便攜式柑橘采摘裝置的研制

何逸霏

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便攜式柑橘采摘裝置的研制

何逸霏

（西南大學附屬中學，重慶 400700）

中國種植著大量的柑橘，針對目前柑橘采摘勞動強度大、采摘效率低等問題，設計了一種便攜式柑橘采摘裝置。介紹了裝置的主要技術參數(shù)，并且通過剪切、控制和收集等機構介紹了總體技術方案。設計便攜式柑橘采摘裝置的主要目的是減少果農(nóng)的勞動強度和工作量，提高柑橘的采摘效率，降低柑橘的采摘成本。

柑橘；采摘裝置；勞動強度；勞動生產(chǎn)率

柑橘是一種人們喜愛的水果，種植地域非常廣泛，世界各地均有種植。然而因果實分布高低不一、農(nóng)村青壯年勞動力少等原因，柑橘的采摘效率急需提高。我國在柑橘采摘機械方面的研究相比國外起步較晚，技術沒有國外成熟；而且越先進的采摘機械，其成本也越高，所以目前我國山地、丘陵地區(qū)的大部分果農(nóng)仍是采用傳統(tǒng)人工采摘方式，這種采摘方式勞動強度大且采摘效率低。采用傳統(tǒng)的人工采摘方式采摘較高枝條上的柑橘時，果農(nóng)需要站在梯子上進行采摘，有一定的安全隱患。因此，設計一種成本低廉、能夠輔助果農(nóng)采摘、降低勞動強度和提高勞動生產(chǎn)率的便攜式柑橘采摘裝置是非常必要的。

1 便攜式柑橘采摘裝置的總體設計

目前市場上的柑橘采摘裝置存在以下不足：①編號用拽拉原理采摘柑橘，在拽拉的過程中可能損傷果實；②能連續(xù)采摘，但需要摘一個就放一個，采摘效率低；③雙手必須長時間控制，費力，勞動強度大。針對這些不足之處，本文設計的便攜式柑橘采摘裝置功能更為完善，避免了對果實的損傷并改進了控制機構。整體裝置由剪切機構、控制機構和收集機構組成，剪切機構實現(xiàn)了對柑橘的準確、安全采摘；控制機構用于控制剪切機構的采摘剪動作，剪切果蒂；收集機構將采摘下的柑橘通過伸縮管輸送至收集箱（袋）。通過這幾個機構配合作用，即可實現(xiàn)對柑橘連續(xù)采摘。便攜式柑橘采摘整體裝置結構如圖1所示。

圖1 整體裝置結構圖

便攜式柑橘采摘裝置主要技術參數(shù)如表1所示。

表1 便攜式柑橘采摘裝置主要技術參數(shù)

參數(shù)數(shù)值單位 采摘高度范圍1～3m 剪刀閉合行程150mm 輸送管最大長度3.5m 收集口直徑200mm 采摘角度調節(jié)范圍0～180°

2 剪切機構

剪切機構的作用是使果實跟枝干分離，使兩者分離的方式有多種?？梢允驱X槽型，利用齒槽將柑橘卡住通過拽拉使枝干斷開；也可以是刀刃，直接切斷枝干。由于柑橘枝干的韌性非常大，利用齒槽拽拉采摘柑橘比較費力，而且在采摘過程中可能損傷柑橘，所以剪切機構選擇采摘剪，以刀刃直接切斷枝干的方式實現(xiàn)果實跟枝干分離。

圖2 角度調節(jié)機構結構圖

由于柑橘的生長朝向并不統(tǒng)一，使用固定了角度的采摘剪難以完成整株果樹的采摘，所以剪切機構由采摘剪和角度調節(jié)機構組成，設計角度調節(jié)機構的目的是調節(jié)采摘剪的采摘角度，采摘前可以調整采摘剪的垂直角度，使刀刃與被剪枝干平行。角度調節(jié)機構結構如圖2所示。角度調節(jié)機構主要由彈簧卡銷和調節(jié)盤構成，調節(jié)盤上有定位孔，定位孔可在0°～180°范圍內(nèi)布置，通過改變卡銷對應于不同的定位孔即可實現(xiàn)角度調節(jié)?？ㄤN插入調節(jié)盤上的定位孔后，剪刀即被固定在伸縮桿上，完成采摘剪的角度調節(jié)。加上角度調節(jié)機構之后，采摘下的柑橘果蒂更短，減少了果農(nóng)的工作量。

3 控制機構

控制機構的作用是控制剪切機構的采摘剪動作?？刂茩C構布置在伸縮桿上，由采摘把手、卷線筒、支撐架和張緊盤構成。采摘把手下方設有張緊盤，用于引導鋼索的走向并將鋼索張緊，張緊盤在節(jié)省空間的同時還避免了鋼索對控制機構的干涉。鋼索從卷線筒出來后，繞過把手上的動滑輪；根據(jù)動滑輪原理，可將把手行程縮減1/2.采摘把手上端握持部分與動滑輪有一段間隙，留出手指活動空間的同時也利用了杠桿原理，使操作起來更省力。采摘時拉動采摘把手向后轉動，在鋼索的帶動下，采摘剪閉合將枝干剪斷完成一次采摘?？刂茩C構結構如圖3所示。

圖3 控制機構結構圖

卷線筒設計有內(nèi)齒，通過與卷線筒支架上的外齒嚙合固定。鋼索需要保持張緊狀態(tài)，才能實現(xiàn)控制機構對采摘剪的控制。當伸縮桿的長度改變時，鋼索的長度需要隨之改變。將卷線筒沿軸向抽出一定距離使嚙合的齒脫離，即可轉動卷線筒改變鋼索的長度。調節(jié)完成之后將其推回，使齒嚙合，即可保證伸縮桿長度變化前后鋼索是張緊狀態(tài)。伸縮桿末端設計有弧形支撐架，在使用本裝置工作時，支撐架抵在腰間作為一個支點，減輕勞動強度。

4 收集機構

收集機構由收集口和伸縮管組成，收集口呈漏斗形，如圖1所示，上端用于承接剪切下的柑橘，因此收集口上端的直徑設計較大，確保柑橘能全部進入收集機構。收集口下端與伸縮管連接，柑橘進入收集口后，順著伸縮管進入地面的存放箱（袋）。采用伸縮管輸送的目的是：在伸縮桿長度變化之后，伸縮管能隨之改變長度。同時伸縮管具有一定的緩沖作用，可減少輸送過程對柑橘的損傷。

5 總結

本文分析了現(xiàn)有柑橘采摘裝置的不足，提出了改進方案。便攜式人工柑橘采摘裝置能夠極大地提高采摘效率，也能夠降低勞動強度。本采摘裝置不僅限于柑橘采摘，對其他水果也能夠采摘收集。此外，該采摘裝置的設計滿足安全性和經(jīng)濟性要求。此便攜式柑橘采摘裝置實用性較好，造價合理，具有一定的推廣價值。

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2095－6835（2018）18－0113－02

S225.93

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.18.113

〔編輯：嚴麗琴〕