西北山区新型模块化“抬取式”苹果采摘机械调研与设计--以甘肃天
2019年5月下
——————————————作者简介： 向芃桔（1997—），男，四川成都人，本科，研究方向：
机械设计制造及其自动化，工商管理。
——以甘肃天水市山区为例
向芃桔
(兰州理工大学机电工程学院，甘肃 兰州 730000)
摘 要：我国西北部主要以农业为主，但我国西北部劳动力流失严重、农业机械化水平低下，文章基于这些问题，以甘肃天水市山区为例，进行了调查与分析。天水市山区的苹果种植面积大，采用人工采摘的方式劳动强度大、效率低；山区地形陡峭，如果种植密度大，大型机械无法采摘和运输，且市面上常用的采摘机械会伤害枝叶和果实，无法实现采摘便利，造成该地区劳动生产力低下，经济效益疲软。笔者对原有的苹果采摘器进行改良，设计了一款新型的苹果采摘机械，具有体积小、效率高、成本低、不伤害枝果等特点，基本满足了山地家庭作业和小型工厂作业的要求，具有一定的推广价值。关键词：苹果采摘；农业机械化；设计中图分类号：S225.93 文献标志码：A 文章编号：1672-3872（2019）10-0138-02我国贫困欠发达地区大多集中在西北地区，其地势大多为山地、丘陵等，农业是他们的主要经济来源。以甘肃天水市为例，其苹果种植面积广，著名的“花牛”苹果是天水的原创品牌，是“元帅”苹果的主要产区[1]。而其劳动力的严重缺失、农业机械化的落后、种植地势的陡峭及落后的产业格局和种植规模使其依旧无法提高劳动生产力。由于生产经济水平和效益低下，将先进的科学技术和机械与农业结合才是提高效益的有效途径。所以，一种适用于山区的小型苹果采摘机是解决问题的办法之一。
1 西北山区苹果产业采摘现状
据调查，在西部山区多为丘陵和山地，田地大多为梯田和“斜坡种植”。种植地域狭小、种植规模密集、间距窄，大型机械车辆无法进入，农民依旧以人力采摘苹果。每当苹果快成熟时，农民需人工套袋，成熟后需人工采摘。由于种植间距紧密，运输车辆无法上山运输，农民只能用背篓等老式工具将苹果运送下山，同时由于苹果树多比人高，高处的苹果需搭梯子采摘，故危险性大且效率低下。传统的采摘方式，农民手拎布袋采摘，待其满后放入竹筐或背篓的采摘方式严重降低了劳动效率，且因每家每户种植苹果面积广阔，雇人采摘严重影响了经济效益[2]。同时采摘后的苹果需人工分拣，先进大型的国外分拣机械太过昂贵，农民无法承担。
2 现有苹果采摘产品调研分析
近年来农业机械化程度越来越高，市面上也有各种苹果
采摘机械，如用刀片剪切枝条采摘的“剪切式”苹果采摘机械[3]，用三个橡皮手爪夹住苹果往下拉断苹果柄的“夹取式”苹果采摘机械。但通过调研发现，目前大部分苹果种植户基本不用上述采摘机械。原因如下：1）剪切苹果果柄不易定位且苹果枝叶繁茂，结果处多有新芽，容易伤枝、伤果、伤芽、影响收成。2）夹取苹果，按压手柄力度不易掌握，容易将苹果压坏且夹取苹果后苹果果柄易脱落。脱落后的苹果容易腐烂不易保存且市场价格极低，约为正常价格的10%。3）目前市面上的采摘器长度固定不可随意转换，且需要摘一个然后手动拿下来放一个在竹筐中，效率依旧低下，无法实际提高劳动生产力。
3 适用于西北山地的采摘机械设计
为了减少农业劳动力流失，农村山区机械化程度低和地形带来的不良影响，避免老式采摘期的弊端，实际将科技融入到生产中。初步提出了一种不伤害枝果，且效率高成本低
的新型苹果采摘机械方案。机械称为“模块化抬取式苹果采摘机”，如图1所示。
模块化“抬取式”苹果采摘装置，包括手持杆、调节杆和手柄安装套，手持杆为圆柱结构，手持杆的圆周表面的底端固定安装有手柄安装套，手柄安装套的一侧固定安装有固定手柄，固定手柄的右侧面铰接有控制手柄，控制手柄的右侧面固定安装有一组钢丝装配环，手持杆的内部开设有轴向的圆柱结构的调节管道，调节管道内活动设置有一组调节杆，调节杆位于调节管道内的一端固定安装有圆柱结构的引导柱，手持杆的圆周表面的上部开设有螺孔，且通过螺孔安装有一组定位螺栓，定位螺栓位于调节管道内的一端将调节杆的圆周表面固定，调节杆的顶端穿过手持杆的顶面延伸至调节管道的外部，调节杆的顶端固定安装有固定柱，固定柱的内部开设有滑动腔，滑动腔内设置有滑动柱，固定柱的顶端开设有用于供滑动柱上下移动的圆形开口，调节杆的内部开设有轴向的圆柱型的通孔，滑动柱的底面固定安装有一组钢丝装配环，滑动柱的底面的钢丝装配环与控制手柄上的钢丝装配环之间通过一组控制钢丝固定连接，固定柱的顶端固定安装有一组漏斗结构的储存套，储存套的顶端固定安装有一组中空管状结构的顶柱，顶柱的顶面均匀开设有三组安装缺口，每一组所述安装缺口内均固定安装有一组水平（下转第150页）
图1 “模块化抬取式苹果采摘机”示意图
1.固定手柄；
2.控制钢丝；
3.控制手柄；
4.调节管道；
5.手柄安装套；
6.引导柱；
7.定位螺栓；
8.手持杆；
9.调节杆；10.圆柱型通孔；11.复位弹簧；12.滑动腔；13.钢丝装配环；14.滑动柱；15.固定柱；16.储存套；17.空管状结构顶柱；18.转动套；19.推果板；20.连接钢丝。