龙门式枸杞采摘机收集系统结构与参数优化

马国军, 岳元满, 彭正昶, 何存财, 吴向峰, 嵇君霖, 黄晓鹏*

(1.甘肃农业大学机电工程学院,甘肃 兰州730070;2.兰州兰石能源装备工程研究院有限公司,甘肃 兰州730314)

枸杞,一种多年生草本植物[1],其结果实称枸杞子,简称枸杞,成熟枸杞果实中富含枸杞多糖、氨基酸等多种对人体有益的物质,具有清肝明目、滋补肝肾、益精明目等多种药用功效[2-3],是国家公认的“药食同源”植物资源之一[4]。甘肃、青海、新疆、内蒙古、河北等作为中国枸杞五大主产区,每年枸杞产量约42.16万吨[5-6],宁夏作为枸杞的发源地和主产区,全区枸杞种植面积约1 333.33 hm2,鲜果产量35万吨,加工转化率达35%,综合产值约320亿元,可见枸杞已经成为宁夏重要经济产业[7-9]。但是枸杞生物力学特性决定枸杞难以实现机械化采摘,现阶段枸杞仍以传统的人工采摘为主,不仅耗时、费力,而且采摘成本高。针对以上枸杞产业发展过程中面临的困难,国内学者刘英等[10]设计了一种振动式枸杞采摘机,通过田间试验研究了振幅、频率、振动杆数量对枸杞损伤率、留青率、采尽率之间的影响,发现偏心振动机构转速为140 r/min,振幅70 mm,振动杆数量10个时,振动式枸杞采摘机采摘效果最佳;陈云等[11]对脉冲气流式枸杞采摘机理进行了研究,研究发现在脉冲气流频率为2 Hz,出口气流速度为70 m/s,枝条距出口100 mm时得到最优的采摘效果:熟果采净率为85.21%,青果误采率为7.76%,熟果损伤率为18.64%。彭要等[12]对枸杞果实振动运动学和振动模式进行了分析,通过分析发现,在振幅为30～40 mm、振动频率为10 Hz的条件下,振动时间大于12 s,采净率高于 90%,可见采净率较高。……