韓忠義 張向紅

（河北省智能裝備數(shù)字化設(shè)計及過程仿真重點實驗室，唐山學(xué)院，河北 唐山063000）

1 概述

荔枝果味甘、酸、性溫，是頑固性呃逆及五更瀉者的食療佳品，同時有補腦健身，開胃益脾，有促進食欲之功效。我國民間素有“荔枝上市，百果讓位”之說，可見，鮮嫩欲滴的荔枝實乃夏日百果之冠。荔枝樹屬常綠喬木，荔枝果一般生長于果樹樹冠表面，另外荔枝果皮薄汁多，采摘時很容易受到損傷而造成腐爛。同時荔枝的采摘季節(jié)正值盛夏，氣溫常達30℃以上，因此給果農(nóng)采摘工作帶來極大的不便。荔枝采摘過程中，除了要保證果實品質(zhì)品相的完整，還要注意對果樹進行保護以免造成對果樹的傷害，以確保荔枝母樹來年生產(chǎn)。所以，對低矮的荔枝一般人工直接采摘，而高處的荔枝則要通過搭起長梯、果農(nóng)自帶背簍爬上梯子直接采摘或人站在梯子上利用簡單的工具進行采摘（如圖1），工人負(fù)重工作，同時需要頻繁上下長梯運送果實。勞動強度很大，勞動環(huán)境差且效率較低，安全性無法保證，因而是采摘過程具有一定的危險性。因此采摘作業(yè)是荔枝生產(chǎn)過程中既耗時、又費力的一個環(huán)節(jié)。為便于采摘，荔枝樹在培育過程中一般將樹冠修整為半球形或錐形，為防止果實碰傷，采摘時一般是整束采收。

圖1 荔枝采摘

為減輕果農(nóng)勞動強度，提高工作效率，經(jīng)濟實惠，安全有效的采摘器設(shè)計就顯得尤為重要。

2 便攜式荔枝采摘器設(shè)計

便攜式荔枝采摘器便于攜帶，結(jié)構(gòu)簡單，操作容易，而且可以滿足不同高度的荔枝采摘任務(wù)。主要包括：主體，夾持裝置，剪切裝置三大部分。如圖2 所示。

圖2 采摘器

工作時，果農(nóng)首先通過觀察確定能采摘的成熟荔枝位置，然后用摘果器夾持裝置夾持鉗對正荔枝束，閉合夾持手閘使其對荔枝束進行夾緊，再利用夾持手閘的鎖緊裝置使荔枝束被鎖緊在采摘器夾持裝置上，然后閉合剪切手閘實施剪切。設(shè)計時，剪切裝置位于夾持裝置正后方，使得剪切位置始終位于夾持部位后下方，夾持鉗完成夾緊時剪切剪同時到達剪切位置，并在夾持鉗的作用下，使得荔枝束完全落入剪切剪內(nèi)。荔枝束剪斷后夾持鉗繼續(xù)夾緊荔枝束，收回采摘器將其放人存貯框內(nèi)，松開夾持手閘，完成一次剪切。采摘器在主桿上設(shè)置有伸縮裝置，不同高的荔枝剪切可通過主桿伸縮來實現(xiàn)。

2.1 采摘器主體結(jié)構(gòu)

便攜式荔枝采摘器主體結(jié)構(gòu)由可伸縮主桿和側(cè)桿兩部分組成。如圖3 所示。

圖3 主體

主桿采用空心伸縮桿結(jié)構(gòu)，分上下兩部分，用伸縮調(diào)整裝置連接，伸縮調(diào)整裝置位于距主桿下端三分之一處以便于調(diào)整操作，伸縮桿長度根據(jù)采摘高度需要進行調(diào)整。

側(cè)桿與主桿之間，在距主桿頂端大于夾持鉗柄長度或剪刀柄長度20cmm 處，裝有三通，側(cè)桿通過彎管與三通連接。

夾持裝置的夾緊部分安裝于主桿頂端，操縱裝置手閘安裝于主桿底部，操縱繩穿過空心桿內(nèi)部，連接手閘和夾持鉗活動鉗柄，手閘的閉合時，通過操縱繩帶動活動鉗運動來實現(xiàn)對荔枝束枝條位置的夾持。

剪切裝置的剪切部分安裝于側(cè)桿頂端，操縱裝置手閘安裝于主桿伸縮調(diào)整裝置上部，操縱繩沿側(cè)桿導(dǎo)軌從主桿外側(cè)連接至剪切裝置手閘，手閘閉合，操縱繩帶動活動剪運動來實現(xiàn)對荔枝束的剪切。

2.2 剪切裝置

剪切裝置是摘果的主要裝置之一，主要由剪切部分和操縱部分組成。如圖4 所示。

圖4 剪切剪部分

剪切部分剪刀采用通用剪枝剪結(jié)構(gòu)，包括活動剪和固定剪兩部分。固定剪柄通過連接螺釘與側(cè)桿連接，活動剪通過鉸鏈與固定剪刀連接，操縱繩與活動剪柄固定。工作時，操縱手閘通過操縱繩帶動活動剪運動，使剪口合并實現(xiàn)對荔枝束枝條的剪切。

2.3 夾持裝置

夾持裝置是保證摘果和保護果實完整無損的主要保護裝置之一，主要由夾持部分和操縱部分組成。如圖5 所示。

圖5 夾持鉗部分

夾持部分包括活動鉗和固定鉗兩部分，鉗口均做成內(nèi)凹型，夾持荔枝束時形成合抱姿態(tài)，防止側(cè)枝漏夾，同時鉗口鑲有橡膠以增大在工作中夾持摩擦力，防止荔枝束在剪切和運送過程中從夾鉗中滑落，確保夾持可靠。固定鉗柄通過連接螺釘與主桿連接，活動鉗通過鉸鏈與固定鉗連接，操縱繩與活動夾鉗在鉗柄連接。工作時，操縱手閘通過操縱繩帶動活動夾鉗運動，鉗口合并，同時活動手閘與固定部分通過齒形接合，實現(xiàn)對荔枝束枝條的夾持并實現(xiàn)鎖緊。

2.4 手閘

夾持裝置手閘結(jié)構(gòu)應(yīng)保持在一次采摘從夾持到送到存儲框過程中，始終保持夾緊狀態(tài)，所以采用齒形鎖緊結(jié)構(gòu)，以滿足剪切后，夾持鉗不松脫，順利將摘下的荔枝束放入存儲框內(nèi)，手動松開鎖緊手閘，進行下次操作。

為確保夾緊鉗和剪切剪在自然狀態(tài)下總保持張開狀態(tài)，兩手閘均裝有回力彈簧使其在工作完成后復(fù)位。兩個手閘在主桿上的安裝位置，一般夾持手閘安裝在最底端，而剪切手閘安裝于上主桿與伸縮調(diào)整裝置連接處之上，以便于主桿長度的調(diào)整。根據(jù)工人工作習(xí)慣，一般一只手控制一個手閘。所以為操作方便，兩手閘在主桿圓周方向上相隔約90 度。如圖6 所示。

圖6 手閘安裝位置

剪切裝置側(cè)桿處設(shè)置有圓弧形閘線導(dǎo)軌以保證閘線活動順暢。

3 結(jié)論

便攜式荔枝采摘器適于小型果園或單株果樹采摘中使用，具有攜帶方便、占用空間小、操作簡單、上手容易的特點。同時高效環(huán)保、經(jīng)濟實惠。站在地上或者結(jié)合不太高的梯子就可以完成采摘工作。