小型林果收获机的设计
摘要
随着新疆农业产业结构调整和特色林果业战略性经济政策的支持，目前林果产业已成为新疆特色林果优势产业和农业支柱产业之一，具有显著的经济效益与生态价值。截止 2014 年，新疆林果种植面积已达 725 万亩。由于收获期林果极易掉落的生物学特性，需对林果捡拾收获，但目前林果捡拾主要依靠人工，劳动强度大、效率低、作业成本高，已经成为制约林果产业发展的重要因素之一。
国内外现有气力式与机械式林果捡拾机械存在伤果、漏捡等问题，无法满足林果捡拾的作业需求。当前已研制出的矮化密植林果收获机缺乏配套的捡拾装置，无法实现落地果的捡拾收获，直接影响了收获机的作业性能。因此，亟需研究一种与林果收获机配套的捡拾装置，提高收获机生产率，促进林果收获机械的健康快速发展。本文通过比较国内外林果收获机的优缺点，针对目前林果收获机的主要缺陷，详细介绍了收获机的收获原理，同时阐明了其工作机理，通过对不同收获方式的比较确定了收获方案，根据生产能力要求，对收获机的结构进行了设计。文中还对传动系统进行了设计计算，并对整个过程进行了总结。
林果；收获；
1 前言
1.1 设计的目的与意义
目前，我国林果种植面积和产量均占全世界的 99%，已经成为世界林果产品的主要出口国[9,10]。随着居民生活水平的提高及对健康生活品质的追求，我国每年林果产品的需求量已经超过 300 万吨，市场容量达到 1000 亿元左右[11]。新疆位于北纬 34°25′~48°10′之间，属于典型的干旱、半干旱大陆性气候，其独特的气候和地理环境，为林果产业发展提供了良好的自然条件[12-14]
。随着新疆农业产业结构调整和特色林果业战略性经济政策的支持，林果产业已成为新疆特色林果优势产业和农业支柱产业之一，具有显著的经济效益与生态价值。“十二五”以来，林果品种不断优化，种植面积不断增加[15,16]。截止 2014 年，新疆林果种植面积已达 725 万亩[17]。经过多年探索实践表明矮化密植栽
培是解决果树丰产的有效途径[18,19]。因此，矮化密植栽培已经成为新疆林果的主要种植模式。 林果捡拾是果园收获过程中的重要环节。当林果处于完熟期时，果树消耗大量营养物质，果柄拉断力减小导致林果自然掉落，尤其是受到风、雨等自然条件影响，落果率达 70%～80%[20]。目前，新疆林果捡拾作业主要依赖人工，其主要方法是使用耙子将落地果收集成堆于果树行间，然后用筛子除去灰尘、果叶等杂质。但是人工捡拾存在诸多问题：
（1）劳动强度大、效率低、捡拾成本高；
（2）同棉花、辣椒等经济作物收获期重叠，劳动力紧张，影响适时捡拾收获；
（3）捡拾过程中易被果刺扎伤，作业困难。上述诸多矛盾的凸现，已严重制约了林果产业的健康快速发展，对林果机械化捡拾作业提出了迫切要求。因此，林果机械化捡拾已经成为林果产业发展的必然趋势。
1.2 林果收获机械的发展现状
目前，国内外林果捡拾机械主要分为气力式和机械式两种类型。
1.2.1 国内外气力式林果捡拾机械研究现状
气力式林果捡拾机械主要利用果实的空气动力学特性，在风机的作用下采用气吸的方式将果实从地面捡起。目前，气力式林果捡拾机械的研究较为普遍，但均处于试验研究阶段。史高昆、刘维永、马文兵等人分别依据林果的空气动力学特性设计了气力式林果捡拾装置[22-34]，如图 1-2 所示，虽然机构形式有所差异，但是工作原理均是通过发动机带动风机高速旋转使箱体内产生负压，经吸果管将林果从地面吸入箱体内，吸入的林果再经除杂降尘后落入集果箱。该类捡拾机械工作效率低、功率消耗大，林果在气流输送过程中易与管壁发生碰撞造成损伤，同时捡拾作业时周围环境尘土飞扬，工作条件恶劣，目前尚未推广使用。
1.2.2 国内外机械式林果捡拾机械研究现状
机械式林果捡拾机械多采用刮板输送链、叶轮、拨杆等机构作为执行部件，以铲起、挑起、拨送、夹取等形式将林果从地面捡起。主要有以下几种类型：
（1）刮板输送链喂入式
朱华彬与秦宗准分别发明了一种林果捡拾机与一种匐地式自动捡果车[35,36]（如图1-3 所示），二者均采用刮板输送链喂入的捡拾方式实现林果捡拾。当机组前进时，刮板在输送链的作用下转动并将林果向后拨动，迫使林果进入输送装置或收集槽实现林果捡拾作业。D.B.Churchill 也采用刮板输送链喂入的方式实现了柑橘的捡拾收获[37,38]。该种捡拾方式对地面的平整度要求较高，当地面不平时刮板难以与地面紧密贴合易出现漏捡。现象；同时刮板与果实接触时，刮板强制转动易造成果实损伤，该方式主要用于柑橘、榛子等果实表皮较厚或坚硬的林果捡拾作业。
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