馬曉燕

摘要：精河枸杞素有“紅瑪瑙”之稱，其果實鮮紅、粒大飽滿、皮薄肉厚、含糖豐富、藥用價值高，頗受消費者青睞。隨著地區(qū)產(chǎn)業(yè)化不斷發(fā)展，人工采摘枸杞的局限性逐漸體現(xiàn)出來，如何提高枸杞采摘率，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，就成為現(xiàn)階段我們需要重點研究的內(nèi)容。該文主要結(jié)合實際情況，就大型枸杞采摘機振搖系統(tǒng)動力輸入方式的選擇進行了分析，希望通過本次研究對同行有所助益。

關(guān)鍵詞：枸杞；采摘機；振搖系統(tǒng)；動力輸入；方式選擇；精河縣

枸杞屬于茄科枸杞屬，多分支灌木植物，是名貴的藥材與滋補品，也是“食藥同源”的功能型特產(chǎn)資源。由于枸杞生長具有“無序花序，連續(xù)花果”的特點，即開花、結(jié)果、成熟同時進行，致使采收工作的難度較大。截至2016年，全縣枸杞種植面積累計達17萬畝，其中無公害枸杞產(chǎn)地認定和產(chǎn)品認證面積達7.6萬畝，創(chuàng)建全國出口枸杞標準化生產(chǎn)基地13萬畝。全縣枸杞總產(chǎn)量可達2.7萬噸，枸杞干果總產(chǎn)值突破5億元，綜合產(chǎn)值達7億元。

據(jù)調(diào)查，人工采摘枸杞的效率僅為3-5 kg/h，面積逐年擴大，收獲季節(jié)用工荒問題日益突出，每年盛果期都有大量枸杞因不能及時采摘而爛在地里，故而人工采摘嚴重制約了枸杞產(chǎn)業(yè)高效優(yōu)質(zhì)發(fā)展。因此，加快枸杞采摘機械化步伐，用便捷高效的機械化收獲替代繁重低效的人工采摘，迫在眉睫，刻不容緩。

一、枸杞采摘機振搖系統(tǒng)動力輸入方式對比分析

1、曲柄連桿結(jié)構(gòu)分析

在機體裝置上由多柱旋轉(zhuǎn)桿分布著若干橡皮筋和尼龍繩，旋轉(zhuǎn)桿和橡皮條旋轉(zhuǎn)過程中，通過柔性橡皮條連續(xù)旋轉(zhuǎn)方式，保證旋轉(zhuǎn)桿能夠任意移動，從而將果實碰撞掉脫落在收集器中。其基本特征是機體裝置是由一個鋼絲軟軸通過一個接頭和套筒內(nèi)裝置輸入轉(zhuǎn)動軸連接在一起，在輸入軸一段連接齒輪，套筒和輸入轉(zhuǎn)軸固定在機器殼中間位置上，在機殼內(nèi)部分布了一排多柱旋轉(zhuǎn)桿，在旋轉(zhuǎn)桿上安裝了轉(zhuǎn)輪或者齒輪，輸入轉(zhuǎn)軸上安裝的皮帶輪布置有皮帶，皮帶串聯(lián)至各旋轉(zhuǎn)桿上安裝的轉(zhuǎn)輪。從這個結(jié)構(gòu)可以看出，整個機體結(jié)構(gòu)比較簡單，使用也比較方便，采用柔性橡皮條或尼龍繩的旋轉(zhuǎn)，可以降低果實的損傷率和減少枝葉的破傷，整個機體重量較輕，攜帶也比較方便，成本造價較低，推廣比較容易。設備內(nèi)部設計為12 柱旋轉(zhuǎn)桿來采摘枸杞，可以每小時采摘成熟果實60 kg左右，相當于約人工采摘的20倍，大大提高工作效率。但是該結(jié)構(gòu)和存在明顯的缺陷，由于采用柔性橡皮條或尼龍繩旋轉(zhuǎn)，磨損率較高，需要經(jīng)常更換設備，后期維護成本較高。

2、齒輪結(jié)構(gòu)分析

整個結(jié)構(gòu)屬于一種質(zhì)量不平衡驅(qū)動裝置構(gòu)成，如圖1所示，其中1代表齒，2代表齒輪，3代表震蕩驅(qū)動，4為不平衡的質(zhì)量，5為枝條。α為齒的角度，15°；φ為震蕩角度，8.6°；s為振幅45 mm；Rz為齒半徑，3000 mm；Rw為有效半徑；F為離心力。在整個設備運行過程中果實脫落實際主要取決于質(zhì)量加速度等因素，機械在借助震蕩齒輪的幫助下，枸杞果實被卡在齒間，震蕩驅(qū)動使得齒輪來回轉(zhuǎn)動，參數(shù)如圖所示。結(jié)果枝上果實的加速度能夠達到相應的標準之后，加上果實自身的重量，就能夠自行脫落。這種采收機械對于生長所較為統(tǒng)一的枸杞植株才能達到最大收獲率，采收機生產(chǎn)能力由可容納性的果枝量和每個結(jié)果枝上采收的果實量綜合確定，采收時間過早或者過晚都會對果實質(zhì)量和損耗率產(chǎn)生影響。同時，這種機械設備在使用過程中容易產(chǎn)生疲勞。

3、偏心輪結(jié)構(gòu)分析

枸杞采摘機主要由電動機、高頻發(fā)生器、偏心輪、連桿和抓枝器等組成，其工作原理是借助電動機和高頻發(fā)生器使枸杞樹枝發(fā)生震動，從而將果實振動搖落。偏心輪結(jié)構(gòu)的枸杞采摘機根據(jù)枸杞樹體生長特性和結(jié)果習性設計出了“梳狀”、“排齒”采果頭，可保證成熟果實能夠采下，而花、青果、葉無損傷?？刂葡到y(tǒng)包括手柄、傳動箱、傳動系統(tǒng)、調(diào)速器等；以蓄電池作為動力源，輕便、易操作，充一次電工作時間可達到20 h以上，可保證全天滿負荷運行；設計出了兩個“L”接收裝置，對接成“U”形裝置，收集效果好，成本低；采摘效率達到10kg/h以上，生產(chǎn)效率是人工采摘的5-10倍，采凈率在90%以上，采摘的果實無機械損傷，不會對樹體生長和產(chǎn)量造成影響。

4、凸輪結(jié)構(gòu)分析

整個結(jié)構(gòu)是由采摘插頭、凸輪、電機、機殼和開關(guān)組成，如圖2所示。枸杞果實脫落質(zhì)量葉和加速度取決于質(zhì)量和加速度，將采摘機插入到枸杞枝條中，開啟啟動鍵，讓插頭左右震動，保證果枝上的果實達到必要的加速度，加上果實自身的質(zhì)量，保證果實脫落，插頭左右的震動主要由點擊和插頭之間凸輪連接實現(xiàn)。這種機械設備同樣和齒輪結(jié)構(gòu)的果實采摘機缺點一樣，采收質(zhì)量受時間影響，震動容易產(chǎn)生疲勞。

二、枸杞采摘機振搖系統(tǒng)動力輸入方式選擇

結(jié)合本地區(qū)實際情況，上述四種動力輸入方式都會產(chǎn)生震動疲勞，但是從綜合采收效率，設備使用壽命來看，偏心輪結(jié)構(gòu)的枸杞采摘機適應性和采摘效率更高，并且能夠連續(xù)作業(yè)20 h以上，果實機械損傷較小，不會對枸杞樹生長造成影響。因此，應該選擇該種結(jié)構(gòu)形式的枸杞采摘機。2015年在精河縣采用偏心輪結(jié)構(gòu)的枸杞采摘機進行采摘實驗，每臺每小時最少可采摘枸杞10 kg，采凈率達到90%，果實破損率不足5%。當?shù)厝斯げ烧慨€枸杞僅采摘費一項達到2250元，應用枸杞采收機每畝采摘費僅為1100元左右，比人工采收節(jié)約一半以上，經(jīng)濟校效顯著。