弹指式小型红枣捡拾机的设计

前言

红枣是我国广泛种植的特色林果，其种植面积和产量占全世界的 99％。红枣中含有丰富的芦丁、环磷酸腺苷，能够防止和治疗心脑血管疾病，具有抗过敏作用，抑制癌细胞生长并促进癌细胞转化成正常细胞的功能，其经济价值和药用价值极高。新疆地处欧亚大陆腹地，干旱少雨，日照长，光热资源丰富，昼夜温差大，适宜栽培品质优良、产量高的红枣。近年来，新疆红枣的种植面积不断增长，目前新疆红枣的种植面积近26.7万平方千米。但红枣的收获主要依赖于人工，劳动强度大、效率低、成本高，且收获季节多与棉花等其它经济作物收获期重合，导致雇工极其困难，不能适时收获，造成不必要的损失。随着红枣规模化、产业化发展，依靠人工收获已不能满足红枣产业化生产的需求，实现红枣机械化收获已是红枣产业发展的必然趋势。

关键词：红枣；机械化；采收

目录

1绪论 (1)

1.1课题研究的意义 (1)

1.2国内外现状及分析 (1)

1.3.研究的内容和方法 (2)

2弹指式红枣捡拾机的结构设计 (2)

2.1总体设计方案 (2)

2.2各个主要部件的结构示意图及其功能 (3)

2.2动力的选择 (5)

2.3设计要求 (5)

2.4设计方案 (5)

3弹指式红枣捡拾机的零件设计 (5)

3.1 计算捡拾棍带轮直径及转速 (5)

3.2 V带的选取 (6)

3.3 V带线速度的检验 (7)

3.4 计算中心距及基准长度 (7)

3.5计算A型普通v带根数 (8)

3.6求作用在带轮轴上的压力 (8)

3.7计算带传动作用在轴上的力（简称压轴力） (9)

3.8 捡拾装置带轮结构参数 (9)

3.9捡拾装置轴与齿轮的计算 (9)

总结 (15)

致谢 (15)

参考文献 (17)

1绪论

1.1课题研究的意义

据史料记载，枣是原产中国的传统名优特产树种。经考古学家从新郑斐李岗文化遗址中发现枣核化石，证明枣在我国已有8000多年历史。

随着红枣的种植面积的增加，红枣的机械化作业在红枣栽培中的重要性逐渐凸显。依据最近几年新疆林果业发展的态式分析，新疆果树种植每年以10%的速度递增，由于林果业的快速发展，各地已形成了较大的种植规模，每到收获季节需要投入大量的劳力来完成水果采收。可以预见到，再过3～5 年，新种植的果树进入盛果期后, 水果采收作业将会出现因劳动力短缺、采收不及时，而直接影响果品质量和造成大量损失的问题。这是因为，水果采摘是一项劳动投入量很大的作业，有些水果因成熟期不一致，需要多次采摘才能完成收获；另外，水果收获是在离地面有3～5 m高的空中作业，以上原因决定了水果采摘是一项费时、费工、费力的作业。人工采收水果的速度缓慢，大面积发展水果种植时，必须要依靠机械化来提高采摘效率。弹指式红枣收获机械的研究，就是针对疆内红枣的采摘要求自主研发的采摘机械，红枣的机械化收获对提高收获效率, 降低收获作业成本, 做到适时收获, 提高采净率都有很大的帮助。

1.2国内外现状及分析

根据全国各地调查资料显示，目前我国的水果机械化还只是停留在节水滴灌、灌溉施肥一体化、包装保鲜等有限的几个工序上，在清洗、分级中偶有使用，而水果采摘机械还是很少。我国的水果采摘机械种类很少，大型的机械化设备使用率很低，只有少量的半自动机械在使用。

到本世纪初，我们国家虽然红枣的种类很多，种植面积大。但是对于机械化采摘红枣的技术还是比较少，机械化作业水平很低，需要注入新的采摘机械。

新疆农垦科学院机械装备研究所研制的红枣收获机。这是新疆首台用于红枣采摘的收获机。该机全称是“4YS－24红枣收获机”，使用东方红400型拖拉机驱动；机械手臂在液压控制操作下，可以上下、左右、前后、高低灵活运动，准确地钳住红枣树干并进行低频振动。大型的采摘机械多为震摇式，震摇式采摘采摘时没有选择性，容易把树枝树叶等摇落，不适用于采摘高大的红枣树[1]。

国外对水果机械化收获技术的研究较多，机械采收在美国、西班牙、俄罗斯、意大利、英国、德国、丹麦、匈牙利等国家的果园应用较为普遍。目前, 机采量较大的果树作物有苹果、葡萄、甜橙、桃、李、杏、樱桃、越桔、油橄榄、核桃、扁桃等。他们采用的机械收获方法主要有：震摇法、梳刷法、撞击法、水力法、半机械化采收等方法[2]。但是，针对红枣收获的采摘机械比较少。

对于红枣捡拾机可以参考打瓜的捡拾装置[3]。国外的打瓜捡拾装置的结构主要有几种，一种是根据打瓜长度设计的臂架结构的收割捡拾器，前进作业时上下浮动将打瓜从地上检起，进人输送装置；第二种是圆盘状的结构，根据打瓜的大小在圆盘两侧加装斜凸出的挡板，在工作时利用挡板和圆盘转动的惯性力将打瓜捡拾起；另外一种结构是一种圆筒型式的捡拾装置，根据打瓜的大小在圆筒外壁上加装几块板状或棍状的挑拨齿结构，工作时，圆筒旋转，附带着挑拨齿做圆周运动，靠惯性力将打瓜捡拾起来送人输送装置，同这两种结构相似之处是根据打瓜大小设计的圆筒型结构内凹的装置。在后期的发展中，捡拾装置的结构由原来的档板式的捡拾板改进为栅栏状的结构，靠捡拾辊和挡板捡拾打瓜[4]。

国内的打瓜捡拾装置的结构，一种是机架中部的滚筒上均布设置拾瓜装置；另一种是在捡拾辊上均布扎瓜齿型结构，打瓜捡拾起来之后由后面的瓜齿分离器将打瓜和齿辊分开，打瓜进入输送装置。从结构上分析，打瓜机结构由靠惯性力捡拾的刮板型和夹持型向检拾辊上

加装扎瓜齿型发展，由于扎瓜齿能够将瓜牢牢扎住[5]。

1.3国内外红枣捡拾机械的存在的问题

首先，现在国内的红枣收获机暂还在发展阶段，把红枣从枣树上震摇下来现在可以实现机械作业，但是在红枣落地以后主要还是依靠人工捡拾，这样的不利因素是在人工紧缺的时候红枣不能及时收获入库并进行加工，会造成果品品质大幅下降，造成不必要的经济损失。

其次，红枣捡拾机械不同于打瓜捡拾机械，打瓜捡拾对于打瓜表面由机械造成的伤害没有要求，而红枣在捡拾过程中应该将机械损伤将为零，所以不能采取扎取式进行捡拾。为了减小收获对红枣的机械损伤，应该采取弹指式捡拾收获。弹指式是仿照人的指头进行作业，不会对红枣造成机械损伤[6]。

因此本文针对上述问题，设计弹指式红枣捡拾机，即可以降低劳动力的投入，解放人力资源。已达到再投入降低的同时，让红枣的产值达到最大化的目的。

1.4研究的内容和方法

根据我国红枣收获机械的发展现状和存在的问题以及种植户的更高要求，设计出一款实用性很强的弹指式红枣捡拾机。

设计弹指式红枣捡拾机的整体结构，主要由动力源、传动装置、弹指式捡拾装置、装载装置、行走胶轮、杂物清理装置等组成。拖拉机提供动力，通过联轴器与减速器连接，为捡拾装置提供动力。

2弹指式红枣捡拾机的结构设计

2.1总体设计方案

弹指式红枣捡拾机的设计需要充分发挥机械的特性，最大限度的利用机械结构对红枣进行采集并且保证收获的红枣质量和采净率。机械化收获是整个生产环节里的重要部分。所以红枣采集的技术的研究是刻不容缓。

根据网上信息的搜索，结合实际情况本机械的基本要求是：减少对果实的机械损伤；提高采集装置承接的效率；传动装置要配套和采摘机械相互协调。

红枣捡拾机模型如下图：

图2-1 红枣捡拾机模型

工作原理：该弹指式红枣捡拾机其挂在拖拉机前配重处，拖拉机推动其前进，地轮带动捡拾棍转动，捡拾棍上的是弹指对地上的红枣施加力，红枣由于力的作用弹入捡拾机机壳内，进入机壳内的半圆槽体后，由绞龙将红枣持续输入到槽体左侧，由槽体的漏口出进入红枣送装置，该输送装置为刮板式输送器，最终通过输送装置将红枣输送至红枣的盛放车斗内，至此完成红枣的捡拾。