4ZZ-4型自走式紅棗收獲機(jī)

付 威，楊紅英，王麗紅，何 榮，孫 雨

（石河子大學(xué) 機(jī)械電氣工程學(xué)院，新疆 石河子 832003）

紅棗（Zizyphus jujube Dates）是我國(guó)廣泛種植的特色林果，其種植面積和產(chǎn)量占全世界的99%。紅棗中含有豐富的蘆丁(Rutin)、環(huán)磷酸腺苷（CAMP），能夠防止和治療心腦血管疾病，具有抗過敏作用，抑制癌細(xì)胞生長(zhǎng)并促進(jìn)癌細(xì)胞轉(zhuǎn)化成正常細(xì)胞的功能，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值和藥用價(jià)值極高。

新疆地處歐亞大陸腹地，干旱少雨，日照長(zhǎng)，光熱資源豐富，晝夜溫差大，適宜栽培品質(zhì)優(yōu)良、產(chǎn)量高的紅棗。近年來，新疆紅棗的種植面積不斷增長(zhǎng)，目前新疆紅棗的種植面積近26.7萬hm2。但紅棗的收獲主要依賴于人工，勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低、成本高，且收獲季節(jié)多與棉花等其它經(jīng)濟(jì)作物收獲期重合，導(dǎo)致雇工極其困難，不能適時(shí)收獲，造成不必要的損失。隨著紅棗規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，依靠人工收獲已不能滿足紅棗產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的需求，實(shí)現(xiàn)紅棗機(jī)械化收獲已是紅棗產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

目前我國(guó)對(duì)紅棗收獲機(jī)研究較少，2009年，新疆農(nóng)墾科學(xué)院研制的4YS-24型紅棗收獲機(jī)，該機(jī)適于收獲行距在4m以上，樹干直徑在8～20cm棗樹。石河子大學(xué)機(jī)械電氣工程學(xué)院對(duì)難疆紅棗的種植模式進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，研制出試驗(yàn)裝置并進(jìn)行了田間試驗(yàn)，試驗(yàn)驗(yàn)證了高頻小振幅振動(dòng)采收原理的可行性?；谏鲜鲅芯炕A(chǔ)，設(shè)計(jì)并試制出了4ZZ-4自走式紅棗收獲機(jī)。

1 結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1 基本結(jié)構(gòu)

如圖1所示，整機(jī)由自走式底盤、機(jī)架、采摘裝置、集果裝置、輸送系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)裝置、液壓系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、集果箱等組成。該機(jī)為全液壓后輪驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)也由液壓系統(tǒng)控制，機(jī)架與自走式底盤連接，采摘裝置放置在集果裝置上方，對(duì)稱固裝在機(jī)架兩側(cè)，集果裝置與連接在機(jī)架上的輸送系統(tǒng)相連。

圖1 紅棗收獲機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

（1）采摘裝置結(jié)構(gòu)。采摘裝置由撥桿滾筒和采摘驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，是收獲機(jī)的重要工作部件之一。如圖2所示，撥桿滾筒由立軸和撥桿盤組成如圖3所示，撥桿盤沿立軸軸向均勻布置，每組撥桿盤由數(shù)根撥桿沿?fù)軛U盤周向均勻布置，立軸上撥桿盤與撥桿盤上撥桿拆裝方便，可根據(jù)不同品種的果樹，不同的樹冠密度，調(diào)整軸向撥桿盤密度及周向撥桿密度，完成不同品種及不同生長(zhǎng)狀態(tài)下果樹的采收作業(yè)。

圖2 撥桿滾筒

圖3 撥桿盤

（2）集果裝置結(jié)構(gòu)。如圖4所示，集果裝置由固定機(jī)架和集果板組成。集果板在固定機(jī)架上按一定角度順序排列，交錯(cuò)布置成魚鱗狀，通過固定機(jī)架連接在機(jī)架上。為避免果實(shí)下落時(shí)摔傷及收獲機(jī)前進(jìn)時(shí)集果板對(duì)果樹的損傷，該集果板具有彈性可變性，且可根據(jù)樹桿大小自動(dòng)調(diào)整該處集果板角度，使收獲機(jī)順利通過。

圖4 集果裝置

（3）全液壓控制系統(tǒng)。該機(jī)設(shè)計(jì)為全液壓控制系統(tǒng)，如整機(jī)驅(qū)動(dòng)、轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)、整機(jī)的液壓升降、采摘驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等，使收獲機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，更易操作，提高工作過程中的可靠性。為適應(yīng)不同品種、不同樹高的果樹的收獲，該機(jī)可利用液壓升降系統(tǒng)對(duì)整機(jī)的有效工作高度進(jìn)行調(diào)整。

1.2 工作原理

自走式紅棗收獲機(jī)的設(shè)計(jì)，主要基于機(jī)械振動(dòng)原理實(shí)現(xiàn)果實(shí)采收。

工作時(shí)，收獲機(jī)騎跨在果樹上，采摘滾筒從果樹兩側(cè)通過。立軸采摘滾筒在驅(qū)動(dòng)馬達(dá)作用下做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并與收獲機(jī)前進(jìn)速度相協(xié)調(diào)，避免果樹損傷。轉(zhuǎn)動(dòng)過程中撥桿插入樹冠并以高頻小振幅振動(dòng)，同時(shí)撥桿將其振動(dòng)傳遞給樹冠，果實(shí)在振動(dòng)過程中運(yùn)動(dòng)加劇，當(dāng)慣性力大于果實(shí)與果枝的結(jié)合力時(shí)，果實(shí)掉落，完成果實(shí)的采摘；采摘后的果實(shí)落入集果裝置且經(jīng)輸送帶運(yùn)輸至集果箱，完成整個(gè)收獲過程。

2 主要技術(shù)參數(shù)

生產(chǎn)率（hm2/h）：≥0.3

采凈率（%）：≥93%

動(dòng)力（kW）：70

外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高，mm）：5100×3100×3700

3 主要特點(diǎn)

（1）立軸采摘滾筒的高頻小振幅運(yùn)動(dòng)，減小了機(jī)械化收獲時(shí)對(duì)果樹及果實(shí)的損傷；

（2）全液壓系統(tǒng)的設(shè)置，減小了整機(jī)的體積及重量，且維護(hù)方便，工作平穩(wěn)；

（3）采凈率高，保證了林果的適時(shí)收獲；

（4）收獲機(jī)操作方便、工作穩(wěn)定可靠，其工作部件拆裝方便，機(jī)動(dòng)性好；

（5）該機(jī)除可用于采收紅棗，還可根據(jù)需要調(diào)整工作部件，進(jìn)行其他林果及干果的收獲，如核桃、巴旦木等。

4 適用條件及要求

（1）該機(jī)使用時(shí)，要求果園行距在2.5m以上，果樹樹型成筒狀，成熟期集中，同一行內(nèi)品種一致；

（2）果樹高度在2.2m以下，最低結(jié)果枝位置不低于0.4m；

（3）采收對(duì)象為含水率在60%以下，表皮不宜破損的鮮果（紅棗等）及表皮較堅(jiān)硬的干果（核桃等）。

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