引言

隨著農(nóng)業(yè)技術的不斷發(fā)展,我國柑橘產(chǎn)量逐年增高,尤其是在武陵山地區(qū),柑橘已經(jīng)成為當?shù)毓r(nóng)重要的經(jīng)濟產(chǎn)物。由于該地區(qū)處于武陵山脈,柑橘園區(qū)比較分散,且多分布在武陵山脈之中,果樹分布高低落差大,道路崎嶇不平等,這就導致了該地區(qū)柑橘采摘依然是采用人工方式,對于分布在果樹高枝的柑橘則需借助梯子或其他高空平臺進行采摘,這種采摘方式需要消耗大量的時間和人力成本,采摘效率低下,而且嚴重降低了果農(nóng)采摘過程的安全性。

本文針對武陵山片區(qū)柑橘采摘的現(xiàn)狀,設計了一種能夠提高果農(nóng)采摘效率,降低采摘勞動強度,并能提高采摘安全性的手持式旋轉(zhuǎn)剪切高枝柑橘采摘器。

1整體結構與工作原理

手持式旋轉(zhuǎn)剪切高枝柑橘采摘器主要由剪切裝置、收集裝置、支撐桿和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動把手組成,如圖1所示。采摘器的支撐桿采用驅(qū)動桿和手持桿內(nèi)外嵌套形式,且都采用輕質(zhì)桿,便于手持操作該裝置。

采摘柑橘時,將手持式旋轉(zhuǎn)剪切高枝柑橘采摘器的動刀刃打開,使高枝柑橘對準收集裝置中心,果柄置于剪切裝置動定刀刃之中,通過旋轉(zhuǎn)支撐桿下端部的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動把手,使其帶動驅(qū)動桿轉(zhuǎn)動,與驅(qū)動桿相連的動刀刃同時向定刀刃方向轉(zhuǎn)動,使得剪切裝置執(zhí)行果柄剪切,剪斷的柑橘下落到收集裝置,通過收集裝置下端傳輸?shù)礁涕賰Σ厝萜髦?實現(xiàn)高枝柑橘的快速采摘。

2關鍵零部件的設計

2.1剪切裝置

剪切裝置主要包括動刀刃和定刀刃,動刀刃通過沉頭螺釘固定在手持桿上端的連接頭上面,動刀刃通過腰型孔和蓋形螺母與驅(qū)動桿固定在一起,通過驅(qū)動桿的轉(zhuǎn)動帶動動刀刃旋轉(zhuǎn)進行剪切。為了消除剪切過程中柑橘果柄與刀刃的相對滑動,將定刀刃設計成凹弧狀加鋸齒的結構,以提高采摘效率。動刀刃與定刀刃之間的相對運動范圍通過動刀刃上的螺紋銷釘和定刀刃上的圓弧孔之間的配合進行調(diào)整,剪切裝置的整體結構如圖2所示。

2.2收集裝置

收集裝置主要包括引導管、緩沖傳輸管以及連接收集裝置與手持桿的支架,如圖3所示。引導管采用金屬薄壁材質(zhì)通過支架焊接在手持桿上,引導管上端開口對準定刀刃圓弧孔的中心位置,方便果柄剪斷后柑橘能落入引導管,緩沖傳輸管采用塑料材質(zhì)或麻布材質(zhì)通過卡箍固定連接在引導管下方,能有效緩解柑橘采摘下落過程的碰撞,同時利用緩沖傳輸管可直接將采摘的柑橘輸送到地面的包裝盒、果籃等儲藏容器中,節(jié)省搬運和柑橘裝箱的時間。

2.3支撐桿

支撐桿主要包括驅(qū)動桿、手持桿以及自潤滑軸承三個部分,如圖4所示。驅(qū)動桿和手持桿兩者采用嵌套的方式,驅(qū)動桿位于手持桿內(nèi)部,采用自潤滑軸承連接。驅(qū)動桿上端與動刀刃螺紋連接,下端部與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動把手通過腰型面及緊定螺釘連接,驅(qū)動桿能自由地進行旋轉(zhuǎn),驅(qū)動動刀刃實現(xiàn)果柄的剪切。手持桿和驅(qū)動桿都采用輕質(zhì)桿,有利于減輕操作者的勞動強度,老少皆能使用。

2.4旋轉(zhuǎn)驅(qū)動把手

旋轉(zhuǎn)驅(qū)動把手與驅(qū)動軸下端通過腰型孔和緊定螺釘連接,旋轉(zhuǎn)驅(qū)動把手下端采用空心結構,在保證強度的條件下減輕了采摘器整體的質(zhì)量。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動把手帶動驅(qū)動桿轉(zhuǎn)動,驅(qū)動桿上端與動刀刃連接,實現(xiàn)果柄的剪切。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動把手結構如圖5所示。

3結語

本文針對武陵山地區(qū)高枝柑橘采摘難度大以及采摘效率極低的現(xiàn)狀,設計了手持式旋轉(zhuǎn)剪切高枝柑橘采摘器。該采摘器主要由剪切裝置、收集裝置、支撐桿和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動把手組成,結構簡單,便于攜帶,功能穩(wěn)定,可實現(xiàn)單人操作,特別適合武陵山地區(qū)果農(nóng)使用,可有效降低果農(nóng)采摘的勞動強度,提高采摘高枝柑橘的作業(yè)效率,具有廣闊的市場應用前景。