天然橡胶便携式采胶机械研究

传统采胶工具伴随着天然橡胶产业的发展已使用近百年。近年来,随着社会经济的发展和天然橡胶采胶技术的革新,采胶机械的研发与推广发展迅速,便携式电动针采机、电动割胶机相继出现。为分析比较各种便携式电动采胶机械的结构、优势、采胶效果,以便为生产的推广应用及研发提供参考,通过历史文献查阅、样机设计制造、大田割胶评估等方法,研究了传统割胶刀、传统采胶针、电动针采机和电动割胶机4种典型的天然橡胶便携式采胶机械的割胶方式、结构、割胶效果、经济效益,结果表明:电动采胶机比传统人力胶刀在降低采胶技术难度、劳动强度,提高采胶效率、经济效益、应用范围方面更具优势,极具推广应用价值,有效拓展了胶工来源,对于缓解当前产业技术胶工短缺的产业痛点问题具有积极意义,是未来割胶工具应用的主流方向。往复式电动割胶刀在割胶效果方面较旋切式电动胶刀更具比较优势,两种方式的电动胶刀尚需在结构、割胶效果方面优化升级。电动针采机在采胶技术难度要求、采胶效率方面较电动割胶刀更具比较优势,但需解决产量低、刺针深度控制不精准导致伤树率高两大关键问题。便携式电动采胶机械的优化升级、全自动与智能化采胶机器人、农艺农机的融合模式,是该领域未来的重要研究方向。     

机械割胶装备切割仿形机构设计与试验

割胶是收获胶乳的重要途径,传统人力割胶技术专业性强且难度大,劳动强度高,近十年,机械采胶装备研发已成为破解产业掣肘的重要方向。为进一步提高割胶机械的割胶质量和工作平稳性,减少机械割胶伤树,按照传统人工割胶方式建立橡胶树割面的割胶轨迹方程,设计一种由导向器、割胶刀体、斜度装配体等部件组成的能够限深限厚的切割仿形机构。分析导向器、割胶刀体、斜度装配体等关键部件在割胶过程中的理论受力,并以手持式自动割胶机为试验本体,对设计的仿形切割机构开展大田割胶试验。结果表明：使用切割仿形机构割胶,更加贴合割面和割线,能够沿割胶轨迹切割出条状树皮,能够进行限深限厚仿形切割,减少伤树,切割平均负载电流稳定在1.0～1.5 A,与传统割胶模式相比,耗皮量比设置的上限值平均降低约10%,割胶深度约增加8%,验证切割仿形机构的设计,满足割胶技术要求。为天然橡胶产业机械化、智能化割胶装备关键切割部件的研发提供参考。     

天然橡胶全自动釆胶系统技术理论研究

机械釆胶是世界性难题,突破传统割胶方式,探索天然橡胶全自动釆胶装备与技术理论,是破解天然橡胶产业当前困境的有效手段之一,机械釆胶具有较广泛的应用前景。本文概述了天然橡胶收获技术、割胶技术理论、割胶工具的研究现状及进展,剖析了传统割胶工具与割胶技术、机械釆胶设备与割胶技术、固定式全自动釆胶装备与釆胶技术在天然橡胶收获环节中的具体应用及需求。本文结合天然橡胶生产实际,提出移动式全自动釆胶系统的技术需求,设计了天然橡胶移动式全自动釆胶系统的框架,概述了全自动釆胶系统工作过程、下位采胶终端控制器硬件系统,以及全自动采胶系统软件主要模块及功能,为实现远程、精准、高效、可靠的全自动釆胶模式提供理论和方法。     

固定式天然橡胶自动割胶机设计与试验

为解决天然橡胶夜间割胶作业劳动强度大、割胶工短缺、割胶效率低等问题,设计一种固定式天然橡胶自动割胶机,采用行走电机与丝杆电机分别驱动割胶刀绕树转动以及沿竖直方向运动,2种运动复合形成割胶刀螺旋线作业轨迹,实现割胶机根据橡胶树生长状况调节螺旋线升角,保证排胶顺畅。采用丝杆电机与旋转编码盘配合,实现割胶机耗皮量的调整,通过仿形双弹簧实现割刀割深均匀稳定,适应不同割胶需求,降低橡胶树损伤。以螺旋线升角、割刀运行速度、耗皮量为试验因素,以割胶机能耗、耗皮量变异系数为试验指标,进行三因素三水平正交试验。试验结果表明：螺旋线升角为25°、割刀运行速度为0.6 m/min、耗皮量为0.8 mm时,试验结果最优,平均耗电量为0.48 W·h,耗皮量变异系数为7.61%,割深变异系数为4.78%,试验结果满足要求。     

固定式全自动智能控制橡胶割胶机设计

为解决传统割胶人工劳动强度大、工作环境差和割胶效率低等问题，利用软件SolidWorks设计建模分析，设计了由电机驱动的具有智能控制的橡胶割胶机，割刀座架按照设计的智能电控程序实现预定的螺旋线工作轨迹，通过距离传感器反馈的数据，实现割刀进给量调节，方便割刀获取适宜的割皮深度。通过田间试验，分析数据，不断完善割胶机设计，为橡胶工业化生产获得胶乳提供人员劳动强度低、性能稳定可靠和经济实用的割胶设备。      

仿形进阶式天然橡胶自动割胶机设计与试验

为解决我国天然橡胶割胶工作强度高、技术难度大及割胶工紧缺等问题,本文设计一种仿形进阶式天然橡胶割胶机,通过分析割胶轨迹得到割胶轨迹方程,设计采用丝杠传动实现竖直运动和圆柱齿轮啮合传动实现椭圆运动的复合运动为割胶运动方式。工作时,整机通过可调式捆绑机构固定于橡胶树上;利用Arduino开发板控制电机的动作顺序,采用直流推杆控制割胶机进刀退刀动作,采用减速步进电机完成割胶机复合割胶运动,采用步进电机完成移位动作。为验证该机性能,利用Design-Expert软件设计并进行林间试验。结果表明：当割胶机在减速步进电机转速21 r/min、刀具角度25°和拉簧预紧力20 N时,割胶质量最佳且耗电量最低,前5 min排胶量为6.29 mL、平均耗电量为1.07 W·h,满足设计要求。     

基于PLC控制的小型割胶机的设计

橡胶是海南的主要热带经济作物之一,其产物可加工成多种制品。橡胶在加工成产品之前需要切割橡胶树使其产生胶乳,才可进一步进行加工生产;但能进行橡胶有效切割的时间很短,所以提高橡胶切割的效率具有很大的经济价值。为此,设计了一款小型割胶机,采用仿人工割胶的方法,并以弧形挡板、刀片块与螺钉弹簧的配合定距来辅助割胶,以达到良好的割胶质量和效果;并基于PLC对橡胶切割过程的控制进行了研究。此小型割胶机的实现能大大提高割胶效率,为橡胶企业的规模化提供了发展基础,并将促使橡胶经济实现跨越式发展。     

天然橡胶割胶机器人视觉伺服控制方法与割胶试验

自动化割胶不仅可以把胶工从繁重的体力劳动和恶劣的工作环境中解放出来，还能降低对胶工的技术依赖，极大地提高生产效率。实现非结构环境下作业信息自主获取及割胶位置伺服控制是割胶机器人的关键技术。针对工作环境复杂多变、作业信息叠加交互、目标背景特征相近、亚毫米级作业精度要求等技术难点，本研究以人工橡胶林中橡胶树为割胶对象研发割胶机器人，通过建立割胶轨迹的空间数学模型，规划机器人快速接近和远离操作空间的运动路径；采用双目立体视觉技术获取树干和割线结构参数，融合机器人运动学、机器视觉技术和多传感器反馈控制技术研制了割胶机器人模块化样机。割胶机器人主要由轨道式机器人移动平台、多关节机械臂、双目立体视觉系统和末端执行器等组成。在海南天然橡胶林进行的割胶试验结果表明，在割胶机器人切割1 mm厚的橡胶树皮时，耗皮量误差约为0.28 mm，切割深度误差约为0.49 mm。该研究可为探索天然橡胶树的自动化割胶作业提供技术参考。     

基于激光测距的三坐标联动割胶装置设计与试验

为实现橡胶树自动化割胶,针对目前人工割胶劳动强度大、技术要求高、作业效率低等问题,设计了基于激光测距的三坐标联动割胶装置。自动化割胶装置由三坐标平台、振动割刀及激光测距传感器组成,其工作方式以人工割线及已割面作为参考,通过激光测距实现非接触式橡胶树干已割面仿形,从而保证割胶深度与人工割胶一致。通过控制三坐标平台联动,实现割刀按激光测定的空间曲线路径运动,割刀作直线往复动作切割树皮;通过矩形运动路径,实现参考割线起始点位置及倾斜度检测,在此基础上设计了沿割线倾斜方向对已割区域进行激光测距的运动路径,实现已割面深度信息的离散采集,整合参考割线位置信息和已割面深度信息,规划出新的切割路径;进行了深度信息激光测量点数优化,当目标路径沿割胶运动坐标系中X方向长度为80 mm时,进刀深度信息测量点数为17比较合理。采用单轴定位精度为±0. 05 mm的三坐标平台、测量精度为0. 07 mm的激光测距传感器进行了割胶试验,并通过割胶深度和耗皮量评价实际割胶效果。试验结果表明,在耗皮量设定为1. 0 mm、连续进行15次割胶操作的情况下,割胶深度控制良好,未出现伤树现象,耗皮量控制误差为5%,满足割胶要求。     

电驱动偏摆式天然橡胶割胶装置设计及运动特性分析

天然橡胶是我国重要的战略物资,针对当前胶工流失严重、割胶作业难以实现机械化等问题,设计一种电驱动偏摆式割胶装置。以理论分析结合数学建模为基础进行,通过Adams与ANSYS建立传动结构的有限元模型,并阐述运动特征规律,来验证模型的构建准确性,分析传动部件在运动情况过程下的应力分布、动态特性及振动机理,为便携式割胶装置的设计以及后期改进提供参照途径。通过运动学分析,刀片摆幅、传动结构受力与理论计算值误差分别为4%和3%;在数值模拟中传动结构的最大应力出现在Y型驱动叉与刀座的连接处,XYZ三个方向面的等效应力均小于材料屈服极限,故不会发生失效与出现共振;通过试验分析,偏摆式割胶装置样机相较于传统人工割胶刀,在割胶速度、耗皮厚度以及割胶深度上的平均值相差分别为42.3%、4.3%、0.6%,其中割胶速度差异较为显著。割胶装置的理论模型分析结果与实际样机加工制造的试验情况基本符合。     

RFID技术在橡胶苗品种识别与信息追溯中的应用

海南是我国最重要的天然橡胶生产基地,然而部分地区的天然橡胶由于品种选育不当,直接影响了橡胶的抗寒、抗风和抗病能力,从而使天然橡胶的产量下降。为此,提出将RFID技术应用到海南橡胶苗品种识别与信息追溯中,结合Visual Basic.NET程序设计和Access数据库技术等,实现对优质橡胶苗的品种信息与育苗生长数据的追踪,以达到监督、指导海南橡胶的种植与管理的目的,从而扩大优质品种的种植面积,保障海南天然橡胶的产量和品质。     

螺旋运动式自动割胶装置设计与试验

针对人工割胶劳动强度大,工作效率低,人工成本高且胶工紧缺等问题,设计了一种螺旋运动式自动割胶装置。通过分析割胶轨迹与割胶刀作业状态下的受力情况,获得螺旋化轨迹方程,设计仿割胶轨迹螺旋轨道与齿轨;利用ADAMS软件对3种不同齿形的传动轴与螺旋齿轨的传动稳定性进行仿真分析,确定螺旋传动机构的结构和工作参数,基于柔性连接方式设计贴树仿形割胶机构。以传动轴转速、耗皮厚度与橡胶树直径为试验因素,以割胶深度和割面平滑度合格率为试验指标,进行正交试验。结果表明：割胶装置在传动轴转速12.00 r/min时,对不同直径橡胶树具有最优的割胶效果,其割胶深度平均合格率为89.60%,割面平滑度平均合格率为91.19%;其中,对直径为200 mm的橡胶树进行耗皮厚度2 mm的割胶作业时割胶效果最佳,其割胶深度平均合格率达到93.93%,割面平滑度平均合格率达到94.32%,满足割胶作业要求。     

基于STM32橡胶园割胶作业信息平台设计与实现

为实现电动割胶刀在胶园作业的信息化管理,本研究利用全球定位系统技术,应用于4GXJ-2型电动割胶刀上进行割胶作业的信息监测,将采集胶工在胶园作业时的经纬度位置数据,绘制成相应的移动轨迹.该技术体系由作业信息采集节点、服务器程序与用户界面组成.作业信息采集节点由4GXJ-2型电动割胶刀、STM32单片机、GPS模块以及相...     

新型多功能免磨割胶刀

多年来,云南省西双版纳州胶农一直使用传统的割胶刀进行割胶作业.目前使用的传统胶刀主要有两种,一种是我国使用的推刀,另一种是泰国使用的拉刀.     

叶类蔬菜收获机割台机构的设计

随着国家对农业机械化生产的高度重视,传统田间管理及收获类机械获得大量普及,但对于蔬菜类,尤其是绿叶类蔬菜机械的发展依然滞后,基本还是依靠人工收获,劳动强度大,效率也低下。设计叶类蔬菜机的前置割台机构,解决传统人工收获效率低下问题。采用割台机构三维模型的建立、动力学模型的简化以及对模型施加约束与载荷的方法,建立割台机构的动态特性模型,通过对模型的动态仿真,得到割台机构的Y向振动速度特性、Z向速度及位移特性及割刀接触力曲线。从分析结果可以看出所设计的机构能够满足实际需要并且和理论特性相符。     

基于软轨行走的全自动采胶机设计与实现

天然橡胶是国家的重要战略物资，随着近年来的胶价低迷，造成大量的胶工流失，大片胶园出现弃割弃管的情况。为解决上述出现的情况，基于PLC的控制方式，研发一款能够通过架设在树上软轨移动的全自动针刺采胶装备，对采胶机主要各运动部件进行结构设计，并搭建自动采胶的控制平台，包括PLC的编程、人机界面的设计等，分析行走装置的钢丝软轨绷紧原理与刺针的刺入原理，为采胶机的运动与作业设计提供理论支撑，最后通过对传统的割胶方式进行比较试验。试验结果表明：采胶机作业每针刺的耗时相对传统割胶刀较快，约为10 s/株，后期可以配合乙烯利的刺激与适当扩充采胶的针孔数，来提高出胶量。在作业模式上，该采胶装备的研发以及关键技术的突破，也为全自动采胶作业的实现提供可能性与奠定基础。     

国内外果园生草技术及其刈割机械的研究进展

果园生草技术由于能够改善果园小气候及土壤质量,提高果实产量与品质而备受关注,目前已经成为世界上广泛采用的果园土壤管理方式之一。果园生草栽培应该因地制宜并及时刈割,但是刈割机械成为制约该技术进一步发展的重要因素。论述果园生草刈割机械的发展规律及研究现状,探讨我国果园生草刈割机械存在的问题及发展趋势,认为具有地域性的智能化多功能小型刈割机械是今后重要的发展方向。     

割胶设备发展现状与趋势

依据国外先进技术经验、国内行业现状以及橡胶树割胶的发展历史，分析总结了割胶设备技术及割胶设备自动化的可行性和必要性，对制备割胶设备的机型分类、特点、选择及应用情况，进行了具体的阐述和评价，可为割胶技术与设备的使用提供一定的理论依据和现实参考。      

青饲料收获主要机械部件技术现状

分析了自走式青饲料收获机不同的总体布置,介绍了有代表性的主机技术,圆盘式、往复式和回转刀式三种不分行割台的技术现状,分析了喂入技术、切碎技术、籽粒破碎技术、抛送技术等机械部件的发展方向。     

玉米联合收获机械化技术

玉米联合收获技术是利用玉米联合收获机收获玉米的机械化技术。装备类型主要有背负式玉米联合收获机、自走式玉米联合收获机和玉米割台3种。介绍了作业注意事项、提高机械作业效率的方法、常见故障排除方法、不同环境因素下玉米收割机的操作技术以及安全生产要求,以期为用户提供有益的帮助。