張亞振 陳林 張秀平 徐志杰

（河北省農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所有限公司 河北 石家莊 050051）

我國(guó)北方酸棗一般以野生居多，樹形小，但由于樹枝上有很多的刺，不利于采摘。北方酸棗的主要用途是取酸棗仁入藥，對(duì)果皮及果肉的完整性要求并不高[1]。一般會(huì)采取將樹枝打落后人工撿拾的方法，作業(yè)效率低，人工成本高。目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有平原大田種植酸棗樹作業(yè)的震動(dòng)式、氣吸式采摘機(jī)械，大大提高了采摘效率，但不適用于山區(qū)、丘陵地帶及大型機(jī)械無(wú)法進(jìn)入的地塊作業(yè)[2]。4SZD型山地電動(dòng)酸棗收獲機(jī)對(duì)于滿足現(xiàn)階段山地酸棗收獲的需求、提高山地酸棗收獲機(jī)械化程度具有重要意義。

1 整機(jī)布局與工作原理

4SZD型山地電動(dòng)酸棗收獲機(jī)為手扶式收獲機(jī)，主要結(jié)構(gòu)是由集料器、集料箱、車體、打棗器等組成，如圖1所示。

集料器位于集料箱的上方，可以收展，能夠?qū)⑺釛棙渖系袈涞乃釛椷M(jìn)行收集。車體位于集料箱的下方，借助驅(qū)動(dòng)電機(jī)可將安裝在車體上的小輪帶動(dòng)整機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)行走。打棗器掛在車體旁，方便被工作人員拿起使用。

酸棗收獲機(jī)的工作原理：?jiǎn)?dòng)機(jī)具的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，將機(jī)具行駛至所需收獲的酸棗樹下；再控制聚攏狀態(tài)下的集料器展開，將樹干抱緊；工作人員手持打棗器對(duì)酸棗樹的樹枝進(jìn)行抽打，將酸棗打落至集料器上并滑落至集料箱中；待收完后收攏集料器，便可離開該酸棗樹，完成整個(gè)工作過程。

圖2 集料器的局部示意圖（圖1中局部A放大）

2 關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)

2.1 集料器的設(shè)計(jì)。集料器是整個(gè)酸棗收獲機(jī)中十分重要的部件，是實(shí)現(xiàn)酸棗收集并導(dǎo)向至集料箱的關(guān)鍵部件。設(shè)計(jì)的集料器通過一根軸固定在集料箱的上方，主要結(jié)構(gòu)是由收展套、收展布、收展桿、支撐桿、固定桿、帶有弧形滑軌的收展盤、推拉桿及推拉桿的牽引組件等組成，如圖2所示。

收展桿上設(shè)置有樹干夾，收展桿與推拉桿之間借助鉸接桿連接并形成曲柄連桿機(jī)構(gòu)；固定桿固定于收展盤的最后端；支撐桿處于收展桿和固定桿之間，對(duì)收展布起輔助支撐的作用；收展盤包括套設(shè)于收展套外側(cè)的內(nèi)盤、外盤，外盤借助支架與集料箱連接，弧形滑軌是設(shè)置在內(nèi)盤上的；收展桿和支撐桿的下端均分別與各自對(duì)應(yīng)的收展套相連并可沿固定軸上轉(zhuǎn)動(dòng)，還可沿收展盤中的弧形滑軌自由滑動(dòng)。收展桿、支撐桿、固定桿的上端均呈傾斜向上的狀態(tài)，并與收展布連接；收展盤的外盤借助支架固定在集料箱上，弧形滑軌處于內(nèi)盤上，收展桿和支撐桿穿過弧形滑軌并搭接于外盤上。這樣可通過推拉桿控制收展桿帶動(dòng)收展布和支撐桿張合。

收展布聚攏狀態(tài)下，收展桿朝向車體的后側(cè)，拉動(dòng)推拉桿，收展桿帶動(dòng)收展套沿固定軸旋轉(zhuǎn)，并在弧形滑軌中滑移，張開過程中收展桿又分別帶動(dòng)收展布的兩端沿弧形導(dǎo)軌相向滑動(dòng)，收展布逐漸展開，展開時(shí)收展布對(duì)支撐桿形成沿弧形導(dǎo)軌滑動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力，支撐桿的收展套同時(shí)也沿固定軸旋轉(zhuǎn)，收展布完全張開后，收展桿、支撐桿及固定桿均對(duì)收展布進(jìn)行支撐，使收展布形成一個(gè)呈上大下小倒置的傘狀，這樣便于大范圍收集從酸棗樹上落下的酸棗，并將收集的酸棗聚攏在收展布的底部便于滑落至集料箱中，收展盤的內(nèi)盤與外盤之間的空隙形成集料器向集料箱落料的落料口；收展布收合的過程中，收展桿分別帶動(dòng)收展布的兩端向后旋轉(zhuǎn)，收展布堆疊對(duì)支撐桿形成擠壓，推動(dòng)支撐桿的收展套沿固定軸旋轉(zhuǎn)，直至收展布完全收合。

兩收展桿相向旋轉(zhuǎn)，收展桿上的樹干夾將樹干抱緊，樹干夾內(nèi)壁上設(shè)置有橡膠板，不僅能夠增加樹干夾與樹干的抱緊力度，還避免了樹干夾與樹干硬接觸造成樹干損傷，同時(shí)由于橡膠板的彈性使得樹干夾可抱緊不同粗細(xì)的樹干，提高適用范圍。樹干夾抱緊樹干時(shí)，收展布兩端貼合，收展布兩端分別設(shè)有配套的粘貼布或磁鐵，兩端貼合時(shí)利用粘貼布或磁鐵對(duì)收展布的兩端進(jìn)行固定。收展布上還設(shè)有布套，布套與收展桿、固定桿、支撐桿配套設(shè)置，便于收展布的拆卸。

2.2 打棗器的設(shè)計(jì)。主要結(jié)構(gòu)是由帶有把手的打棗桿、電動(dòng)機(jī)、位于打棗桿端部與電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力軸連接的轉(zhuǎn)軸及一組設(shè)置于轉(zhuǎn)軸上的軟橡膠棒等組成，電動(dòng)機(jī)靠近打棗桿的把手，如圖3所示。

打棗時(shí)工作人員手持打棗桿的把手，打開電動(dòng)機(jī)的開關(guān)，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸上的軟橡膠棒對(duì)酸棗樹的樹枝進(jìn)行抽打，將酸棗打落至收展布上。

圖3 打棗器的結(jié)構(gòu)示意圖

3 試驗(yàn)結(jié)果

在機(jī)具設(shè)計(jì)過程中，通過實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)測(cè)試，進(jìn)行了兩輪的改進(jìn)，并于2019年10月在贊皇縣北趙峪村進(jìn)行實(shí)收檢驗(yàn)，收獲重量308 kg，試驗(yàn)對(duì)摘果率、破損率及生產(chǎn)效率情況進(jìn)行了測(cè)定，并與人工收獲進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果如表1所示。

表1 試驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié)論

設(shè)計(jì)的4SZD型山地電動(dòng)酸棗收獲機(jī)整機(jī)輕便、體積小，可在山地、丘陵等地帶行走，采摘時(shí)通過牽引組件控制推拉桿的推拉即可實(shí)現(xiàn)集料器中收展布的張合，操作快捷、方便，實(shí)現(xiàn)了酸棗收獲的半自動(dòng)化，有助于酸棗收獲工作效率的提高。