加工番茄是工业化制作番茄酱、番茄果脯和番茄红素等产品的原料。新疆是我国主要的加工番茄生产基地,种植面积达6万hm2以上,番茄酱产量占全国总产量的90%以上。针对目前加工番茄人工多次采收劳动量大、效率低以及一次性收获机械存在的品质差、浪费大和收获期短等问题,设计了一种刮刷式加工番茄采摘装置,该装置在不收割番茄秧的情况下采摘田间成熟的番茄,未成熟的番茄继续生长,等待下次采摘。通过试验验证,该采摘装置结构简单,可靠性高,研究成果有助于研制新型分批次番茄收获机械,这对提高加工番茄种植效益和番茄制品的市场竞争力具有重要意义。首先,通过田间调研和试验测量分析,得到加工番茄的种植模式并统计分析了果实在植株上的分布特性和单颗果实的外形特征参数;重点测量了三种品种加工番茄不同成熟度时期的果秧分离力、果秧分离扭力和果实破损的载荷压力,试验表明成熟期果秧分离力平均值小于10N,黄熟期果秧分离力平均值小于14N,绿熟期果秧分离力平均值小于18N;成熟期果秧分离扭力平均值小于21N·mm,黄熟期果秧分离扭力平均值小于33N·mm,绿熟期果秧分离扭力平均值小于45N·mm;成熟期果实破损的静载压力平均值大于94N,黄熟期果实破损的载荷压力平均值大于120N,绿熟期果实破损的载荷压力平均值大于222N;果实成熟度与果秧分离力、果秧分离扭力以及果实破损的载荷压力呈现负相关,果实成熟度越高,果秧分离力、果秧分离扭力以及果实破损的载荷压力越小。其次,对加工番茄刮刷采摘装置进行了结构设计及参数确定:1)在采摘装置上设计左、右两组结构相同但运动方向相反的采摘机构和输送机构,两组采摘和输送机构相对并列设在机架的前侧。2)采摘机构的有效工作长度B=1000mm,采摘板间距b=110mm,采摘机构工作高度H=550mm,采摘板的工作速度和左右采摘机构的间隙b1=35mm,采摘板的高度h=35mm,机构单侧作业宽度B1=350mm。3)输送机构的转轴转速n=150r/min,输送绞龙有效长度L1=1040mm,螺旋叶片的外径D=220mm,螺旋轴外径d=40mm,绞龙叶片形状选择为实体螺旋,外层包裹有材料选为强度较好、尼龙片复合平带。4)挑秧轮的回转直径d1=60mm,长度l=300mm,材料为尼龙。再次,根据单颗番茄刮刷采摘试验结果,靠近果柄的果实区域比果实尾部区域更易于采摘,即易于采摘区域A区>B区,螺旋轴转速为150r/min时,一次采摘率最小值为94%,破损率最大值为4%,缠绕率最大值为3%。综合表明螺旋轴转速设计为150r/min是合适的,可以满足刮刷采摘装置的采摘要求。最后,对采摘装置参数进行寻优,得到最佳的优化参数为:螺旋轴转速为140.77r/min,采摘板间距为112.87mm,喂料速度为0.59m/s;并进行验证试验,得到果秧分离率为95.88%,果实破损率为2.86%,成熟果率为96.32%,满足作业要求。验证试验进一步证明改进后的加工番茄刮刷式采摘装置的采摘性能有了一定提高,验证了试验设计和分析的合理性。研究成果有助于研制新型分批次番茄收获机械,这对提高加工番茄种植效益和番茄制品的市场竞争力具有重要意义。