便携式蓝莓采摘机设计与实验_左胜甲.pdf

收 稿 日 期 2 0 2 4 0 6 1 0 基 金 项 目 吉 林 省 教 育 厅 科 学 技 术 研 究 项 目 J J K H 2 0 2 4 0 6 5 0 C Y 教 育 部 产 学 研 协 同 育 人 项 目 2 3 1 1 0 6 0 7 1 2 7 1 7 5 2 吉 林 省 第 二 十 批 创 新 创 业 人 才 资 助 项 目 石 油 机 械 装 备 关 键 部 件 创 新 设 计 与 性 能 提 升 通 化 师 范 学 院 应 用 型 课 程 机 械 设 计 基 础 建 设 项 目 2 0 2 2 Y Y X K C 0 0 6 通 化 师 范 学 院 课 程 思 政 机 械 制 造 基 础 建 设 项 目 2 0 2 2 K C S 2 0 3 9 作 者 简 介 1 左 胜 甲 吉 林 通 化 人 博 士 通 化 师 范 学 院 物 理 学 院 副 教 授 王 姝 力 刘 倾 城 张 彩 红 孙 琰 月 通 化 师 范 学 院 吉 林 通 化 1 3 4 0 0 2 2 左 胜 甲 王 丽 萍 通 化 石 油 化 工 机 械 制 造 有 限 责 任 公 司 3 张 彩 红 吉 林 省 石 油 机 械 研 发 校 企 联 合 创 新 实 验 室 4 王 姝 力 刘 倾 城 东 北 大 学 5 左 胜 甲 王 丽 萍 通 化 市 策 源 装 备 制 造 产 业 创 新 研 究 院 通 信 作 者 左 胜 甲 博 士 通 化 师 范 学 院 物 理 学 院 副 教 授 E m a i l z u o s h e n g j i a 1 6 3 c o m 左 胜 甲 等 便 携 式 蓝 莓 采 摘 机 设 计 与 实 验 2 0 2 4 年 第 1 2 期 第 4 5 卷 总 第 3 5 7 期 学 报 便 携 式 蓝 莓 采 摘 机 设 计 与 实 验 左 胜 甲 1 2 5 王 姝 力 1 4 刘 倾 城 1 4 张 彩 红 1 3 王 丽 萍 2 5 孙 琰 月 1 摘 要 蓝 莓 被 誉 为 高 档 水 果 之 王 是 联 合 国 粮 农 组 织 推 荐 的 五 大 水 果 之 一 具 有 果 汁 多 果 皮 薄 产 量 大 成 熟 期 短 等 特 点 然 而 每 年 蓝 莓 采 收 需 耗 费 大 量 人 力 采 收 不 及 时 会 造 成 巨 大 损 失 在 蓝 莓 资 源 丰 富 的 长 白 山 地 区 每 年 都 有 大 量 人 工 栽 培 及 野 生 蓝 莓 因 未 能 及 时 采 收 致 使 经 济 效 益 受 损 阻 碍 了 相 关 产 业 的 发 展 长 白 山 地 区 蓝 莓 采 收 作 业 主 要 以 人 工 为 主 采 收 效 率 低 劳 动 强 度 大 作 业 成 本 高 且 该 地 区 地 形 条 件 不 适 于 大 型 蓝 莓 采 收 机 械 作 业 为 了 提 高 采 收 效 率 该 文 基 于 共 振 原 理 设 计 了 一 种 便 携 式 振 动 式 蓝 莓 采 摘 机 经 实 验 证 明 所 设 计 的 蓝 莓 采 摘 机 结 构 简 单 操 作 便 捷 效 率 高 适 合 长 白 山 地 区 山 地 中 小 规 模 蓝 莓 栽 培 户 进 行 采 收 作 业 有 效 解 决 了 山 区 蓝 莓 采 收 难 的 问 题 关 键 词 振 动 式 采 摘 机 高 丛 蓝 莓 果 实 采 摘 长 白 山 地 区 中 图 分 类 号 S 2 2 5 9 2 文 献 标 志 码 A 文 章 编 号 1 0 0 8 7 9 7 4 2 0 2 4 1 2 0 0 1 0 0 7 D O I 1 0 1 3 8 7 7 j c n k i c n 2 2 1 2 8 4 2 0 2 4 1 2 0 0 2 在 全 球 环 境 污 染 愈 加 严 重 的 背 景 下 随 着 科 学 知 识 的 深 入 研 究 与 普 及 人 们 的 环 保 意 识 不 断 增 强 生 态 绿 色 消 费 概 念 应 运 而 生 近 三 十 年 来 有 机 食 品 生 态 食 品 火 爆 全 球 绿 色 消 费 成 为 主 流 趋 势 1 蓝 莓 作 为 新 一 代 生 态 绿 色 消 费 的 王 牌 产 品 具 有 良 好 的 保 健 功 效 2 如 对 视 力 恢 复 眼 睛 保 护 记 忆 力 增 强 均 有 显 著 效 果 3 还 能 预 防 脑 神 经 衰 老 和 心 脏 疾 病 兼 具 抗 癌 舒 筋 活 血 增 强 肌 体 免 疫 力 等 作 用 4 其 所 含 花 青 素 对 心 血 管 类 疾 病 糖 尿 病 及 癌 症 等 也 有 良 好 的 预 防 功 效 5 6 但 由 于 其 特 殊 的 成 熟 期 生 长 环 境 等 因 素 导 致 蓝 莓 的 采 摘 方 式 要 求 苛 刻 极 大 地 阻 碍 了 蓝 莓 产 业 的 发 展 因 此 开 展 对 蓝 莓 采 摘 的 研 1 0左 胜 甲 等 便 携 式 蓝 莓 采 摘 机 设 计 与 实 验 究 实 现 蓝 莓 机 械 化 采 收 具 有 重 要 的 意 义 国 外 对 果 实 采 摘 技 术 研 究 的 起 步 相 对 较 早 在 2 0 世 纪 4 0 年 代 初 法 国 人 率 先 开 发 出 一 种 简 易 的 采 摘 器 至 4 0 年 代 中 期 美 国 开 始 着 重 于 振 动 采 集 果 实 的 研 究 到 了 2 0 世 纪 5 0 年 代 这 种 采 收 方 式 在 欧 美 等 地 得 以 发 展 与 推 广 美 国 是 率 先 开 始 研 发 蓝 莓 采 收 机 的 国 家 自 1 9 5 9 年 M C K I B B E N H 发 明 第 一 项 蓝 莓 采 收 技 术 专 利 起 美 国 的 科 研 人 员 便 针 对 蓝 莓 采 收 技 术 开 展 了 相 关 研 究 至 2 0 世 纪 6 0 年 代 振 动 采 摘 机 已 由 单 一 的 定 冲 程 推 摇 的 方 式 发 展 到 惯 性 振 动 气 动 驱 动 等 多 种 驱 动 方 式 现 在 美 国 有 三 大 公 司 在 研 发 蓝 莓 采 摘 机 催 生 出 B E I L i t t a u 和 K o r v a n 三 种 各 具 特 色 的 品 牌 其 中 B E I 公 司 技 术 最 为 先 进 该 公 司 研 究 的 多 种 蓝 莓 采 摘 机 已 广 泛 应 用 于 生 产 推 动 了 蓝 莓 行 业 在 美 国 的 发 展 并 获 得 了 巨 额 的 经 济 效 益 如 今 世 界 上 多 数 蓝 莓 采 摘 机 都 借 鉴 了 美 国 的 技 术 我 国 自 2 0 世 纪 7 0 年 代 开 始 研 究 果 园 采 摘 机 械 但 关 于 蓝 莓 采 摘 机 的 研 究 较 少 7 蓝 莓 采 收 作 业 主 要 以 人 工 为 主 存 在 采 收 效 率 低 劳 动 强 度 大 作 业 成 本 高 等 问 题 近 些 年 虽 引 进 了 国 外 的 大 型 蓝 莓 采 收 机 械 但 并 不 适 合 我 国 中 小 规 模 蓝 莓 栽 培 户 蓝 莓 的 采 收 蓝 莓 采 收 技 术 已 经 严 重 滞 后 于 蓝 莓 种 植 业 发 展 的 需 求 限 制 了 蓝 莓 行 业 的 发 展 因 此 开 展 蓝 莓 机 械 化 采 收 技 术 的 研 究 极 具 重 要 意 义 当 前 我 国 的 蓝 莓 采 摘 机 大 部 分 由 东 北 农 业 大 学 与 东 北 林 业 大 学 的 学 者 研 发 如 赵 永 超 等 8 的 气 吸 式 小 浆 果 捡 拾 输 送 装 置 郭 艳 玲 等 9 的 手 推 式 矮 丛 蓝 莓 采 摘 机 周 敏 等 1 0 的 矮 丛 野 生 蓝 莓 生 产 物 流 一 体 机 但 专 门 针 对 长 白 山 区 蓝 莓 种 植 农 艺 特 点 的 蓝 莓 采 收 机 具 较 为 鲜 见 我 国 长 白 山 地 区 种 植 的 蓝 莓 一 般 可 分 为 两 种 一 种 是 矮 丛 蓝 莓 树 高 3 0 5 0 c m 具 有 极 强 的 抗 旱 能 力 适 合 高 寒 山 区 大 面 积 种 植 矮 丛 蓝 莓 颗 粒 小 富 含 花 青 素 人 工 采 摘 时 需 蹲 伏 于 灌 木 前 进 行 采 摘 另 一 种 是 人 工 培 育 的 高 丛 蓝 莓 树 高 1 5 3 m 其 果 实 较 大 果 肉 饱 满 口 感 极 佳 更 有 助 于 人 体 对 花 青 素 的 吸 收 2 人 工 采 摘 时 需 站 在 蓝 莓 树 前 逐 颗 采 摘 本 发 明 为 解 决 长 白 山 地 区 高 丛 蓝 莓 采 摘 效 率 低 的 问 题 依 据 长 白 山 地 区 高 丛 蓝 莓 的 种 植 农 艺 特 征 设 计 了 一 种 便 携 式 蓝 莓 采 摘 机 该 机 由 小 型 汽 油 机 驱 动 涵 盖 动 力 部 分 传 动 部 分 和 执 行 部 分 小 型 汽 油 机 通 过 软 轴 万 向 联 轴 器 等 与 执 行 部 分 连 接 通 过 振 动 使 蓝 莓 掉 落 进 而 达 成 采 摘 蓝 莓 的 目 标 1 设 计 原 则 便 携 振 动 式 蓝 莓 采 摘 机 的 设 计 既 要 满 足 长 白 山 地 区 高 丛 蓝 莓 采 收 功 能 还 要 遵 循 一 定 的 机 械 原 理 和 机 械 设 计 准 则 设 计 如 下 一 是 在 不 伤 害 蓝 莓 植 株 与 蓝 莓 果 实 的 前 提 下 应 该 高 效 迅 速 地 完 成 蓝 莓 采 摘 以 满 足 农 艺 要 求 二 是 对 长 白 山 地 区 不 同 地 形 的 高 丛 蓝 莓 应 能 够 简 单 流 畅 地 完 成 采 摘 工 作 三 是 在 满 足 使 用 强 度 的 情 况 下 作 业 装 备 应 尽 量 轻 质 化 以 降 低 操 作 难 度 达 到 便 携 的 目 的 四 是 应 该 有 稳 定 的 结 构 以 保 证 采 摘 过 程 顺 畅 连 续 2 总 体 方 案 2 1 总 体 设 计 思 想 本 机 采 用 振 动 的 方 式 将 蓝 莓 与 植 株 连 接 断 开 通 过 选 取 适 宜 的 振 动 频 率 在 确 保 实 现 蓝 莓 采 摘 功 能 的 同 时 避 免 对 植 株 和 蓝 莓 果 实 造 成 损 伤 为 延 长 机 械 的 工 作 时 间 使 用 汽 油 机 为 振 动 提 供 动 力 本 设 计 将 汽 油 机 与 传 1 12 0 2 4 年 第 1 2 期 学 报 动 减 速 器 安 置 于 使 用 者 的 背 部 作 业 时 由 操 作 者 背 负 使 用 并 使 用 软 轴 进 行 扭 矩 传 输 以 此 分 散 本 机 的 重 量 让 使 用 者 能 够 更 加 轻 松 地 完 成 高 丛 蓝 莓 的 采 收 工 作 2 2 整 机 结 构 本 设 计 的 长 白 山 高 丛 蓝 莓 便 携 式 采 摘 机 能 够 便 捷 高 效 地 完 成 蓝 莓 采 摘 工 作 是 一 种 振 动 式 器 具 整 体 可 分 为 背 负 部 分 和 手 持 部 分 其 三 维 虚 拟 模 型 如 图 1 所 示 a 为 整 机 示 意 图 b 手 持 部 分 示 意 图 1 小 型 汽 油 发 动 机 2 背 负 支 架 3 减 速 器 4 软 轴 5 提 手 6 木 质 手 柄 7 振 动 机 构 8 机 架 9 万 向 节 联 轴 器 1 0 振 动 杆 1 1 限 位 块 1 2 振 动 夹 图 1 长 白 山 区 高 丛 蓝 莓 便 携 式 采 摘 机 三 维 虚 拟 模 型 2 3 工 作 过 程 当 操 作 者 启 动 机 械 时 安 装 在 背 架 上 的 汽 油 发 动 机 通 过 软 轴 将 动 力 传 递 给 曲 柄 使 其 做 圆 周 运 动 持 续 做 圆 周 运 动 的 曲 柄 带 动 摇 杆 做 往 复 运 动 摇 杆 通 过 连 杆 与 万 向 轴 连 接 至 振 动 杆 在 限 定 块 的 制 约 下 使 其 做 振 幅 为 2 2 m m 频 率 为 1 5 H z 的 往 复 振 动 振 动 杆 通 过 振 动 夹 将 振 动 传 递 给 蓝 莓 植 株 使 蓝 莓 果 实 与 植 株 的 连 接 断 开 完 成 采 摘 工 作 2 4 整 机 参 数 根 据 长 白 山 高 丛 蓝 莓 便 携 式 采 摘 机 的 设 计 参 数 及 采 摘 机 实 际 运 行 时 的 振 动 频 率 1 4 1 6 H z 振 动 幅 度 长 宽 高 重 量 等 进 行 设 计 振 动 频 率 蓝 莓 采 摘 机 的 振 动 频 率 应 在 1 4 1 6 H z 之 间 1 1 为 保 证 本 设 计 蓝 莓 采 摘 机 的 采 摘 效 果 选 定 本 机 的 振 动 频 率 为 1 5 H z 振 动 幅 度 为 保 证 振 动 力 度 能 将 蓝 莓 从 植 株 振 落 且 不 伤 蓝 莓 植 株 与 蓝 莓 果 实 本 蓝 莓 采 摘 机 选 定 振 动 幅 度 为 2 2 m m 整 机 尺 寸 经 设 计 本 机 总 长 度 为 6 4 0 m m 总 宽 度 为 9 0 m m 总 高 度 为 2 4 0 m m 整 机 重 量 为 减 轻 使 用 者 的 负 重 降 低 本 机 的 使 用 难 度 本 机 重 量 应 控 制 在 2 0 k g 以 内 经 计 算 本 机 重 量 为 1 6 k g 作 业 效 率 经 过 现 场 实 验 本 蓝 莓 采 摘 机 每 小 时 可 采 摘 1 8 k g 蓝 莓 是 人 工 采 摘 的 4 5 倍 可 极 大 程 度 地 提 高 果 农 的 采 摘 效 率 3 关 键 零 部 件 设 计 本 机 的 主 要 工 作 部 件 由 汽 油 机 软 轴 振 动 机 构 组 成 通 过 三 个 部 件 间 的 连 接 与 协 同 运 作 完 成 相 应 动 作 3 1 汽 油 发 动 机 的 选 择 汽 油 发 动 机 是 将 汽 油 的 热 能 转 化 成 旋 转 机 械 能 的 机 械 执 行 元 件 适 宜 在 恶 劣 条 件 下 使 用 具 有 较 高 的 转 矩 可 直 接 带 负 荷 启 动 因 此 本 设 计 选 用 汽 油 发 动 机 作 为 驱 动 采 摘 机 振 动 的 动 力 源 综 合 整 机 重 量 功 率 扭 矩 负 载 等 因 素 选 用 重 庆 蛟 马 动 力 科 技 有 限 公 司 生 产 的 1 5 2 F 型 四 冲 程 汽 油 发 动 机 其 具 体 参 数 见 表 1 1 2左 胜 甲 等 便 携 式 蓝 莓 采 摘 机 设 计 与 实 验 表 1 1 5 2 F 型 汽 油 发 动 机 参 数 参 数 减 速 比 功 率 k W 转 矩 N m 转 速 r m i n 1 油 箱 容 量 L 质 量 k g 数 值 4 1 1 3 0 9 0 0 1 4 8 3 2 振 动 机 构 的 设 计 振 动 机 构 是 蓝 莓 采 摘 机 的 关 键 工 作 元 件 本 机 是 由 汽 油 机 提 供 动 力 故 需 要 将 汽 油 机 提 供 的 旋 转 运 动 转 换 成 固 定 行 程 的 往 复 运 动 常 用 的 三 种 转 换 方 案 分 别 是 滚 珠 丝 杠 凸 轮 机 构 曲 柄 滑 块 机 构 其 中 滚 珠 丝 杠 具 有 高 精 度 可 逆 性 和 高 效 率 的 特 点 1 2 但 是 此 方 案 成 本 高 结 构 复 杂 并 不 适 合 在 本 设 备 上 使 用 而 凸 轮 机 构 通 常 需 要 借 助 锁 紧 机 构 使 从 动 件 与 凸 轮 轮 廓 始 终 接 触 进 而 将 转 动 转 化 为 往 复 运 动 1 3 如 果 在 本 设 备 中 使 用 凸 轮 机 构 需 要 额 外 添 加 弹 簧 为 凸 轮 结 构 提 供 外 力 考 虑 到 作 为 一 个 采 收 设 备 通 常 需 要 较 长 的 使 用 周 期 在 这 期 间 弹 簧 可 能 会 发 生 范 式 变 形 导 致 采 收 的 效 率 下 降 或 者 设 备 失 效 因 此 本 设 备 使 用 曲 柄 滑 块 机 构 进 行 动 力 的 转 换 如 图 2 图 3 所 示 在 滑 动 部 分 和 摇 杆 之 间 采 用 销 链 接 方 式 通 过 曲 柄 带 动 摇 杆 间 接 带 动 滑 动 部 分 实 现 将 转 动 转 化 为 往 复 运 动 1 曲 柄 2 摇 杆 图 2 振 动 机 构 装 配 示 意 图 a 曲 柄 结 构 示 意 图 b 摇 杆 示 意 图 图 3 振 动 机 构 零 件 示 意 图 确 定 机 械 结 构 后 根 据 振 动 幅 度 对 曲 柄 摇 杆 的 相 关 参 数 进 行 计 算 选 定 摇 杆 摆 动 角 度 为 2 6 计 算 过 程 如 下 图 4 振 动 机 构 计 算 简 图 如 图 4 所 示 曲 柄 A O 长 1 5 m m 摇 杆 G C 长 8 0 m m 本 机 械 滑 动 装 置 的 行 程 D E 2 2 m m A O C D F C O A C F D C A C O D C F 故 A O C D F C G O A O 1 5 m m O C G C O G 6 5 m m A O D F O C F C 1 5 1 1 D C 2 D F 2 F C 2 D C 4 9 m m 最 终 确 定 D C 4 9 m m 通 过 校 核 机 构 最 小 传 动 角 检 验 机 构 的 传 动 性 能 1 4 在 机 构 的 运 转 过 程 中 传 动 角 不 断 变 化 传 动 角 越 大 表 1 32 0 2 4 年 第 1 2 期 学 报 明 机 构 的 传 动 性 能 越 好 通 常 要 求 机 构 的 传 动 角 大 于 4 0 1 4 当 摇 杆 处 于 极 位 时 传 动 角 度 最 小 通 过 计 算 该 连 杆 机 构 最 小 传 动 角 为 7 7 符 合 一 般 机 构 对 最 小 传 动 角 的 要 求 表 明 本 机 构 具 有 良 好 的 传 动 性 能 3 3 软 轴 的 设 计 与 选 用 软 轴 在 机 械 设 计 领 域 一 般 应 用 于 非 直 线 传 动 过 程 或 非 同 平 面 间 传 动 部 件 的 连 接 它 能 简 化 传 动 机 械 结 构 且 具 有 极 高 的 传 动 精 度 现 以 选 定 的 汽 油 发 动 机 输 出 功 率 与 扭 矩 为 参 数 并 综 合 操 作 人 员 工 作 时 的 合 理 回 转 半 径 对 软 轴 作 以 下 要 求 T 0 T k 1 k 2 k 3 n n 0 式 中 T 0 为 软 轴 能 传 递 的 最 大 转 矩 N c m n 0 为 额 定 转 速 r m i n T 为 软 轴 从 动 端 所 需 传 递 的 转 矩 N c m n 为 软 轴 的 工 作 转 速 r m i n k 1 为 过 载 系 数 k 2 为 软 轴 转 向 系 数 k 3 为 软 轴 支 承 情 况 系 数 为 软 轴 传 递 的 效 率 T 0 最 小 值 为 3 7 5 N c m 查 阅 相 关 技 术 规 格 最 终 选 用 直 径 为 2 5 m m 长 度 为 1 m 的 软 轴 其 最 小 弯 曲 半 径 为 4 5 0 m m 额 定 转 速 为 9 5 0 r m i n 经 核 查 符 合 设 计 要 求 3 4 万 向 节 联 轴 器 的 选 用 万 向 节 即 万 向 接 头 是 实 现 变 角 度 动 力 传 递 的 机 件 用 于 需 要 改 变 传 动 轴 线 方 向 的 位 置 本 机 使 用 万 向 节 连 接 摇 杆 与 振 动 杆 以 达 到 角 度 变 更 与 动 力 传 输 的 目 的 综 合 所 需 性 能 与 价 格 因 素 选 用 W S D 式 刚 性 万 向 节 3 5 轴 承 的 选 用 当 尺 寸 相 同 时 滚 子 轴 承 的 承 载 能 力 为 球 轴 承 的 1 5 3 倍 在 有 冲 击 载 荷 或 载 荷 较 大 时 使 用 滚 子 轴 承 效 果 更 佳 但 本 机 械 安 装 轴 承 处 轴 承 内 径 小 于 2 0 m m 在 这 种 情 况 下 两 种 轴 承 的 承 载 能 力 基 本 相 同 球 轴 承 价 格 更 低 故 选 用 球 轴 承 查 阅 相 关 标 准 选 定 轴 承 型 号 为 6 1 8 0 3 的 深 沟 球 轴 承 其 参 数 如 表 2 所 示 表 2 6 1 8 0 3 型 深 沟 球 轴 承 参 数 参 数 内 径 m m 外 径 m m 宽 度 m m 基 本 额 定 动 载 荷 径 向 N 基 本 额 定 静 载 荷 径 向 N 质 量 k g 数 值 1 7 2 6 5 1 6 8 0 9 3 0 0 0 0 6 根 据 G B T 6 3 9 1 2 0 1 0 轴 承 基 本 额 定 寿 命 计 算 公 式 为 L 1 0 C P 式 中 L 1 0 为 基 本 额 定 寿 命 C 为 基 本 额 定 动 载 荷 P 为 当 量 动 载 荷 经 测 量 为 2 0 N 为 寿 命 指 数 球 轴 承 3 经 计 算 L 1 0 的 值 为 5 2 9 7 0 4 1 0 1 1 r 3 6 手 柄 的 设 计 农 作 物 的 采 收 通 常 需 要 数 个 小 时 的 连 续 工 作 故 采 摘 机 械 应 具 有 较 好 的 使 用 舒 适 度 本 设 计 选 择 双 持 设 计 极 大 地 降 低 了 使 用 者 单 手 使 用 机 械 时 肌 肉 的 负 重 进 而 提 高 了 工 作 效 率 提 升 了 使 用 者 的 操 作 体 验 本 机 在 手 柄 上 加 入 了 一 个 护 手 的 装 置 图 5 这 一 设 计 既 美 化 了 外 观 又 保 护 了 使 用 者 的 安 全 1 木 质 手 柄 2 护 手 3 机 架 图 5 手 柄 结 构 图 4 实 验 4 1 实 验 条 件 实 验 在 吉 林 省 通 化 市 通 化 县 禾 韵 蓝 莓 种 1 4左 胜 甲 等 便 携 式 蓝 莓 采 摘 机 设 计 与 实 验 植 基 地 进 行 对 蓝 莓 采 摘 机 进 行 实 验 并 与 人 工 采 摘 比 较 如 图 6 所 示 蓝 莓 多 为 密 植 大 型 机 器 无 法 实 施 作 业 本 实 验 机 器 组 由 二 人 组 成 一 人 负 责 操 作 机 器 采 摘 另 一 人 负 责 收 集 蓝 莓 人 工 组 由 多 人 组 成 图 6 蓝 莓 采 摘 机 实 验 图 4 2 实 验 方 法 实 验 过 程 中 在 保 证 时 间 相 同 的 情 况 下 大 约 2 0 分 钟 采 收 作 业 时 间 测 试 机 器 组 和 人 工 组 采 摘 蓝 莓 的 重 量 对 比 情 况 共 进 行 四 组 对 比 实 验 如 表 3 所 示 机 器 组 与 人 工 组 采 摘 的 蓝 莓 都 必 须 满 足 作 为 鲜 食 用 果 实 所 需 要 达 到 的 破 损 率 的 要 求 表 3 实 验 方 法 及 结 果 组 别 1 组 2 组 3 组 4 组 采 收 方 式 人 工 采 收 3 人 人 工 采 收 6 人 人 工 采 收 1 0 人 机 械 采 收 2 人 采 收 质 量 k g 9 1 8 5 3 0 3 1 4 3 实 验 结 果 该 机 可 以 实 现 按 照 设 计 目 标 通 过 振 动 采 摘 的 工 作 原 理 对 蓝 莓 进 行 采 摘 同 时 通 过 调 整 频 率 可 对 具 有 不 同 成 熟 度 的 蓝 莓 进 行 筛 选 相 对 于 人 工 作 业 规 定 时 间 内 机 器 组 的 采 摘 重 量 相 当 于 1 0 人 采 摘 的 蓝 莓 重 量 且 采 摘 的 破 损 率 比 人 工 组 要 低 采 摘 质 量 更 佳 5 结 语 本 设 备 是 基 于 机 械 振 动 原 理 设 计 的 一 种 新 型 便 携 式 高 丛 蓝 莓 采 摘 机 完 善 了 现 有 蓝 莓 采 摘 机 不 能 持 续 工 作 机 身 笨 重 及 不 方 便 携 带 的 缺 点 它 通 过 振 动 的 方 式 将 蓝 莓 果 实 与 植 株 分 离 本 机 采 用 曲 柄 摇 杆 机 构 离 合 器 软 轴 传 动 机 构 作 为 主 要 工 作 部 件 以 汽 油 机 为 动 力 通 过 多 个 部 件 间 的 协 同 作 用 与 传 动 确 保 采 摘 工 作 的 完 成 在 设 计 参 数 条 件 下 只 需 短 短 几 秒 便 可 完 成 整 株 蓝 莓 的 采 收 本 设 备 可 以 满 足 采 收 长 白 山 地 区 高 丛 蓝 莓 的 工 作 需 求 极 大 提 高 了 当 地 采 收 效 率 该 机 采 用 汽 油 发 动 机 为 整 个 机 器 提 供 动 力 具 有 较 好 的 通 用 性 和 适 应 性 综 上 所 述 本 次 所 设 计 的 新 型 便 携 式 高 丛 蓝 莓 采 摘 机 整 体 方 案 选 择 合 理 结 构 简 单 易 于 生 产 制 造 便 于 完 成 后 续 的 维 护 保 养 工 作 具 有 较 强 的 市 场 推 广 性 和 实 际 应 用 价 值 参 考 文 献 1 陈 毅 顾 莹 宋 平 等 利 用 低 场 核 磁 共 振 分 析 蓝 莓 贮 藏 过 程 中 水 分 含 量 及 迁 移 变 化 J 农 业 工 程 学 报 2 0 2 2 3 8 1 7 8 2 李 健 张 皓 瑜 郭 艳 玲 等 自 走 式 蓝 莓 采 摘 机 行 走 液 压 系 统 的 设 计 与 仿 真 J 机 床 与 液 压 2 0 2 2 5 0 2 3 8 8 9 2 3 李 颖 畅 蓝 莓 花 色 苷 提 取 纯 化 及 生 理 功 能 研 究 D 沈 阳 沈 阳 农 业 大 学 2 0 2 4 9 4 G O N G A P C H E N B F X W A N G A L e t a 1 P r o t e c t i v e e f f e c t s o f b l u e b e r r i e s Y a c c i n i u m c o r y m b o s u m L e x t r a c t a g a i n s t c a d m i u m i n d u c e d h e p a t o t o x i c i t y i n m i c e 1 52 0 2 4 年 第 1 2 期 学 报 J E n v i r o n t o x i c o l p h a r m 2 0 1 4 3 7 3 1 0 1 5 1 0 2 7 5 周 晓 梅 汤 珍 妮 白 鹤 等 土 壤 环 境 对 蓝 莓 植 株 生 长 发 育 的 研 究 现 状 与 展 望 J 吉 林 师 范 大 学 学 报 自 然 科 学 版 2 0 1 9 4 0 1 1 0 0 1 0 5 6 王 艳 王 莹 刘 兵 等 蓝 莓 的 生 理 生 态 学 研 究 进 展 J 吉 林 师 范 大 学 学 报 自 然 科 学 版 2 0 1 5 3 6 2 1 2 2 1 2 4 7 鲍 玉 冬 郭 艳 玲 郭 帅 蓝 莓 采 摘 机 械 的 现 状 及 发 展 趋 势 J 节 能 技 术 2 0 1 4 3 2 3 2 2 8 2 3 0 8 赵 永 超 孔 德 刚 霍 俊 伟 等 气 吸 式 小 浆 果 捡 拾 输 送 装 置 仿 真 与 试 验 J 农 业 工 程 学 报 2 0 1 6 3 2 1 7 3 2 3 9 9 郭 艳 玲 鲍 玉 冬 何 培 庄 等 手 推 式 矮 丛 蓝 莓 采 摘 机 设 计 与 试 验 J 农 业 工 程 学 报 2 0 1 2 2 8 7 4 0 4 5 1 0 于 莎 莎 刘 成 立 林 宝 山 顺 华 蓝 莓 一 号 安 全 高 效 种 植 技 术 J 北 华 大 学 学 报 自 然 科 学 版 2 0 1 0 1 1 3 2 6 3 2 6 6 1 1 王 海 滨 郭 艳 玲 鲍 玉 冬 等 振 动 式 蓝 莓 采 摘 的 机 理 分 析 与 仿 真 J 农 业 工 程 学 报 2 0 1 3 2 9 1 2 4 0 4 6 1 2 刘 晶 晶 凸 轮 机 构 参 数 化 建 模 及 运 动 分 析 J 科 学 技 术 创 新 2 0 1 7 7 3 2 1 7 3 1 7 4 1 3 李 继 成 左 胜 甲 梁 歆 雅 等 气 松 注 药 一 体 化 作 业 装 备 设 计 J 通 化 师 范 学 院 学 报 2 0 2 2 4 3 1 2 8 1 2 1 4 王 开 宝 刘 晓 飞 李 建 永 等 表 取 采 样 机 构 悬 吊 式 低 重 力 补 偿 装 置 设 计 J 北 华 大 学 学 报 自 然 科 学 版 2 0 2 1 2 2 4 5 4 0 5 4 5 责 任 编 辑 张 志 新 D e s i g n a n d E x p e r i m e n t o f P o r t a b l e B l u e b e r r y P i c k i n g M a c h i n e Z U O S h e n g j i a 1 2 5 W A N G S h u l i 1 4 L I U Q i n g c h e n g 1 4 Z H A N G C a i h o n g 1 3 W A N G L i p i n g 2 5 S U N Y a n y u e 1 1 T o n g h u a N o r m a l U n i v e r s i t y T o n g h u a 1 3 4 0 0 2 C h i n a 2 T o n g h u a P e t r o c h e m i c a l M a c h i n e r y M a n u f a c t u r i n g C o L t d T o n g h u a 1 3 4 0 0 2 C h i n a 3 J i l i n P r o v i n c e P e t r o l e u m M a c h i n e r y R D J o i n t I n n o v a t i o n L a b o r a t o r y T o n g h u a 1 3 4 0 0 2 C h i n a 4 N o r t h e a s t e r n U n i v e r s i t y S h e n y a n g 1 1 0 8 1 9 C h i n a 5 T o n g h u a C e y u a n E q u i p m e n t M a n u f a c t u r i n g I n d u s t r y I n n o v a t i o n R e s e a r c h I n s t i t u t e T o n g h u a 1 3 4 0 0 2 C h i n a A b s t r a c t B l u e b e r r y i s k n o w n a s t h e k i n g o f h i g h g r a d e f r u i t s a n d i s o n e o f t h e f i v e m a j o r f r u i t s r e c o m m e n d e d b y F A O I t h a s t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f m o r e j u i c e t h i n p e e l l a r g e o u t p u t a n d s h o r t m a t u r i t y b u t i t t a k e s a l o t o f m a n p o w e r t o h a r v e s t e v e r y y e a r w h i c h l e a d s t o h u g e l o s s e s E s p e c i a l l y i n C h a n g b a i M o u n t a i n w h i c h i s r i c h i n b l u e b e r r y r e s o u r c e s a h u g e a m o u n t o f a r t i f i c i a l l y c u l t i v a t e d a n d w i l d b l u e b e r r i e s c a n n o t b e h a r v e s t e d i n t i m e e v e r y y e a r w h i c h a f f e c t s t h e e c o n o m i c b e n e f i t s a n d h i n d e r s t h e d e v e l o p m e n t o f r e l a t e d i n d u s t r i e s T h e h a r v e s t i n g o f b l u e b e r r y i n C h a n g b a i M o u n t a i n w a s m a i n l y m a n u a l w i t h l o w h a r v e s t i n g e f f i c i e n c y h i g h l a b o r i n t e n s i t y a n d h i g h o p e r a t i n g c o s t w h i c h w a s n o t s u i t a b l e f o r l a r g e s c a l e b l u e b e r r y h a r v e s t i n g m a c h i n e r y B a s e d o n t h e p r i n c i p l e o f r e s o n a n c e t h i s p a p e r d e s i g n s a p o r t a b l e v i b r a t i n g b l u e b e r r y p i c k e r T h e f i e l d e x p e r i m e n t p r o v e s t h a t t h e d e s i g n e d b l u e b e r r y p i c k e r h a s s i m p l e s t r u c t u r e c o n v e n i e n t o p e r a t i o n a n d h i g h e f f i c i e n c y w h i c h i s s u i t a b l e f