基于武陵l地区的手持式旋转剪切高枝柑橘采摘器的设计

引言

随着农业技术的不断发展,我国柑橘产量逐年增高,尤其是在武陵山地区,柑橘已经成为当地果农重要的经济产物。由于该地区处于武陵山脉,柑橘园区比较分散,且多分布在武陵山脉之中,果树分布高低落差大,道路崎岖不平等,这就导致了该地区柑橘采摘依然是采用人工方式,对于分布在果树高枝的柑橘则需借助梯子或其他高空平台进行采摘,这种采摘方式需要消耗大量的时间和人力成本,采摘效率低下,而且严重降低了果农采摘过程的安全性。

本文针对武陵山片区柑橘采摘的现状,设计了一种能够提高果农采摘效率,降低采摘劳动强度,并能提高采摘安全性的手持式旋转剪切高枝柑橘采摘器。

1整体结构与工作原理

手持式旋转剪切高枝柑橘采摘器主要由剪切装置、收集装置、支撑杆和旋转驱动把手组成,如图1所示。采摘器的支撑杆采用驱动杆和手持杆内外嵌套形式,且都采用轻质杆,便于手持操作该装置。

采摘柑橘时,将手持式旋转剪切高枝柑橘采摘器的动刀刃打开,使高枝柑橘对准收集装置中心,果柄置于剪切装置动定刀刃之中,通过旋转支撑杆下端部的旋转驱动把手,使其带动驱动杆转动,与驱动杆相连的动刀刃同时向定刀刃方向转动,使得剪切装置执行果柄剪切,剪断的柑橘下落到收集装置,通过收集装置下端传输到柑橘储藏容器中,实现高枝柑橘的快速采摘。

2关键零部件的设计

2.1剪切装置

剪切装置主要包括动刀刃和定刀刃,动刀刃通过沉头螺钉固定在手持杆上端的连接头上面,动刀刃通过腰型孔和盖形螺母与驱动杆固定在一起,通过驱动杆的转动带动动刀刃旋转进行剪切。为了消除剪切过程中柑橘果柄与刀刃的相对滑动,将定刀刃设计成凹弧状加锯齿的结构,以提高采摘效率。动刀刃与定刀刃之间的相对运动范围通过动刀刃上的螺纹销钉和定刀刃上的圆弧孔之间的配合进行调整,剪切装置的整体结构如图2所示。

2.2收集装置

收集装置主要包括引导管、缓冲传输管以及连接收集装置与手持杆的支架,如图3所示。引导管采用金属薄壁材质通过支架焊接在手持杆上,引导管上端开口对准定刀刃圆弧孔的中心位置,方便果柄剪断后柑橘能落入引导管,缓冲传输管采用塑料材质或麻布材质通过卡箍固定连接在引导管下方,能有效缓解柑橘采摘下落过程的碰撞,同时利用缓冲传输管可直接将采摘的柑橘输送到地面的包装盒、果篮等储藏容器中,节省搬运和柑橘装箱的时间。

2.3支撑杆

支撑杆主要包括驱动杆、手持杆以及自润滑轴承三个部分,如图4所示。驱动杆和手持杆两者采用嵌套的方式,驱动杆位于手持杆内部,采用自润滑轴承连接。驱动杆上端与动刀刃螺纹连接,下端部与旋转驱动把手通过腰型面及紧定螺钉连接,驱动杆能自由地进行旋转,驱动动刀刃实现果柄的剪切。手持杆和驱动杆都采用轻质杆,有利于减轻操作者的劳动强度,老少皆能使用。

2.4旋转驱动把手

旋转驱动把手与驱动轴下端通过腰型孔和紧定螺钉连接,旋转驱动把手下端采用空心结构,在保证强度的条件下减轻了采摘器整体的质量。旋转驱动把手带动驱动杆转动,驱动杆上端与动刀刃连接,实现果柄的剪切。旋转驱动把手结构如图5所示。

3结语

本文针对武陵山地区高枝柑橘采摘难度大以及采摘效率极低的现状,设计了手持式旋转剪切高枝柑橘采摘器。该采摘器主要由剪切装置、收集装置、支撑杆和旋转驱动把手组成,结构简单,便于携带,功能稳定,可实现单人操作,特别适合武陵山地区果农使用,可有效降低果农采摘的劳动强度,提高采摘高枝柑橘的作业效率,具有广阔的市场应用前景。