization of the horticulture，especially jujube's harvesting.The red jujube's harvesting mainly adopts the traditional method with beating branch，to make dates fall to the ground，then adopts the artificial method picking up to finish harvesting operations.Not only a great deal of manpower，but also a higher cost，the efficiency of the harvest is lower，and picking is very laborious.In view of this situation we studied a new type of red jujube harvest machine，integrating picking separation，one pace reachs the designated position.

harvest；sorting；mechanization

S225.93

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.12.041

1671-9646（2017） 12b-0050-02

2017-09-22

倪紅福（1996— ）男，本科，研究方向為機械設計制造及自動化。

*通訊作者：王志坤（1982— ），男，碩士，講師，研究方向為數(shù)字化設計與制造、產(chǎn)品集成精度加工測試與控制、機械設計與制造。