便攜式荔枝采摘器設(shè)計(jì)

韓忠義 張向紅

（河北省智能裝備數(shù)字化設(shè)計(jì)及過(guò)程仿真重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，唐山學(xué)院，河北 唐山063000）

1 概述

荔枝果味甘、酸、性溫，是頑固性呃逆及五更瀉者的食療佳品，同時(shí)有補(bǔ)腦健身，開(kāi)胃益脾，有促進(jìn)食欲之功效。我國(guó)民間素有“荔枝上市，百果讓位”之說(shuō)，可見(jiàn)，鮮嫩欲滴的荔枝實(shí)乃夏日百果之冠。荔枝樹(shù)屬常綠喬木，荔枝果一般生長(zhǎng)于果樹(shù)樹(shù)冠表面，另外荔枝果皮薄汁多，采摘時(shí)很容易受到損傷而造成腐爛。同時(shí)荔枝的采摘季節(jié)正值盛夏，氣溫常達(dá)30℃以上，因此給果農(nóng)采摘工作帶來(lái)極大的不便。荔枝采摘過(guò)程中，除了要保證果實(shí)品質(zhì)品相的完整，還要注意對(duì)果樹(shù)進(jìn)行保護(hù)以免造成對(duì)果樹(shù)的傷害，以確保荔枝母樹(shù)來(lái)年生產(chǎn)。所以，對(duì)低矮的荔枝一般人工直接采摘，而高處的荔枝則要通過(guò)搭起長(zhǎng)梯、果農(nóng)自帶背簍爬上梯子直接采摘或人站在梯子上利用簡(jiǎn)單的工具進(jìn)行采摘（如圖1），工人負(fù)重工作，同時(shí)需要頻繁上下長(zhǎng)梯運(yùn)送果實(shí)。勞動(dòng)強(qiáng)度很大，勞動(dòng)環(huán)境差且效率較低，安全性無(wú)法保證，因而是采摘過(guò)程具有一定的危險(xiǎn)性。因此采摘作業(yè)是荔枝生產(chǎn)過(guò)程中既耗時(shí)、又費(fèi)力的一個(gè)環(huán)節(jié)。為便于采摘，荔枝樹(shù)在培育過(guò)程中一般將樹(shù)冠修整為半球形或錐形，為防止果實(shí)碰傷，采摘時(shí)一般是整束采收。

圖1 荔枝采摘

為減輕果農(nóng)勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，安全有效的采摘器設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。

2 便攜式荔枝采摘器設(shè)計(jì)

便攜式荔枝采摘器便于攜帶，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易，而且可以滿足不同高度的荔枝采摘任務(wù)。主要包括：主體，夾持裝置，剪切裝置三大部分。如圖2 所示。

圖2 采摘器

工作時(shí)，果農(nóng)首先通過(guò)觀察確定能采摘的成熟荔枝位置，然后用摘果器夾持裝置夾持鉗對(duì)正荔枝束，閉合夾持手閘使其對(duì)荔枝束進(jìn)行夾緊，再利用夾持手閘的鎖緊裝置使荔枝束被鎖緊在采摘器夾持裝置上，然后閉合剪切手閘實(shí)施剪切。設(shè)計(jì)時(shí)，剪切裝置位于夾持裝置正后方，使得剪切位置始終位于夾持部位后下方，夾持鉗完成夾緊時(shí)剪切剪同時(shí)到達(dá)剪切位置，并在夾持鉗的作用下，使得荔枝束完全落入剪切剪內(nèi)。荔枝束剪斷后夾持鉗繼續(xù)夾緊荔枝束，收回采摘器將其放人存貯框內(nèi)，松開(kāi)夾持手閘，完成一次剪切。采摘器在主桿上設(shè)置有伸縮裝置，不同高的荔枝剪切可通過(guò)主桿伸縮來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.1 采摘器主體結(jié)構(gòu)

便攜式荔枝采摘器主體結(jié)構(gòu)由可伸縮主桿和側(cè)桿兩部分組成。如圖3 所示。

圖3 主體

主桿采用空心伸縮桿結(jié)構(gòu)，分上下兩部分，用伸縮調(diào)整裝置連接，伸縮調(diào)整裝置位于距主桿下端三分之一處以便于調(diào)整操作，伸縮桿長(zhǎng)度根據(jù)采摘高度需要進(jìn)行調(diào)整。

側(cè)桿與主桿之間，在距主桿頂端大于夾持鉗柄長(zhǎng)度或剪刀柄長(zhǎng)度20cmm 處，裝有三通，側(cè)桿通過(guò)彎管與三通連接。

夾持裝置的夾緊部分安裝于主桿頂端，操縱裝置手閘安裝于主桿底部，操縱繩穿過(guò)空心桿內(nèi)部，連接手閘和夾持鉗活動(dòng)鉗柄，手閘的閉合時(shí)，通過(guò)操縱繩帶動(dòng)活動(dòng)鉗運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)荔枝束枝條位置的夾持。

剪切裝置的剪切部分安裝于側(cè)桿頂端，操縱裝置手閘安裝于主桿伸縮調(diào)整裝置上部，操縱繩沿側(cè)桿導(dǎo)軌從主桿外側(cè)連接至剪切裝置手閘，手閘閉合，操縱繩帶動(dòng)活動(dòng)剪運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)荔枝束的剪切。

2.2 剪切裝置

剪切裝置是摘果的主要裝置之一，主要由剪切部分和操縱部分組成。如圖4 所示。

圖4 剪切剪部分

剪切部分剪刀采用通用剪枝剪結(jié)構(gòu)，包括活動(dòng)剪和固定剪兩部分。固定剪柄通過(guò)連接螺釘與側(cè)桿連接，活動(dòng)剪通過(guò)鉸鏈與固定剪刀連接，操縱繩與活動(dòng)剪柄固定。工作時(shí)，操縱手閘通過(guò)操縱繩帶動(dòng)活動(dòng)剪運(yùn)動(dòng)，使剪口合并實(shí)現(xiàn)對(duì)荔枝束枝條的剪切。

2.3 夾持裝置

夾持裝置是保證摘果和保護(hù)果實(shí)完整無(wú)損的主要保護(hù)裝置之一，主要由夾持部分和操縱部分組成。如圖5 所示。

圖5 夾持鉗部分

夾持部分包括活動(dòng)鉗和固定鉗兩部分，鉗口均做成內(nèi)凹型，夾持荔枝束時(shí)形成合抱姿態(tài)，防止側(cè)枝漏夾，同時(shí)鉗口鑲有橡膠以增大在工作中夾持摩擦力，防止荔枝束在剪切和運(yùn)送過(guò)程中從夾鉗中滑落，確保夾持可靠。固定鉗柄通過(guò)連接螺釘與主桿連接，活動(dòng)鉗通過(guò)鉸鏈與固定鉗連接，操縱繩與活動(dòng)夾鉗在鉗柄連接。工作時(shí)，操縱手閘通過(guò)操縱繩帶動(dòng)活動(dòng)夾鉗運(yùn)動(dòng)，鉗口合并，同時(shí)活動(dòng)手閘與固定部分通過(guò)齒形接合，實(shí)現(xiàn)對(duì)荔枝束枝條的夾持并實(shí)現(xiàn)鎖緊。

2.4 手閘

夾持裝置手閘結(jié)構(gòu)應(yīng)保持在一次采摘從夾持到送到存儲(chǔ)框過(guò)程中，始終保持夾緊狀態(tài)，所以采用齒形鎖緊結(jié)構(gòu)，以滿足剪切后，夾持鉗不松脫，順利將摘下的荔枝束放入存儲(chǔ)框內(nèi)，手動(dòng)松開(kāi)鎖緊手閘，進(jìn)行下次操作。

為確保夾緊鉗和剪切剪在自然狀態(tài)下總保持張開(kāi)狀態(tài)，兩手閘均裝有回力彈簧使其在工作完成后復(fù)位。兩個(gè)手閘在主桿上的安裝位置，一般夾持手閘安裝在最底端，而剪切手閘安裝于上主桿與伸縮調(diào)整裝置連接處之上，以便于主桿長(zhǎng)度的調(diào)整。根據(jù)工人工作習(xí)慣，一般一只手控制一個(gè)手閘。所以為操作方便，兩手閘在主桿圓周方向上相隔約90 度。如圖6 所示。

圖6 手閘安裝位置

剪切裝置側(cè)桿處設(shè)置有圓弧形閘線導(dǎo)軌以保證閘線活動(dòng)順暢。

3 結(jié)論

便攜式荔枝采摘器適于小型果園或單株果樹(shù)采摘中使用，具有攜帶方便、占用空間小、操作簡(jiǎn)單、上手容易的特點(diǎn)。同時(shí)高效環(huán)保、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。站在地上或者結(jié)合不太高的梯子就可以完成采摘工作。