青花椒采收机环切式穗枝分离装置设计与试验

摘要

青花椒采收过程中,果皮上散生多数突起的油苞极易破裂导致果实干后变黑,有效成分挥发而严重影响质量.青花椒的油苞破损程度直接影响其品质,在保证花椒低油苞破损率的前提下,为实现花椒机械化采收,基于枝条环切原理,设计了一种花椒采收机的穗枝分离装置.通过理论分析得到影响采收效果的结构参数和作业参数,并根据花椒枝条物理特性和加工经济性进行优化.选取环切式穗枝分离装置的环切刀刃口角度、环切刀转速和枝条进给速度为试验因素,以花椒采收效率和油苞破损率作为评价指标,进行了单因素试验及二次正交旋转组合试验.采用响应曲面法对试验结果进行分析并找出主控因素,运用Design-Expert软件的多目标优化算法进行参数优化.结果表明,枝条进给速度是影响花椒采收效率和油苞破损率的主要因素,枝条进给速度与花椒采收效率成正比关系.各因素对花椒采收效率和油苞破损率的影响程度由大到小依次为枝条进给速度＞环切刀转速＞环切刀刃口角度.随着枝条进给速度的增加,花椒采收效率迅速提高,花椒油苞破损率先缓慢增加后急剧增加.随着环切刀转速的增加,花椒采收效率并无明显增加,在枝条进给速度＜0.4 m/s时,花椒油苞破损率随环切刀转速增加先小幅减小后趋于平稳最后小幅增加,在枝条进给速度＞0.4 m/s时,花椒油苞破损率随环切刀转速增加平稳减小.该装置最优参数组合:环切刀转速2 800 r/min,枝条进给速度0.45 m/s,环切刀刃口角度25°.样机田间试验表明,花椒采收效率和油苞破损率分别为50.7 kg/h和6.7％,优于目前人工采摘作业效果.