苹果收获是果园农事作业中的重要环节,随着劳动力成本逐年增加,苹果产业须通过生产作业机械化来提高劳动生产率,以实现高效生产、节本增效,谋求果园可持续发展。针对苹果采摘收获时持续弯腰放果劳动强度大、果实下树运送效率低、苹果掉落坠地损伤严重等问题,基于矮砧密植苹果园栽培模式、果实采后高效低损输送要求,设计了单通道苹果气力输送装置,以期实现提高果实采后运送效率、降低果实损伤的目的。分析苹果在输送管道内受力,得到果径60～90mm的苹果在管道内输送时,管道底部进风风速应为16.18～18.45m/s。采用自建的苹果管道气力输送装置试验台,以进风口数量、管道出口与进风口间距离、进风口倾角、进风口内径为试验因素,以风机与管道入口处压差和苹果损伤体积为指标进行单因素试验,分析各因素对指标的影响规律;基于单因素试验结果进行正交试验,采用极差分析法、方差分析法及交互作用比较分析试验,得到优化的进风装置结构参数组合并进行了验证试验。单因素试验结果表明:随着进风口数量及管道出口与进风口间距离的增加,管道内压力逐渐降低;随着进风口倾角及进风口内径的增加,风机与管道入口处压差及苹果损伤体积呈先降低后增加的趋势。正交试验结果表明:正交优化参数组合为进风口数量1个、风机与管道入口间距离50mm、进风口倾角30°、进风口内径44mm,通过验证试验得到优化参数组合下压差为82.341 6 Pa、损伤体积为85.670 2 mm3。利用Ansys Fluent软件对不同管型、管道内径的风压分布进行仿真,得到最佳管型为下圆弧型,最佳管道内径为1.4倍果径。建立苹果落地撞击力测试试验台,以富士苹果为研究对象,分析果径80～90mm的苹果从2 m高度的极值条件下沿管道输送至果筐处的撞击力及损伤体积。以管道内衬种类、内衬厚度、防撞垫厚度为试验因素,以苹果落地时的撞击力及苹果损伤体积为指标,在单因素试验的基础上进行响应面试验。单因素试验结果表明,珍珠棉内衬材料对苹果的保护作用相对较好,撞击力与损伤体积均随内衬厚度的增加逐渐降低,随防撞垫厚度的增加呈逐渐减小的趋势。响应面试验结果表明,内衬种类为珍珠棉,内衬厚度为10 mm,防撞垫厚度为8 mm是最优输送参数组合,此时,苹果落地时的撞击力为4.99～5.47 N,损伤体积为275.02～300.52 mm3。以缓冲材料、缓冲厚度和跌落高度为影响因素,以苹果落地时的撞击力和苹果损伤体积为指标,通过单因素试验确定各因素对指标的影响规律;基于单因素试验结果利用响应面试验获取最优缓冲参数组合。单因素试验结果表明:缓冲材料对苹果的缓冲作用由强到弱依次为珍珠棉＞假草坪＞硅橡胶＞气泡膜;随着缓冲厚度的增大,苹果落地撞击力及损伤体积逐渐减小;随着跌落高度的增大,苹果落地时的撞击力及损伤体积逐渐增大。响应面试验结果表明:最优缓冲参数组合为缓冲材料珍珠棉,缓冲厚度12 mm,跌落高度100mm时苹果落地撞击力为2.61 N,苹果损伤体积为8.52 mm3;对最优缓冲参数组合进行试验验证,苹果落地撞击力和损伤体积的相对误差均小于苹果采后经人工输送、管道普通输送和单通道苹果气力输送装置进行对比试验,两名工人采摘50kg苹果并将苹果输送至地面,结果表明利用单通道苹果气力输送装置作业平均速度为4.24kg/min.人,苹果损伤率为14%,苹果损伤体积比平均为0.1162%;果实输送入筐后经检验一等及以上果占86%、二等果占14%。苹果采后利用管道气力输送与其它两种输送方式相比,输送效率高、苹果损伤小,可为苹果高效采收低损输送装备的研发提供技术支撑。