全 文 ：2007 年 6 月 农 机 化 研 究 第 6 期
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杞柳去皮设备的研制
张洪磊，陆国东，杨双晓，薛惠岚
（西北农林科技大学 机械与电子工程学院，陕西 杨凌 712100）
摘 要：杞柳手工去皮是一件费工、费时和劳动强度大的工作，而现存的去皮设备未达到很好的去皮效果。
随着国内外市场对柳编制品的青睐，对去皮后的杞柳条的需求量也与日俱增，市场亟待高效和实用的去皮
设备出现。为此，介绍了杞柳去皮技术现状以及杞柳去皮设备的概况。通过长期的调研考察及分析研究，
找到了现用设备的不足之处。为了解决这些问题，对现存去皮设备进行了结构改进和关键部件的设计。样
机的试制成功及实践证明，新机型有很好的性能及稳定的可靠性。
关键词：农业工程；杞柳去皮设备；设计；技术改进
中图分类号：S226.4 文献标识码：A 文章编号：1003—188X(2007)06—0056—04
0 引言
杞柳别名簸箕柳、笆斗柳和柳条，属杨柳科灌
木，耐湿润，耐瘠薄，发条率高，柳条细而长，富
有韧性，去皮后的条子洁白光滑，是极好的编织材
料 [1]。目前，国内杞柳种植主要分布在山东、河北、
山西、内蒙、黑龙江和江苏等地，而且由于杞柳有
较好的经济、社会和生态效益，其种植面积在逐年
增加。杞柳条加工工艺，首先要剥去其外表皮，但
手工去皮劳动强度大、费工时和误农时，而现有的
去皮设备未达到很好的效果，这严重阻碍了柳条及
柳编产业的发展。为此，对杞柳去皮设备进行了改
进设计。
1 杞柳去皮技术
目前，杞柳条的去皮处理多为手工作业，随着
去皮设备的研制开发，机械去皮作业将取代手工作
业。杞柳条机械去皮可提高去皮效率，但去皮设备
的研究还处于起步阶段。现有设备由于本身结构设
计的原因，在机器性能上存在一些问题，没有达到
理想的效果，面临被淘汰的处境。杞柳机械去皮技
术的推广与应用还有待于其设备的改进与开发。
1.1 杞柳手工去皮
杞柳条手工简易去皮装置主要有两种：一是两
捆绑在一起的竹筷或用铁丝制成的铁筷，筷子之间
能张开一定的角度；二是用细钢筋焊接成靠拉紧弹
簧提供夹紧力的装置。简易去皮装置如图1所示。
图1 手工去皮装置
Fig.1 The fitting of hand-worked peeling off
手工去皮过程为：一手握住去皮装置，一手持
柳条放入其中并反复抽拉柳条，柳条皮会因装置的
作用而破裂，然后用手很容易将柳条皮去除。目前，
柳条去皮多为手工作业，这是一件劳动强度大、效
率低、时效性差的工作。
1.2 杞柳机械去皮
杞柳机械去皮是由人工喂料，用机械装置抓取
柳条，并使其靠输送装置的作用通过去皮装置去除
大部分柳条皮，再通过人工完成后续工作的过程。
在用现有设备去皮过程中存在脱皮效果差、损伤多、
调试困难和堵塞故障等诸多问题。
2 去皮设备概况
2.1 去皮设备结构简介
柳条去皮设备主要由喂入槽、输送装置、脱皮
装置、导向机构和动力传动机构等组成，其设备结
构如图 2 所示。
收稿日期：2006-12-05
作者简介：张洪磊（1980-），男，山东临沂人，在读硕士研究生，
（E-mail）nwsuafjd@163.com。
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1.动力传动机构 2.导向机构 3.输送装置
4.脱皮装置 5.机架 6.喂入槽
图 2 典型去皮设备示意图
Fig.2 Typical equipment of peeling off the osier
2.1.1 输送装置
输送装置主要部件为输送辊，其作用是抓取柳
条并为其提供动力，使其能克服脱皮过程中的阻力。
其工作原理是：两悬浮在机架上的相对旋转的辊子
抓取柳条，柳条获得了与输送辊相同的速度，从而
获得了一个足够克服脱皮装置阻力的推动力。
2.1.2 脱皮装置
脱皮装置主要部件为夹紧力夹，一般由“冂”
型支撑架、两靠拢的夹紧钢板、刮皮片及夹紧力调
节部件构成。夹紧力夹根据两夹紧钢板的开口方位
分为横向力夹与竖向力夹，其作用是给柳条一个夹
紧力，在柳条通过的过程中使柳条破皮。
2.1.3 导向机构
导向机构的作用：一是集中柳条的运动，防止
柳条跑偏而发生折断；二是避免柳条的杂乱，便于
收集柳条。
2.2 去皮设备的主要参数
2.2.1 工作速度
工作速度即输送辊的线速度，一般保持在 1m/s
为宜。速度太快，人工喂料速度跟不上，造成空转
浪费能源；速度太慢，影响工作效率。
2.2.2 夹紧力
根据实验测定，脱皮装置的加夹紧力一般在
58.84~78.45N。
2.2.3 输送辊
输送辊为橡胶材料，直径在 100mm 左右，宽度
在 50mm 左右。
2.3 去皮设备的作业方式
由于农户独自进行柳条的种植与加工，其设备
一般采用小型的柴油机或电动机作为动力源，可在
田间或住宅附近露天作业。其过程主要为：将柳条
筛选后用手喂入，柳条通过装置完成去皮过程，其
操作简单，不受场地限制。
2.4 去皮设备性能衡量指标
2.4.1 脱净率
脱净率衡量的是柳条脱皮的效果，即一定量柳
条通过去皮设备后光条数量占柳条总量的百分比。
2.4.2 损伤率
损伤率衡量的是一定量柳条通过去皮设备后
发生折断、压碎、压痕或刮伤等损伤的百分比。
2.4.3 堵塞率
堵塞率是衡量机器作业可靠性的一个重要指
标，指的是在作业过程中一定时间内发生堵塞现象
的几率。
3 既有设备存在的问题
去皮设备的基本原理是一致的，根据柳条的生
理特点，通过输送装置来实现柳条的运动，使柳条
通过脱皮装置（夹紧力夹），柳条皮受力破裂脱落，
再通过相应装置将柳条皮清除。去皮设备的结构设
计直接决定着其性能的优劣。经笔者深入的考察与
研究发现，现用设备在结构设计上存在以下缺点。
3.1 脱皮装置方面
脱皮装置的设计决定着脱净率的高低。现用设
备多采用单一夹紧力夹或夹紧力夹的简单组合，致
使设备对柳条的作用力不够，直接影响脱皮效果；
并且夹紧力夹的选用与布置不合理，多发生柳条皮
的堆积并导致夹紧力夹的堵塞。另外，现有夹紧力
夹结构简单，在提高脱皮效果和有效避免堵塞方面
还有改进空间。
3.2 导向装置方面
柳条传输过程中容易跑偏，产生折断损伤，同
时会堆积大量的残留，导致作业的暂停以及增加后
续清除堵塞物的工作。现有设备多用夹紧力夹的支
撑架充当导向挡板，由于导向作用不是很明显，多
发生柳条的跑偏，导致柳条的折断或缠结现象，随
后发生夹紧力夹的堵塞，导致作业故障的发生。有
的设备采用在尾端添加组合钢片限制柳条运动的方
法，虽在一定程度上能够收拢柳条的运动范围，但
如果柳条跑偏的程度比较大，柳条便不会通过此装
置。另外，由于柳条速度快，也会对柳条产生刮伤。
4 改进设计
针对既有设备存在的问题，笔者通过长时间的
实验和摸索，在对其改进设计方面取得了比较满意
的效果，以下是主要的改进点和具体措施。
4.1 脱皮装置的改进设计
4.1.1 夹紧力夹的选用与布置
为了提高脱净率和降低堵塞率，现采用 3 组夹
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紧力夹联合对柳条作用的方式，即在柳条通过夹紧
力夹前布置两个竖向力夹，随后再布置一个横向力
夹，使柳条在通过夹紧力夹时先后受 4 个方位的力，
从而提高破皮效果。这种布置方式对降低堵塞率也
有重要作用。由于柳条在通过竖向夹紧力夹时脱下
的柳条皮可在竖直方向上及时垂直下落，这样在柳
条通过第 2 个竖向夹紧力夹后，大部分柳条皮已被
去除，可以大大地减少此处的堵塞源，从而降低堵
塞率。
4.1.2 夹紧力夹的改进设计
除上述措施外，为进一步防止堵塞的出现，对
夹紧力夹也进行了相应的改进设计。在竖向力夹上
增设圆弧型刮皮片，在柳条通过时刮皮片可在上面、
左面和右面 3 个方位实现对柳条皮的作用，提高去
皮效果；在横向力夹上设刮皮弹片，柳条通过的时
候由于受到柳条冲力的作用而向内侧收缩，同时弹
片阻挡附着在柳条上的柳条皮通过，在柳条通过后
弹片由于自身的弹性而弹出收集的柳皮。其具体结
构分别如图 3 和图 4 所示。
1.加紧钢板 2.支撑架 3.定位孔
4.固定螺栓 5.调节螺杆 6.刮皮片
图 3 竖向夹紧力夹结构
Fig.3 The configuration of the vertical clamp
1.加紧钢板 2.刮皮弹片 3.调节螺栓 4.支撑架 5.固定螺栓
图 4 横向夹紧力夹结构
Fig.4 The configuration of the transverse clamp
4.2 输送装置的改进设计
输送装置最主要的作用是给柳条施加合适的夹
紧力，使其能够克服脱皮装置的阻力。夹紧力过大
则容易对柳条产生轧断和压碎等损伤，过小则会影
响工作效率。所以，传送辊一般都要采用浮动结构。
现有设备采用的是钢片压住传动轴，用调节螺杆来
控制钢片对传动轴压紧力的方式，来实现传送辊的
浮动，现改为采用弹簧支撑传送辊提供夹紧力的方
式。在作业过程中，弹簧会随柳条本身直径的变化，
适时地改变形变量，从而保证了夹紧力维持在一定
的变化范围内。这种结构设计与现有结构相比，夹
紧力大小调节方便又具有自适应能力，很好地避免
了损伤，同时也提高了工作效率。此改进有利于辊
间距的调整，在产品标准化生产、通用性推广、安
装调试和维修等方面也有显著的优点。其结构如图
5 所示。
1.机架 2.弹簧 3.传动轴.
4.轴承座 5.调节螺母 6.支撑螺杆
图 5 输送辊浮动结构
Fig.5 The floating configuration of roller
4.3 导向装置的改进设计
既有设备上的导向机构多为倾斜的组合阻挡钢
板，现改进成用铁皮卷成的前端开口直径为 100mm
左右、后端开口直径在 25mm 左右的圆锥筒。安装后
需入口稍向下倾斜，以有助于碎屑滑落。该设计很
好地集中了柳条的运动范围，保证了柳条运动的顺
畅过渡，起到了避免折断与损伤的作用。
5 结束语
经过笔者长期的实际调查研究和观察分析，并
有针对性地进行了杞柳去皮设备的改进设计。使用
结果表明，新机器很好地解决了柳条去皮作业中存
在的问题，提高了柳条去皮工作效率；同时，样机
的工作可靠性也得到了充分的验证。期盼此成果在
柳条产区能得到广泛的推广与应用，为我国柳编产
业的发展做出应有的贡献。
参考文献：
[1] 朱 毅.杞柳品种特性与高产栽培技术[J].林业实
用技术,2005(6):16-17.
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Developing the Equipment of Peeling off the Osier
ZHANG Hong-lei, LU Guo-dong, YANG Shuang-xiao, XUE Hui-lan
(College of Mechanical and Electronic Engineering, Northwest A&F University, Yangling 712100, China)
Abstract: Peeling off the osier by hand takes time and energy extremely, and the existent equipment hasn’t
achieved perfect effect. With the favor of the osier handicraft home and abroad, the demand of osier grow day by
day and high-powered and applied peeling off equipment is desiderated appear. Introduced the general situation
of osier and the technology of peeling off the osier at present, the general situation of the equipment of peeling
off the osier, the author found out the insufficiency of original equipment through long-term investigating and
analyzing research. In order to solve the problem, designed and improved the configuration of the equipment.
After the sample trial-produced and practiced, received a good result of capability and reliability.
Key words: agricultural engineering; osier peel off equipment; design; technical improvement
（上接第 36 页）
Abstract ID: 1003-188X(2007)06-0034-EA
Fruit Picking Robot Based on TRIZ
WANG Jian-fenga,b, GE Zhen-yanga, ZHU Hui-bina
(a.College of Agricultural Engineering; b.College of Electromechanical Engineering, Kunming University of
Science and Technology, Kunming 650224, China)
Abstract: An introduction was made on the conception of the theory of inventive problem solving-TRIZ. It
analyzed 40 inventive principles, 39 technical characteristics, techno-conflict and solving matrix, substance-
field analytic theory and Algorithm for Inventive Problem Solving (ARIZ) etc. It researched fruit picking robot
with TRIZ, analyzed the manipulator and the bottom equipment, and established the model of soft fruit picking
robot of grasping peduncle and not touching fruit. It resolved some questions of the fruit picking robot.
Key words: agricultural engineering; fruit picking robot; theoretical research; TRIZ; technical conflict
（上接第 55 页）
Abstract ID: 1003-188X(2007)06-0052-EA
Virtual Design of Grab Excavating Equipment
LI Zhi-guo, SHANG Shi-you
(College of Electromechanical Engineering, Inner Mongolia Agricultural University, Huhhot 010018, China)
Abstract: As for Wuliansuhai lake’s features, it has great significance and economic value to mine sediments for
delaying marsh, 3D model software Pro/E and dynamic analysis software ADAMS were used for developing the
virtual design of excavator. The construction size of grab was optimized by using the penalty function. Force
analysis and finite element analysis were conducted for optimizing grab by using Pro/E. The actual movement of
grab when working has been simulated and interference test has been done after assembling their components.
Using special interface MECHANISM/Pro between Pro/E and ADAM, Pro/E 3D model has been transferred
directly into ADAMS to avoid data loss by the “seamless link” technology. The real movement has been imitated
after adding complicated constraints, load, and friction. The opening angle curve of the open struggle, pressure
changes curve of the hydraulic cylinder, and pressure changes curve of the main hydraulic cylinder, which
provide a theoretical basis for the design and manufacture, have been analyzed and mapped out with
ADAMS/processor.
Key words: machinery and equipment of civil engineering; grab excavating equipment; design; Pro/E; modeling;
simulation; optimization