淺談紅棗收獲機械的研究現狀與發展*

楊 蕊，楊 凱，馬少輝

（1.塔里木大學機械電氣化工程學院，新疆 阿拉爾 843300；2.新疆維吾爾自治區普通高等學校現代農業工程重點實驗室，新疆 阿拉爾 843300）

紅棗作為產量較高的經濟作物之一，不僅具有豐富的營養價值，同時對提高農戶的經濟收入有著非常重要的作用。然而，紅棗收獲時普遍采用人工撿拾的方法，效率低下，而傳統的林果業收獲機械采收效果較差。紅棗收獲機械的研制與發展，大大提高了紅棗的采收效率，降低了收獲成本，有利于紅棗產業的高速發展[1-5]。紅棗的收獲機械主要分為振動式、氣力式、騎跨式等，課題組就此展開論述。

1 振動式紅棗收獲機械

孟祥金等研制的4YS-24 型紅棗收獲機[6]，選用的振動方式為偏心振動，液壓馬達為驅動裝置，工作時驅動位于振動頭內部的偏心振動機構運動，使得振動頭振動，同時振動頭將產生的機械振動傳遞給果樹，帶動果樹振動。這款紅棗收獲機的特點是結構簡單，采用與常用拖拉機后懸掛的掛接方式，安裝、拆卸方便。操作方便，只需要一個人就能控制整臺機械。生產效率高，是人工采收的4～11 倍，而且采凈率較高，總損失率小，全樹85%～98%的果實都能被搖落。采收對象可變，從理論上說還可以通過改變夾持裝置和振動頻率采收沙棗、核桃、杏等其他林果。缺點是該機不適用于新疆地區矮化密植模式種植的紅棗，適用范圍較小。

梅松等研制的紅棗冠型拍振復合小型采收機[7]，工作時履帶式底盤行駛至標定環抱距離，快速將果樹主干抱住，傘形接果開合部件由液壓缸控制開合，之后啟動主要工作部件拍振機構，將果實振落并收集果實。拍振裝置使用曲柄搖桿機構和曲柄滑塊機構配合產生振動。這款機器的特點是小巧靈活，操作便捷，采凈率高，且對樹干傷害較小。缺點是拍振速度過大，會使距離拍振爪較近的紅棗飛出收集范圍，造成紅棗漏集。

張志棟等設計的大棗采摘收集一體機[8]，主要是為了適應陜西等丘陵山區密植大棗的采摘作業條件。這款機械在工作時先由夾頭夾住棗樹，然后振動機構開始工作，將產生的機械振動施加給棗樹，棗樹在振動機構所產生的激振力下振動，棗樹上的棗隨之加速運動至掉落。這款機械的激振機構采用的是曲柄連桿式機構。該機主要特點是行走機構采用履帶式，履帶式具有較好的地形適應性，振動機構選用曲柄連桿結構，能夠調節振幅及振動頻率，以適應不同大小樹冠的棗樹，避免造成能量的浪費，也避免因激振力太大而損傷紅棗與棗樹。

王大鵬等研制的振動式棗類采摘系統[9]，主要由振動機構、收集裝置、輸送機構、除雜機構、轉向機構等構成。運用曲柄滑塊機構實現振動，工作時可以通過調節有刷電機的轉速來調節振動頻率，實現對不同品種的棗樹進行收獲的功能。通過試驗得出，振動機構轉速為316 r/min時采收效率最好。

2 氣力式紅棗收獲機械

王洪昌等設計制造了自走式紅棗撿拾機，該機屬于氣吸式[10]，有大小兩個風機，大風機是主要工作機構，工作時能夠在真空室中產生負壓，落到地面上的紅棗通過氣吸管被吸進集棗箱。小風機可產生較小的風力，用來清除吸入物質中所含的雜質。該機械的缺點是其屬于半機械化，工作過程中還需要人工配合，通過手持撿拾管收集紅棗，控制機器前進方向，來進行紅棗的收集，這種情況下人工勞動強度大。

李賽飛等設計制造了自走氣吸式紅棗撿拾機[11]，撿拾機的原理是負壓吸拾。液壓泵與風機工作時需要的動力由柴油發動機提供，風機工作產生負壓氣流，通過吸拾裝置對集條后的紅棗進行撿拾，并利用氣吸管將紅棗輸送至料倉；風機排出的正壓氣流作用在棗樹下未清掃到的紅棗，使其向未收獲行集條，以達到更高的采收效率。該機的缺點是屬于半機械化，仍然需要人工打棗，且吸入的雜質較多，無法真正用于田間收獲。

魯兵研制了一種新型落地紅棗收獲機[12]，工作時“V”型清掃裝置先將落地紅棗聚集，然后經仿形鏟棗裝置將紅棗鏟起，仿形鏟棗裝置設計有篩雜間隙，可將雜物篩出，最后利用吸棗裝置將鏟起的紅棗吸入集棗箱中。這款機械結構緊湊，作業效率高，但只適用于較為平坦地面作業，對地面平整程度要求高，作業耗工較大，需使用大功率風機，前端清掃刷易磨損，在作業時需人工推動機具前進，耗費較多人力。

潘俊兵設計制造的氣吹式落地紅棗撿拾裝置[13]，工作時利用風機和電動機使氣流分配裝置吹出氣流的同時逆時針旋轉，使地上的紅棗被氣流帶動滾向輸送裝置，輸送裝置上設計有毛刷，其與地面接觸可將被吹來的紅棗拾起并運輸到集棗箱中。該機結構緊湊，對紅棗損傷小，撿拾效率高，但是依靠電機為動力輸岀，無法進行長時間、遠距離作業，功率消耗較大。

北京意美德通科技發展有限公司研制出的YE3600A 型收獲機，主要用于落地紅棗的收獲[14]。該機以汽油機為動力，主要由離心風機、收集箱、吸管等組成。工作時，汽油機發動帶動離心風機產生負壓，落地紅棗被吸入到集果箱中。該機體積小，靈活方便，適用于新疆地區矮化密植型的棗園，但是當雜物和紅棗一起被吸入收集箱中時，因該機沒有分離裝置，被收集的雜物會撞擊風機葉片，影響風機使用壽命。紅棗收集箱需要密封且容積較小，需要頻繁更換，且工作時需要兩個人配合，工作效率低。

張學軍等研制的氣力式矮密栽培紅棗撿拾機[15]，蓄電池為驅動電機、振動分離篩驅動電機以及閉風器驅動電機的動力源，柴油機為風機的動力源。風機轉動時會形成壓力差，吸氣室內為負壓，產生吸力，用來撿拾紅棗。該機的主要優點是設計了兩個分離機構，第一次將棗葉與枝條排出去，第二次將紅棗與碎石土塊分離，最后得到的紅棗較干凈且雜質少。缺點是需要人工手持吸氣管撿拾紅棗，風機產生的吸力大，吸氣管較粗較重，需要很大力氣才能將吸氣管帶到紅棗聚集區，人工勞動強度大，不適用于長時間工作。

莊子豪等研制的小型自走氣吸式紅棗撿拾機[16]，主要由離心風機提供吸力，工作時氣吸管需要人手持，對準落地紅棗，將其吸入沉降室，質量較輕的雜質被輸送至沉降室后部，用離心風機吹出，質量較大的雜質需要經過排雜門排出。經過試驗得出，風機轉速為2 900 r/min時，收獲效果最合適，此時收獲率≥98.3%，破損率≤3.83%，含雜率≤3.02%[17]。該機的優點是整機較小，適合新疆地區紅棗的收獲，缺點是需要人力調節氣吸管的位置，自動化水平不夠高，勞動強度大。

3 騎跨式紅棗收獲機械

付威等設計制造的4ZZ-4型自走式紅棗收獲機[18]，工作時立軸采摘滾筒做旋轉運動，轉動過程中撥桿插入樹冠并以高頻小振幅振動，同時振動被傳遞給樹冠，引起果實振動，振動頻率和幅度到達一定程度后果實掉落下來。該機振動幅度小，采收效率高，采凈率高，操作方便，工作平穩。

4 手持式紅棗收獲機械

孟祥金設計的手持式紅棗振動收獲機[19]，工作時由夾持頭夾住樹干，由汽油機驅動偏心振動機構振動帶動夾持頭產生機械振動，并傳遞給樹干及樹枝，使棗樹上的紅棗產生振動而加速運動，達到一定程度后掉落下來。該機的優點是機具較小，操作方便，缺點是無集果裝置，紅棗掉落后仍然需要人力撿拾，工作效率低，整機使用汽油機驅動，需要使用者背負，勞動強度大。

亢石磊等設計制造的手持式電動紅棗收獲機[20]，工作時以直流減速電動機作為動力機，帶動摘果梳齒旋轉，使紅棗從樹上落下。該機優點是電動設備噪聲、振動都很小，操作者的勞動強度小。缺點是機具采用梳刷式落果方式，這種方式對果樹的傷害較大。

5 結語

綜上所述，一些高校、科研機構雖研制出很多種的紅棗收獲機械，但因為種種原因，真正能夠用到田間生產的仍然很少。在之后的研究中應該將新技術加入設計，使機具更加智能化，實現高質量、高效率的收獲，農機與農藝應該相互結合[21-24]，共同發展，以更好更快地實現農業現代化。