大枣采摘分选一体机

倪红福，王志坤，于 晴，林 聪，魏建坤，王兆贺

（德州学院，山东德州 253023）

大枣采摘分选一体机

倪红福，*王志坤，于 晴，林 聪，魏建坤，王兆贺

（德州学院，山东德州 253023）

随着生活水平的提高，蔬菜水果在人们饮食结构中占着越来越重要的地位，但是目前林果业的机械化水平较低，特别是大枣的采摘。目前，红枣收获主要还是传统的用棍棒打果枝，使枣落在地上，再采用人工拾取的方法进行收获作业，不仅耗费大量的人力而且成本较高，收获的效率也比较低，并且枣的分级挑选更是费时费力，针对这一现状研究了一种新型的红枣收获机，集采摘分选于一体，一步到位。

采收；分选；机械化

枣，不仅是人们日常食用的一种水果，更是中医药中的一味药材，在中医药研究中红枣可以健脾养胃、补气养血，增强免疫力的同时还有镇静安神的效果。鲜枣可以作为时令水果食用，补充维生素和矿物质。但是大枣的采收却是不容易的，人工采收效率低下并且大枣容易受外伤影响品质，大面积发展大枣种植时，必须依靠机械化来提高采摘效率。据有关资料介绍，大枣的采收用工量较大，新鲜大枣容易受到损伤，不能供给人们鲜食，只能加工成干枣出售，严重制约了大枣的产业发展。因此设计一款既省时又省力的收枣分选一体的收枣机是非常重要的。

1 国内外研究现状

国外对水果采收的机械研究特别多，其中有大型的收枣设备，但是国内对水果采摘机械研究的就较少，使得鲜食水果供应量下降，对大枣采摘机械的研究也并不足以使大枣采收走上机械化。

2 结构设计

2.1 打枣装置的设计[1-2]

该设计使用一个高频低幅敲击器，敲击器震动带动敲击棒对枣树枝进行高频率低振幅的往复振动。高振动频率使大枣更充分地与枣树分离，减少漏收率。震动器不直接接触树体并且震动幅度低能更好地保护树体，不影响枣树的健康生长。

大枣震动采收是通过震动器带动敲击器的敲击棒对大枣进行敲击，使大枣与敲击棒所产生的作用力大于果柄与果实之间的连接力，从而使大枣脱落。

果实受力简图见图1，果实运动简图见图2。在果实B处加一振动力F（t）为：

在F（t）的作用下B点以A点为中心做摆动，那么果实运动情况可以简化为图2所示。

选坐标X'O'Y'，取B点在X'O'Y'平面内的倾角α为广义坐标，则B点在XOY平面内的绝对运动坐

图1 果实受力简图

图2 果实运动简图

标为：

由拉格朗日方程得出：

式中：W——动能；

U——势能。

将W，U分别带入拉格朗日方程中，得：

式中：α——大枣果实摆动的倾角；

β——大枣果实震动受力的振动频率；

L——大枣果实重心到悬点距离；

ω——大枣果实自由震动频率；

γ——振幅；

m——大枣果实的质量。

由上述计算可知，运动由敲击棒的敲击作用和果实自由震动组成，可得果实的法向分力Fn和切向分力Fm为：

Fn与Fm的大小是由摆动角α决定的，而α是由F（t）决定，所以可以确定震动器的震动频率和震动幅度。初步确定震动器的震动频率为400～550次/min，震动幅度为25～35 mm。

2.2 采集装置的设计[3-5]

采集装置分为2种，第1种对于规模化种植矮树型枣树，采用一块带有出枣口的篷布整个将枣树罩住，敲击器开始工作；第2种对于大树型枣树则采用一块篷布将枣树附近的整个地面铺盖，待敲击器工作完毕，提拉篷布将枣归拢到输送装置。

敲击器见图3。

图3 敲击器

敲击器是靠震动器带动敲击棒运动，从而达到将果实敲击掉落的效果，弹簧设计增加了敲击棒的柔性，更好地保护大枣的完好度，大幅度减少损果率。

2.3 输送装置的设计

输送装置选用带有风机的输送带，枣在输送过程中风机开启，将混杂于大枣中的落叶与残枝吹除。

2.4 分选装置的设计

选用不同眼数的筛网来分级筛选枣的大小，分选槽略微倾斜且轻微震动使大枣向前移动，筛选完的大枣通过分装通道装入袋中，省时省力。

分选机基本参数见表1。

表1 分选机基本参数

3 结论

该设计需要研究的是大枣采摘机械的基本形式、采摘的类型和分选装置的使用。需要充分发挥机械的特性，最大程度地利用机械结构对大枣进行采摘并且保证收获的大枣质量和采净率。机械化收获是整个生产中最重要的环节。所以，研究红枣采摘机的技术具有很现实的意义。

[1]张明峰，周小双.正态总体下样本均值与样本方差独立性的四种证明方法 [J].榆林学院学报，2015，25（4）：38-56.

[2]杨艳杰.基于计算机视觉的电器漏电智能识别方法研究 [J].科技通报，2012，28（6）：205-208.

[3]赵林，王志坤.一种多功能小型机床的调查研究 [J].电子世界，2014（6）：190-192.

[4]艾建军，高韶坤，刘建敏.大枣收获机设计 [J].江苏农业科学，2015，43（12）：434-436.

[5]曲帅帅，王志坤.对一种小型粮食收集装置的初步探索 [J].电子世界，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

倪红福（1996— ）男，本科，研究方向为机械设计制造及自动化。

*通讯作者：王志坤（1982— ），男，硕士，讲师，研究方向为数字化设计与制造、产品集成精度加工测试与控制、机械设计与制造。