便携式荔枝采摘器设计

2021-06-23韩忠义张向红

科学技术创新 2021年18期

韩忠义张向红

（河北省智能装备数字化设计及过程仿真重点实验室，唐山学院，河北唐山063000）

1 概述

荔枝果味甘、酸、性温，是顽固性呃逆及五更泻者的食疗佳品，同时有补脑健身，开胃益脾，有促进食欲之功效。我国民间素有“荔枝上市，百果让位”之说，可见，鲜嫩欲滴的荔枝实乃夏日百果之冠。荔枝树属常绿乔木，荔枝果一般生长于果树树冠表面，另外荔枝果皮薄汁多，采摘时很容易受到损伤而造成腐烂。同时荔枝的采摘季节正值盛夏，气温常达30℃以上，因此给果农采摘工作带来极大的不便。荔枝采摘过程中，除了要保证果实品质品相的完整，还要注意对果树进行保护以免造成对果树的伤害，以确保荔枝母树来年生产。所以，对低矮的荔枝一般人工直接采摘，而高处的荔枝则要通过搭起长梯、果农自带背篓爬上梯子直接采摘或人站在梯子上利用简单的工具进行采摘（如图1），工人负重工作，同时需要频繁上下长梯运送果实。劳动强度很大，劳动环境差且效率较低，安全性无法保证，因而是采摘过程具有一定的危险性。因此采摘作业是荔枝生产过程中既耗时、又费力的一个环节。为便于采摘，荔枝树在培育过程中一般将树冠修整为半球形或锥形，为防止果实碰伤，采摘时一般是整束采收。

图1 荔枝采摘

为减轻果农劳动强度，提高工作效率，经济实惠，安全有效的采摘器设计就显得尤为重要。

2 便携式荔枝采摘器设计

便携式荔枝采摘器便于携带，结构简单，操作容易，而且可以满足不同高度的荔枝采摘任务。主要包括：主体，夹持装置，剪切装置三大部分。如图2 所示。

图2 采摘器

工作时，果农首先通过观察确定能采摘的成熟荔枝位置，然后用摘果器夹持装置夹持钳对正荔枝束，闭合夹持手闸使其对荔枝束进行夹紧，再利用夹持手闸的锁紧装置使荔枝束被锁紧在采摘器夹持装置上，然后闭合剪切手闸实施剪切。设计时，剪切装置位于夹持装置正后方，使得剪切位置始终位于夹持部位后下方，夹持钳完成夹紧时剪切剪同时到达剪切位置，并在夹持钳的作用下，使得荔枝束完全落入剪切剪内。荔枝束剪断后夹持钳继续夹紧荔枝束，收回采摘器将其放人存贮框内，松开夹持手闸，完成一次剪切。采摘器在主杆上设置有伸缩装置，不同高的荔枝剪切可通过主杆伸缩来实现。

2.1 采摘器主体结构

便携式荔枝采摘器主体结构由可伸缩主杆和侧杆两部分组成。如图3 所示。

图3 主体

主杆采用空心伸缩杆结构，分上下两部分，用伸缩调整装置连接，伸缩调整装置位于距主杆下端三分之一处以便于调整操作，伸缩杆长度根据采摘高度需要进行调整。

侧杆与主杆之间，在距主杆顶端大于夹持钳柄长度或剪刀柄长度20cmm 处，装有三通，侧杆通过弯管与三通连接。

夹持装置的夹紧部分安装于主杆顶端，操纵装置手闸安装于主杆底部，操纵绳穿过空心杆内部，连接手闸和夹持钳活动钳柄，手闸的闭合时，通过操纵绳带动活动钳运动来实现对荔枝束枝条位置的夹持。

剪切装置的剪切部分安装于侧杆顶端，操纵装置手闸安装于主杆伸缩调整装置上部，操纵绳沿侧杆导轨从主杆外侧连接至剪切装置手闸，手闸闭合，操纵绳带动活动剪运动来实现对荔枝束的剪切。

2.2 剪切装置

剪切装置是摘果的主要装置之一，主要由剪切部分和操纵部分组成。如图4 所示。

图4 剪切剪部分

剪切部分剪刀采用通用剪枝剪结构，包括活动剪和固定剪两部分。固定剪柄通过连接螺钉与侧杆连接，活动剪通过铰链与固定剪刀连接，操纵绳与活动剪柄固定。工作时，操纵手闸通过操纵绳带动活动剪运动，使剪口合并实现对荔枝束枝条的剪切。

2.3 夹持装置

夹持装置是保证摘果和保护果实完整无损的主要保护装置之一，主要由夹持部分和操纵部分组成。如图5 所示。

图5 夹持钳部分

夹持部分包括活动钳和固定钳两部分，钳口均做成内凹型，夹持荔枝束时形成合抱姿态，防止侧枝漏夹，同时钳口镶有橡胶以增大在工作中夹持摩擦力，防止荔枝束在剪切和运送过程中从夹钳中滑落，确保夹持可靠。固定钳柄通过连接螺钉与主杆连接，活动钳通过铰链与固定钳连接，操纵绳与活动夹钳在钳柄连接。工作时，操纵手闸通过操纵绳带动活动夹钳运动，钳口合并，同时活动手闸与固定部分通过齿形接合，实现对荔枝束枝条的夹持并实现锁紧。

2.4 手闸

夹持装置手闸结构应保持在一次采摘从夹持到送到存储框过程中，始终保持夹紧状态，所以采用齿形锁紧结构，以满足剪切后，夹持钳不松脱，顺利将摘下的荔枝束放入存储框内，手动松开锁紧手闸，进行下次操作。

为确保夹紧钳和剪切剪在自然状态下总保持张开状态，两手闸均装有回力弹簧使其在工作完成后复位。两个手闸在主杆上的安装位置，一般夹持手闸安装在最底端，而剪切手闸安装于上主杆与伸缩调整装置连接处之上，以便于主杆长度的调整。根据工人工作习惯，一般一只手控制一个手闸。所以为操作方便，两手闸在主杆圆周方向上相隔约90 度。如图6 所示。