油茶果采摘机冲击组件的设计与仿真

【目的】设计冲击式油茶果采摘机及冲击组件,采用数值模拟方法研究油茶果采摘过程,为油茶果采摘设备的研发提供依据。【方法】测量油茶果和花苞的物理特征参数,利用Creo软件对冲击式油茶果采摘机进行整机及冲击组件设计,通过Abaqus软件分别建立油茶果-果柄-果枝和花苞-花枝动力学模型,以油茶果和花苞的应力与形变量作为试验指标,仿真分析有套筒和无套筒冲击组件在机械采摘过程中对油茶果和花苞损伤的影响。【结果】在采摘作业中,有套筒和无套筒冲击组件使油茶果脱落的最大临界转速分别为399和372 r/min,最大应力分别为36.87和51.34 MPa,最大形变量分别为0.73和1.04 mm;花苞所受最大应力分别为0.86和1.34 MPa,最大形变量分别为0.86和1.74 mm。增设套筒的冲击组件使油茶果最大应力与最大形变量分别减少了28.2%和29.8%,使花苞最大应力与最大形变量分别减少了35.8%和50.6%。【结论】所设计的冲击式油茶果采摘机可有效降低油茶果和花苞损伤。     

油茶果采摘装置关键部件的设计与试验

为解决目前我国油茶果采摘效率低,劳动强度大,采摘成本高等问题,设计了一款油茶果采摘装置,并对其关键部件进行了详细设计.通过建立油茶果采摘力学模型和求解,得到影响油茶果的采摘因素.运用ADAMS仿真分析得到激振器最大输出加速度为124.7 m·s-2,激振器产生的最大惯性力为10.03 kN;结合油荼果采柄分离力试验结果,确定了采摘装置参数设计的合理性.正交试验表明:影响油荼果采摘率主次因素依次为激振频率、激振时间和激振幅值;影响花苞损伤率主次因素依次为激振频率、激振幅值和激振时间.采用综合评分法得到了油茶果采摘最佳参数组合,即激振时间为10s、激振频率为15 Hz、激振幅值为150 mm时,此时油茶果的采摘率为85.36％,花苞损伤率为14.35％.     

基于ANSYS Workbench的齿梳拨刀式油茶果采摘机拨果及花苞损伤仿真研究

油茶果机械采摘中花苞损伤已成为行业亟待解决的问题。文章在ANSYS Workbench里建立了拨刀装置和油茶果及油茶花苞相互作用的三维模型,仿真分析了拨刀装置与油茶果及油茶花苞的相互作用情况,旨在揭示齿梳拨刀式油茶果机械采摘中花苞损伤机理,获得采摘中较优的拨刀参数。通过仿真分析,得到油茶果脱落的临界条件为拨刀初速度5 m·s~(-1)、加速度2 m·s~(-2),而油茶花苞脱落的临界条件为拨刀初速度3 m·s~(-1)、加速度2 m·s~(-2)。其次分析在不同初速度和加速度状态下拨刀装置对油茶花苞的损伤情况,油茶花苞受拨刀击打后的最大等效应力和应变随加速度的增加呈略微减小的趋势,油茶花苞X方向的最大应变随加速度的增加呈略微增加的趋势,Y、Z两个方向的最大应变随加速度的增加呈略微减小的趋势。当拨刀厚度变为原来的1.5倍、2.0倍、2.5倍和3.0倍时,油茶果脱落的临界拨刀初速度分别为3.4、2.5、2.0和1.7 m·s~(-1);油茶果脱落的临界加速度分别为1.3、1.0、0.8和0.7 m·s~(-2)。仿真结果表明,随着拨刀厚度增加,油茶果脱落的临界速度和加速度降低,实用性增强。     

油茶果采摘机采摘机械臂的机构设计及运动仿真

油茶是我国重要的林业经济植物,是我国食用油的重要来源之一,随着品种的优化和种植的规范化,油茶果机械化采摘成为必然,研制油茶果采摘机成为林业机械的一个新领域。在实地考察研究油茶果植物特性和采摘方式的基础上,设计了油茶果采摘机采摘臂的机构,并应用三维软件pro/e,针对采摘臂的液压驱动方式,对采摘臂进行了运动仿真。     

一种欠驱动双板分离式采摘器的研制

目的采摘是林果种植中的劳动密集型作业，果园中的果实采收环境较为复杂，我国采摘机具的行业研究相对薄弱，采摘机器人等高科技装备在当前果园采摘中的实际应用还具有一定的局限性，因此发展辅助人工摘果装备具有切实的社会和经济意义。方法针对球形带梗果实，以苹果为例提出了果梗锁定—枝果分离的采摘方法，并设计完成了相应采摘器。采摘器整体结构为欠驱动布局，以曲柄摇杆机构为原型设计了果梗锁定机构，构造了固定板、浮动板结构的双板枝果分离机构，利用摇杆滑块机构作为手持驱动单元，利用钢丝和绕线丝轮的传动方法将滑块的输出运动首先传递到曲柄摇杆机构，驱动结构和尺寸对称的两套果梗锁定机构对果梗进行锁定，果梗锁定后继续驱动浮动板向下移动与固定板分离完成摘果。结果分析了驱动单元和果梗锁定机构的几何参数，驱动单元的手柄转动5.5°即可使摘果器完成87°的果梗锁定和50 mm的双板分离动作，果梗锁定机构在锁定果梗时处于反向死点位置，保证了锁定的可靠性。应用Adams软件仿真了采摘器的果梗锁定和双板分离动作，验证了采摘器欠驱动结构的设计可行性，并对输出曲线在锁定果梗过程中的振动情况进行了解释；对采摘过程中的驱动力进行了仿真。采摘器样机实验顺利完成了锁定果梗—枝果分离的顺序采摘动作。结论枝果分离的采摘方法和欠驱动双板分离式采摘器在实际应用中具有可操作性，可用于发展人工辅助采摘机具。      

基于SA-PSO算法采摘机械臂参数优化

当前油茶果的采摘方式为人工采摘,采摘方式落后,采摘效率低,导致生产成本高,严重制约油茶产业的健康发展。为解决这一问题,实现油茶果机械化和自动化采摘,设计了一款振动式油茶果采摘机。油茶果采摘机工作过程中采摘机械臂的结构尺寸将会限制其工作的范围。为确保采摘机能高效率的采摘油茶果,对采摘机械臂进行参数优化,寻找最优参数。结合实地考察的结果,确定优化设计的变量为举升液压缸行程Sj、伸缩液压缸行程Ss、俯仰液压缸行程Sf,建立目标函数,确定约束条件。基于SA-PSO算法,对油茶果采摘机械臂进行结构参数优化,得到最优参数解:举升液压缸行程为Sj=154mm,伸缩液压缸行程为Ss=320mm,俯仰液压缸形成为Sf=166mm,为采摘机的优化设计了提供了理论数据支持。     

半喂入式花生摘果机的设计与性能测试

为满足花生分段收获机械化生产的需要,在对中国现有花生摘果装置系统分析的基础上,设计一种半喂入式花生摘果机。该机传动系统采用柴油机为动力源,具有2条传动系统分支,分别为夹持输送装置传动系统和摘果装置传动系统;摘果装置为叶片式双辊筒差相组配结构形式,倾斜配置安装;夹持输送装置采用单夹持链与输送导轨相夹紧的结构。通过摘果性能试验,测试摘果滚筒转速大小、夹持输送速度对花生荚果摘净率、破损率的影响。测试结果表明:摘果滚筒转速对摘净率及破碎率影响均极为显著,夹持输送速度对摘净率的影响为极显著,而对破损率影响不显著,设计的摘果机在作业条件下,各项性能指标均能较好地满足半喂入式摘果机具的质量要求。     

基于AMESim和Simcenter 3D的齿梳式油茶果采摘机联合仿真

为了检验齿梳式油茶果采摘机与液压系统的设计是否满足工作要求,运用AMESim和Simcenter 3D软件建立采摘机与液压系统的联合仿真模型,通过彼此的软件接口以AMESim为主要平台进行联合仿真,得到作为执行机构的3个液压缸的压力、流量、负载、速度、位移参数随时间变化的曲线图,并进行分析。结果表明,齿梳式油茶果采摘机可以正常工作,设计满足工作要求。     

半喂入式花生摘果机虚拟仿真分析与试验研究

【目的】为了确定半喂入式花生摘果机合理摘果部件的结构形式及作业参数,对不同结构、参数摘果叶片及不同作业条件摘果辊的摘果性能进行虚拟仿真研究。【方法】利用虚拟样机技术在UG软件中建立了半喂入式花生摘果机三维实体模型,在此基础上建立了摘果部件运动分析主模型,通过UG用户界面模块、求解器模块和后处理模块,对摘果过程进行了仿真分析,测试了不同结构、参数下摘果机叶片的运动速度特性,并利用仿真正交试验方法测试了不同作业条件对摘果机作业性能的影响。【结果】虚拟仿真测试表明:叶片结构形式对摘果效果影响较大,在相同作业条件下,直板型、折弯型、圆弧型叶片的水平径向速度分别为0.70~4.28,0.83~3.99和0.56~3.60m/s,垂直速度分别为0.32~3.93,0.10~3.60和0.27~3.31m/s,其中直板型叶片打击作用最强,折弯型叶片打击力有所减弱,但梳刷作用增强,圆弧形叶片打击力相对最弱,梳刷作用最为柔和;圆弧型叶片参数对摘果效果也有较大影响,叶片圆弧半径越大,则后倾弧度越小,摘果过程中打击力相对增大,梳刷作用相对降低,当圆弧半径为50mm时叶片打击效果最好,梳刷效果最差;摘果辊转速对摘果效果影响显著,随转速增大打击力及梳刷作用均有所增强;夹持输送速度对摘果效果的影响与摘果辊水平转角及摘果辊与加持输送链夹角有关,随夹持输送速度增大,打击力及梳刷作用增强,且对打击力的影响强于梳刷作用;当摘果辊转速为500r/min、夹持输送速度为1.5m/s时,摘果作用最强。【结论】通过虚拟仿真技术,获得了半喂入式花生摘果机的作业参数与摘果叶片结构以及作业参数对摘果作业的影响效果,为花生摘果部件的设计及结构参数的优化提供了参考依据。     

小型电动花生摘果机使用、保养小常识

<正>花生摘果机用于花生收获后带蔓直接摘果,摘果干净,果壳破碎率低,损失少,干湿茎杆都可用,工作效率高,且可在田间地头灵活移动使用。随着农业机械化的技术推广,南方地区花生摘果机应用越来越多。下面介绍其使用、保养小常识。一、使用前调整、检修。1、看各部件连接螺栓是否紧固,各皮带轮安装是否牢固,摘果部分滚齿有无开焊及缺齿情况;     

油茶籽采摘时间对茶油品质的影响研究

通过分析油茶籽、压榨茶油以及压榨后饼粕中各项参数变化情况探讨油茶籽发育后期,不同采摘时间对其品质的影响。结果表明:随着油茶种子的逐渐成熟,油中不饱和脂肪酸含量日渐增多,抗氧化物质如维生素E、β-谷甾醇等也随着油茶籽的成熟而增加,在10月9日—10月24日间增加显著,10月24日以后增长稍缓,在10月29日达到最大;茶油的过氧化值以及酸值以自然落果的油茶籽油中最高。随着采摘时间的延迟,油茶籽油中低碳呈味物质含量降低,辛辣和涩味有所减缓。压榨饼粕中的茶皂素含量也随油茶籽的成熟而日益升高。综合实验数据得出10月29日之后落果之前为油茶果采摘的最佳时期。     

旋转剪刀式荔枝采摘机采摘机理分析与结构设计

为减少荔枝采摘的劳动强度,结合荔枝果实分布特点及保鲜特性,对荔枝采摘机理进行了分析,并设计一种旋转剪刀式荔枝采摘机。在总体设计的基础上,对剪切部件中切割刀片的结构进行了优化。分析采摘过程中切割刀片的受力情况,结果显示安装座传递至切割刀片的转矩为238.75Nm,枝条对切割刀片的最大反向作用力为3851N,切割刀片在剪切过程中受到的最大切应力为23.02Mpa,由此得出切割刀片的安全系数为8.99。分析结果验证了切割刀片结构设计的可靠性和采摘机理的可行性,为其结构的进一步优化及采摘机理的研究提供了依据。     

全液压振动式红枣采摘设备的设计和研究

红枣采摘作业是林果业生产中非常重要的环节。红枣采摘机械的使用可以解决人工采摘红枣时所出现的劳动强度大、效率低、成本高等不足。将液压技术应用到红枣采摘机械设备中,可使设备具有传递功率大、结构简单、传动平稳等优点。设计出一种全液压振动式红枣采摘设备,依靠液压系统驱动偏心装置使其产生振动来完成红枣的采摘,该设备结构简单、设计合理、操作方便,可为同类型林果类采摘设备的设计和研发提供一定的参考价值。     

香蕉采摘机械的研究现状与发展趋势

采取文献综述与经验总结相结合的方法,对国内外香蕉采摘机械的现状进行研究;从香蕉采摘机械手与自动化采摘机械2个方面对文献知识进行梳理与归纳。结果表明:1)国内外出现众多的香蕉采摘机械手,包括采摘机械夹持装置、支撑装置、切割装置等,可以实现替代人工,降低果实损伤的目的。2)目前集采摘、运动于一体的自动化香蕉采摘机械,极大的提高了香蕉采摘的效率,促进香蕉产业快速发展。3)多功能、智能化香蕉采摘机械仍然是当前香蕉采摘机械的研究重点。针对香蕉采摘机械发展过程中存在的不足,提出如下的发展方向:深入研究香蕉采摘机械的行走装置,实现快速运动与灵活转向;在当前自动化采摘机械的基础之上,全面研究香蕉果实视觉识别系统与计算机决策系统;进一步研究移动小车与机械臂,增强香蕉采摘机械的抗倾覆能力;香蕉采摘、落梳与包装一体机或可更换机械手的多功能化果实采摘机是未来香蕉采摘机械的研究热点。     

手持式电动水果采摘机设计

针对果园采摘作业占有劳动力多,采摘效率低、机械化采摘困难等问题设计了一款操作简便且通用性强的手持式电动水果采摘机.该采摘机由切割刀片、刀片驱动电机、载果框、伸长杆、手柄、切割按键及控制器组成.采摘时,按动切割键,刀片驱动电机带动切割刀片旋转割断果柄,控制器同时检测刀片的起始位置和电机驱动电流,保护电机及控制器.该采摘机结构简单,成本低廉,能减轻劳动强度,能完成多种水果的采摘,提高了采摘效率.     

手自一体式山核桃采摘机的设计与试验

为提高山核桃采摘效率,降低采摘成本,针对目前我国山核桃高空作业机械化程度低等特点,设计并研制了一款手自一体式山核桃采摘机。文章阐述了该机关键部件的设计,并对偏心轮机构进行数学建模与分析计算。应用ANSYS对果树进行自由模态响应分析,初步确定山核桃树采摘的频率范围为7~20 Hz。根据山核桃采摘试验,结果表明:振动频率对果树的采摘率具有显著影响(P=0.05),果实采摘率随振动频率的增大而增大,当振动频率为22 Hz时,采摘率为95.1%;为了提高采摘率且尽可能减小芽枝和果树的损伤,建议控制采收频率为16~18 Hz,此时果实的平均采摘率为83.9%~88.0%。未采摘的果实通过人工或机械二次采摘。     

振动式蓝莓采摘机对果实收获的影响试验

以‘蓝丰’蓝莓为研究对象,建立了蓝莓果实振动模型和果树振动系统模型。以蓝莓与母枝的结合力作为采摘力对模型求解,确定果实适宜收获的振动频率约为24 rad/s时,可提高采摘效率,降低青果脱落率。利用该振动频率,使用东北林业大学自主研发的GYL062型牵引振动式蓝莓采摘机在蓝莓集中成熟的季节进行采摘试验,得到适宜振动频率下机械采摘的工作效率为7.17 kg/min,是人工采摘效率的10倍,青果脱落率约为5.6%,果实损伤率约为8.0%,树枝总体损伤率约为30%。