牵引式林果振动采收机的设计与田间试验

[目的]研制一种适用于不同林果的收获作业的牵引式林果振动采收机,如:杏、核桃、巴旦木等.保证林果及时收获性和果品品质优良,减少劳动力投入,节约收获成本.[方法]整机由振动夹持机构、悬臂调节系统、果实接收系统、果实输送系统、风机及液压与电路控制系统等组成.采用偏心振动方式,偏心块对称放置,偏心质量矩为1.26 kg·m,可产生的最大激振力为14 kN.夹持机构可夹持50～250 mm直径的果树或树枝.[结果]由拖拉机驱动,液压控制系统调节振动夹钳开合、夹持位置、接果帆布的展开和收回,对果树施加激振使果实落果并收集进入接果箱.[结论]田间采收在给定显著性水平0.05条件下,激振时间对果实采净率具有显著性影响,其决定系数R2达0.994 9,激振时间t与采净率Pr的多项式回归模型:Pr=-3.1t2+26.66t+ 39.35,平均采收率:2.6 min/棵,215 kg/h,机具的收获指标满足设计要求.     

双体多向型激振装置参数研究

为提高果树振动采摘响应均匀性,同时提高果实采收效率、降低能耗、减少果树与果实的损伤,设计一种双体多向型激振装置,主要由偏心块、传动齿轮、传动轴、箱体等组成。建立振动装置–果树振动系统,并分析6种不同的偏心块转速比与偏心矩比组合产生的非圆周载荷效果。首先,采用多视角三维重建技术获取果树三维模型;然后,运用ANSYS进行果树谐响应分析得到激振装置的最佳工作频率;最后,运用ADAMS建立果树动力学仿真模型,比较非圆周载荷、直线载荷、圆周载荷下的果树加速度响应。仿真结果表明：当两偏心块转速比为3∶1、偏心矩比为1∶1时,果树在非圆周载荷下的加速度响应均值为194.35 m/s2,高于直线载荷下的(186.28m/s2),略低于圆周载荷下的(204.41 m/s2);非圆周载荷的加速度响应变异系数为0.575,低于直线载荷的(0.625)和圆周载荷的(0.622),说明非圆周载荷有更均匀的加速度响应。田间试验表明,该装置的采摘率为92.2%,果实损伤率为4.6%,优于单偏心激振装置。     

核桃果柄分离力与其影响因素的相关系数研究

[目的]寻找适宜核桃振动采收装置的技术参数,对新新2、扎343、实生核桃三个品种的果柄分离力和影响因素进行测试与研究.[方法]以核桃的青皮硬度、果皮开裂度作为影响果柄分离力的主要因素进行测试,分析各因素与果柄分离力的皮尔森相关系数.[结果]由相关性检验可知,在0.01水平下3个品种果实青皮硬度与果柄分离力正相关,青皮开裂度与果柄分离力负相关.[结论]曲线拟合结果中,开裂度对果柄分离力的影响,扎343欠佳;青皮硬度对果柄分离力的影响,实生核桃欠佳,其他拟合度均较高.     

无患子果树不同激振条件下的振动响应特性研究

为了解决无患子人工采收效率低、成本高的问题,并对机械振动采收设备的设计提供理论基础。研究无患子果树不同激振条件下的振动特性以及振动能量的传递特性,通过建立果树受迫振动模型,分析影响无患子果树振动的因素,通过改变不同的激振条件,分析振动响应的最佳采收参数。综合考虑振动采收力和能量传输因素,结果表明,激振频率与加速度近似为二次曲线关系;高频率配合低激振点,低频率与高激振点组合效果最好;建议最佳的振动频率为12～14 Hz,激振源在75%主干上下处效果更好。     

基于Adams的酿酒葡萄植株受迫振动仿真研究

酿酒葡萄的收获最终是通过振摇葡萄藤,使葡萄果粒与葡萄藤分离.利用Adams软件进行葡萄藤的运动学和动力学仿真试验,通过分析试验结果得到收获酿酒葡萄需要的最佳振动频率和激振力幅值.首先利用SolidWorks软件建立酿酒葡萄植株的三维模型,再将其导入ADAMS软件中进行柔性化处理;通过对葡萄藤柔性体模型施加激振力模拟葡萄藤在收获过程中的受力情况,利用Adams软件进行仿真试验,得到葡萄藤受迫振动时葡萄果穗和葡萄果粒的惯性力变化曲线;最后分析试验结果,确定了机械收获酿酒葡萄的最佳振动频率和激振力幅值组合,分别为:600 Hz和35 N,550 Hz和45N,500 Hz和60N,450 Hz和75 N.研究结果对酿酒葡萄收获机械研制过程中收获机构性能参数的确定和优化有重要参考价值.     

白鲢在振动平台上的头尾定向规律研究

以白鲢(Hypophthalmichthys molitrix)和倾斜振动平台为研究对象,分析白鲢在倾斜振动平台上的运动规律。采用Matlab软件对白鲢鱼体在倾斜振动平台上的运动进行数值模拟,结果表明,定向时间随激振力大小、激振力与台面夹角、台面倾角、激振力频率变化。选择质量为1kg左右的白鲢,分别以试制的振动定向设备和高速摄影仪为试验装置和监测装置,通过数值模拟其在不同输入参数条件下的定向时间和定向成功率,得到台面倾角、激振力大小、激振力与台面夹角、激振力频率等因素对白鲢定向时间和定向成功率的影响规律。数值模拟和定向试验均表明,采用倾斜振动平台可以实现鱼体的头尾定向,在适宜的参数范围内,定向成功率可以达到100%,且定向时间随台面倾角、激振力大小、激振力与台面夹角、激振力频率的增大而降低。数值模拟结果与定向试验结果一致,表明所建立的鱼体运动模型能较好地描述鱼体在振动平台上的运动。     

“6107饲料添加剂抗Ⅰ”微量输送装置的研制

微量输送装置由料斗和激振装置两部分组成。本文采用整流激振电磁振动方式通过对装置的动力分析计算,确定了铁芯型式,截面积以及线圈匝数和电路电流等。并对料斗结构进行了设计,最后通过使用验证,证明该微量输送装置满足设计要求。     

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％.     

液压激振式马铃薯收获机挖掘装置的设计

在对振动速度变化成正弦曲线的挖掘铲进行运动学分析的基础上提出了振动挖掘铲的理想工作状态.应用动粘摩阻力模型对振动挖掘铲切入和提升阶段进行了动力学分析.在此基础上,以拖拉机液压输出作为动力源设计了一种液压激振式马铃薯收获机挖掘装置.应用SolidWorks和ADAMS软件建立了虚拟样机模型,在ADAMS中进行了虚拟试验.虚拟试验结果验证了设计的正确性,试验表明,设计的液压激振式马铃薯收获机挖掘装置具有振幅和频率调整方便的特点,在4～10 Hz范围内能较好的进行振动掘削,挖掘铲的平均牵引阻力为1.3～1.9 KN.     

基于ADAMS水平圆旋振筛振幅影响因子

通过对旋振筛进行受力分析,利用CATIA和ADAMS建立参数化的旋振筛模型;然后通过对振动电机转速,激振块质量、夹角以及振动体质心位置等参数进行仿真,求出旋振筛振幅的影响因子.结果表明,激振块质量对旋振筛振幅影响最大,而激振块夹角、振动体质心位置、振动电机转速对振幅的影响次之.     

基于Ansys Workbench的脱粒滚筒模态分析及轴的拓扑优化

【目的】针对联合收割机脱粒滚筒正常负载下的振动问题,减少共振的发生.【方法】利用三维软件Solidworks对久保田688Q全喂入联合收割机脱粒滚筒进行三维实体建模,采有限元软件Ansys Workbench进行模态分析,并对振型不明显且质量较大的轴进行结构优化.【结果】前两阶固有频率为114.49、114.67 Hz,大于滚筒激振频率(11.3~13.4Hz)和发动机的激振频率(37.3~40.7Hz),不会发生共振;滚筒杆齿最大变形量为6.16mm,小于滚筒与凹板筛10~30mm的距离,不会发生干涉;通过拓扑优化,轴质量减少40.5%,前两阶固有频率分别提高12.8%、12.7%,优化效果明显且能有效的避开共振.【结论】为联合收割机脱粒滚筒结构的设计与优化提供了参考.     

离心式压缩机及管道噪声测试与降噪方法北大核心

为解决压气站离心式压缩机管道内噪声过大的问题,将噪声测量、频谱分析及振动测量3种方式相结合,确定压缩机及其管道的噪声水平、噪声源。以某离心式压缩机组为研究对象,通过噪声测量,发现离心式压缩机阀门前后声压级最高,可达100 dB;通过频谱分析发现,当振动频率分别为90 Hz、1000~1400 Hz时,离心式压缩机管道处噪声的声压级最高;通过对压缩机管道不同位置进行振动测量,发现当振动频率为90 Hz、1250 Hz时,电压存在峰值,其中90 Hz对应的噪声为压缩机加工过程中形心与质心不重合引起的激振所产生,而1250 Hz对应的噪声则由压缩机出口、气体流经阀门处所产生的气流激振所产生。通过CFD方法计算了流体流经阀门所产生的噪声,分析得出阀门处噪声是一种宽频噪声,对此提出相应的降噪方法,保证了离心式压缩机的平稳运行。     

基于ANSYS的9RS-2型秸秆揉丝机锤片机构模态分析

针对秸秆揉丝机在工作过程中振动显著的缺陷,对9RS-2型秸秆揉丝机锤片机构采用Solidworks2012建立三维模型并运用ANSYS有限元方法进行模态分析,提取前10阶固有频率和模态振型,验证了锤片机构受迫旋转振动下的激振频率76Hz小于低阶模态频率578Hz,锤片机构不会因质量偏心产生共振.研究表明,圆盘在各阶模态中振动相对较大,因此对圆盘进行改进,将其厚度由原设计的3mm增至4mm,以增大其刚度,改善工作稳定性.对改进后的结构进行模态分析.结果表明:改进后2~10阶固有频率增加,各阶模态振动形式基本不变,相对位移量减小,振动降低,优化效果明显.研究同时为秸秆揉丝机的进一步振动分析(如谐响应分析、谱分析等)提供了参考依据.     

板栗树振动响应特性与落果情况试验研究

为解决板栗人工采收效率低、成本高的问题,对板栗机械振动采收装备的设计提供参数支持.针对3棵板栗树,通过单偏心式振动电机激振树干对板栗树各分枝上加速度响应以及落果情况进行了试验研究.结果表明:3棵树树干和各果枝测点处的合加速度均与激振频率呈二次曲线增长关系,激振频率的增加有利于板栗树各果枝振动响应的增强;但受距激励点的距...     

离心式压缩机及管道噪声测试与降噪方法

为解决压气站离心式压缩机管道内噪声过大的问题,将噪声测量、频谱分析及振动测量3种方式相结合,确定压缩机及其管道的噪声水平、噪声源。以某离心式压缩机组为研究对象,通过噪声测量,发现离心式压缩机阀门前后声压级最高,可达100 dB;通过频谱分析发现,当振动频率分别为90 Hz、1 000～1 400 Hz时,离心式压缩机管道处噪声的声压级最高;通过对压缩机管道不同位置进行振动测量,发现当振动频率为90 Hz、1 250 Hz时,电压存在峰值,其中90 Hz对应的噪声为压缩机加工过程中形心与质心不重合引起的激振所产生,而1 250 Hz对应的噪声则由压缩机出口、气体流经阀门处所产生的气流激振所产生。通过CFD方法计算了流体流经阀门所产生的噪声,分析得出阀门处噪声是一种宽频噪声,对此提出相应的降噪方法,保证了离心式压缩机的平稳运行。(图9,表2,参21)     

惯性振动输料机的减振设计原理

在考虑结果阻尼的情况下运用结构动力学分析方法，研究了惯性振动输料机激振电机减振设计的激振频率条件下，并详细分析了结构阻尼和主振弹簧的刚度参数对激振电机和料槽振动振幅的综合影响，结果表明，可以通过调节阻尼或主振弹簧的刚度来改变振动输料机的生产能力。     

柑橘采摘机器人末端执行器夹持机构设计与实验

改进末端执行器的采摘成功率是提高采摘机器人采摘能力的重要手段。由于在相同剪切速度和果柄直径下,采用简支梁的剪切方式比采用悬臂梁剪切方式更容易剪断果柄,而通过夹持机构夹住柑橘再进行剪切能实现简支梁方式剪切果柄,因此可在末端执行器增加夹持机构来提高末端执行器的采摘成功率。通过对柑橘的极限挤压试验,得出柑橘在受压面直径为14.12 mm的条件下,所能承受的极限载荷为14.0 N。据此结果和柑橘相关参数,设计了夹持机构手指,并确定了其对柑橘的最大夹持力不超过102.41 N,同时根据前期研究成果和果柄受力分析,确定夹持机构的最小加持力不得小于3.79 N。由夹持机构运动特点完成控制系统设计,建立夹持机构三维模型并进行有限元分析与验证。制作了夹持机构样机并进行了不同品种柑橘的夹持实验,并将夹持机构安装在末端执行器上,在室外自然条件下进行无夹持机构和有夹持机构的采摘对比实验。实验结果表明,夹持机构可实现对各品种柑橘的无损夹持,增设夹持机构后末端执行器采摘成功率由70%提升至85%,对末端执行器采摘成功率有显著提升,从而提高了采摘机器人的采摘作业能力。     

油菜基质块苗移栽机倾斜式分苗装置设计与稳定性分析

针对传统移栽机在油菜移栽过程中苗块易翻倒导致分苗装置分苗失效的问题,设计了一种适用于油菜基质块苗移栽机的倾斜式分苗装置。分析了分苗装置结构组成与分苗过程,确定了分苗装置主要结构参数;构建了分苗过程依次连续输送和夹持分离阶段苗块力学模型,依据动力学分析明确了影响分苗稳定性的主要因素。分析得出,当苗块摩擦系数一定且同步带倾角在24.5°～35.0°时,有利于依次连续输送阶段苗块不翻倒;分苗夹持力越大,夹持分离阶段苗块分苗效果越优。优选得出分苗装置关键参数:同步带倾角γ为30°,分苗夹持力f_(j1)0.8 N,分苗气缸工作气压P为0.5～0.8 MPa。分苗装置分苗试验表明:苗块翻倒率为4.2%,分苗成功率为92.5%,满足油菜基质块苗分苗需求。     

基于机器人采摘的柑橘果柄切割力学特性研究

为了给柑橘采摘机器人切割装置设计提供依据,根据采摘时被切割果柄弯曲的工作状态,设计了果柄切割夹持试验架,对柑橘果柄进行了不同切割条件的切割试验。结果表明:切割过程中,柑橘果柄发生弯曲,随着滑切角增大,果柄产生的起始裂纹从外侧转移到内侧,同时果柄切口更光滑;切割速度、刀具形式和滑切角均显著影响柑橘果柄的切割力学参数;随着切割速度的增大,峰值切割力、切割功率和切割位移均先快速减小,然后缓慢减小;随着滑切角的增大,峰值切割力减小,但切割位移先减少后增大;当滑切角为0°时,相比平刀和齿刀,弧刀对柑橘果柄的峰值切割力和切割位移最少;采用平刀切割,滑切角不应太大,以免切割位移过大,降低采摘速度;使用齿刀切割,滑切角应大于30°,不但峰值切割力大大减小,而且切割位移增加也较小。     

大蒜收获机振动分离装置的运动力学分析

对中国农业大学和河南开封市新科农用机械厂联合研制的4HSHW-1400型大蒜收获机的振动分离装置进行了运动力学分析．在该振动分离装置中采用新型偏心振动轮，实现了收获大蒜时挖掘物中的鳞茎与土块、碎石等的分离．通过对该装置主动链轮和振动轮的运动学和动力学分析，得到了振动装置设计参数和运动参数之间的关系，并分析了该新型振动装置的分离性能，为今后采用类似的结构装置提供了理论依据．该机已通过国家农机鉴定总站的鉴定，证实了该新型振动分离装置可以较好地满足工作需要．