便携式真空吸附采茶机设计与试验

中国茶叶多数产区存在着地形复杂、不适合大中型机械作业的问题.为此,研发了一种便携式真空吸附采茶机,不仅能提高采茶效率、降低劳动成本,还能减轻劳动强度.以茶园实地采摘试验,优化了茶叶切割器的最优参数值,实现茶叶切割达到最佳的预期效果;以真空吸附为研究重点,用已建立的三维模型通过网格划分软件的布尔减运算得到了区域模型,再用...     

棉花打顶机滚筒式切割器运动分析与仿真

通过建立棉花打顶机滚筒式切割器三维模型,根据滚筒式动刀丝运动方程,结合棉花打顶技术要求,推出了滚筒式切割器不漏割一般条件式。利用Pro/E与ADAMS无缝连接,把滚筒式切割器的Pro/E三维模型导入ADAMS进行多动刀丝单点运动轨迹仿真分析研究,验证了不漏割一般条件式的先进性,为棉花打顶机滚筒式切割器结构和运动参数设计与优化提供依据。     

往复式采茶切割器刚柔耦合仿真

针对弧形往复式切割器运动规律的复杂性,提出刀片长度不变的假设,建立了切割器的刚体运动方程。进而联合MSC pastrannastran与ADAMS仿真平台,建立了切割器的刚柔耦合动力学仿真模型,通过仿真得到了切割器的运动规律及动力学特性。运动仿真的低频滤波结果与假设模型的运动规律一致,高频部分表明切割器运动过程中存在较剧烈的振动。同时,仿真得到切割器的受力、动能、刀片应变能等都与运动同规律变化,同时高频波动。总之,切割器低频运动为三角函数规律,同时存在高频振动和瞬时冲击,切割器的设计、评价分析时,柔性变形和振动不容忽视。     

单人背负式采茶机的设计分析

茶叶源于中国,有着悠久的历史,原为宫廷饮料,后普及民间。随着时代的发展,茶叶已不再是一种单纯的嗜好,而成为人类期望健康的饮品。大规模现代化的茶叶生产需要以茶叶机械化为后盾,而传统手工收茶不仅效率低下,且食品安全也受到影响。为满足大规模制茶的需求,研制了一种单人背负式采茶机,并对采茶机进行性能分析实验。实验结果表明:该采茶机割幅600mm,漏采率小于2%,芽叶完整率大于85%,往复式切割器工作稳定、切割效果良好,满足了茶农对于采摘的需求;采后蓬面整齐,芽叶完整,不影响下次采摘,适用于多种类型的茶园采摘作业。     

单人采茶机研究现状与发展趋势

茶叶采摘是茶叶生产的重要环节,人工采茶占茶叶生产成本一半以上,是用工量最大,用工时间最集中的作业,机械化采茶势在必行。由于我国茶区大多处于丘陵、陡坡地带,地形复杂加之茶园种植不规范,给茶园机械化采摘带来一定的难度,轻便灵活的单人采茶机适合中小型茶园使用。通过对单人采茶机的切割器、传动装置、辅助装置及机艺融合等角度介绍单人采茶机的研究现状和特点。分析单人采茶机存在切割频率受制约、噪音和污染大、机艺不融合等问题,提出单人采茶机切割频率调节、降低噪音和排放、机艺融合是未来研发的方向。     

履带式智能采茶机的设计与试验

目前,单人采茶机、双人采茶机多为背负式,工作时噪音大、劳动强度大、采茶效率低,也有跨行自走式采茶机,但不适用于密植型、非标准种植、行间距较小的茶园作业,进入丘陵茶园困难,不利于推广使用。为了解决上述技术问题,设计了一种履带式智能采茶机,并利用SolidWorks软件三维建模,对采茶机进行总体结构设计、运动分析和茶园试验。试验结果表明:采茶机结构设计合理,动力安全可靠,操作方便快捷,工作性能良好,满足了茶农对于采摘的需求,适用于我国大部分茶园的茶叶采摘工作。     

自走式电动采茶机采茶系统设计

对自走式电动采茶机的采茶系统进行设计,介绍了系统组成及工作原理,根据所选电机转速范围,对传动系统的相关参数进行了计算,确定了采茶系统合理采茶速率在1393～2784 r·min-1之间.     

粗茎秆作物切割器设计与仿真分析

为了解决粗茎秆作物切割器的重割、漏割等问题,设计了一种在粗茎秆作物收获机中使用的切割器,并通过虚拟样机技术对切割器进行运动仿真。仿真结果表明,粗茎秆切割器能够较好地完成行走、刀盘旋转和切割等功能,有效地避免了重割、漏割等现象,为切割器的研制提供参数依据。     

基于EDEM甘蔗切割器入土切割仿真试验分析

为了明确甘蔗收割机所用的不同结构切割器以及工作参数(刀盘倾角、行走速度)对进入输送通道泥土量的影响效果,采用离散元分析法建立甘蔗切割器入土切割蔗垄仿真模型,以收集装置收集土壤颗粒质量为试验指标,切割器种类、刀盘倾角、行走速度为试验因素,进行三因素三水平完全交叉分组仿真试验。在入土切割深度为70mm、刀盘转速为650r/min条件下工作,仿真试验结果表明:对进入输送通道泥土量影响因素由主到次关系依次为刀盘倾角(B)、行走速度(C)、切割器种类(A),且三因素对其影响均极其显著。其中,切割器种类A1与A2之间差异不显著,A3与A1、A2之间差异显著,且切割器A3入土切割时泥土带入量最少,切割器A1泥土带入量最多;刀盘倾角各水平之间差异显著,且当刀盘倾角为B1时,泥土带入量最多,刀盘倾角为B3时,泥土带入量最少;行走速度C2与C3水平间差异不显著,C1与C2、C3之间差异显著,且当行走速度为C1时,其泥土带入量最少,行走速度为C3时,其泥土带入量最多。分析切割器入土切割过程可知:土壤颗粒经过切割器作用后,大部分土壤颗粒呈向后抛送状态且不同颗粒向后抛送速度不同,研究结论可为今后的甘蔗切割器结构设计及工作参数优化提供参考。     

采茶机的使用与维护

为提高茶园采茶机的使用效益,加快茶园机械化生产步伐,较为全面地阐述了燃油型和电动型采茶机的使用和维护知识,便于推广应用。     

高空便携式山核桃拍打采摘机设计

针对当前我国山核桃采摘过程作业难、机械化程度低及存在安全隐患的现状,设计研制了一款适用于复杂地形车辆无法进入的山高、坡陡的多功能高空便携式山核桃采摘设备。为此,阐述了采摘机的总体结构设计方案,给出了采摘伸缩杆、采打机构等关键部件的设计过程,并利用abaqus软件对采摘杆进行有限元模态分析,获得了该系统的前6阶的固有频率及各阶振型图。研究结果表明:系统的1~2阶(54.1~55.2 Hz)模态主要表现为采摘杆整体平动;3~6阶(107.3~184.3Hz)模态表现为采摘杆各部位沿各个方向的振颤及扭转振动,上述系统模态属性,可为系统结构振动特性的描述及整机作业性能的优化提供依据。     

便携式山核桃高空拍打采摘机设计与试验

为了解决我国山核桃高空采摘困难、提高采摘效率、降低采摘成本,根据山核桃果实与树枝分离力试验结果,设计了便携式山核桃仿人工高空拍打采摘装置。阐述了采摘机关键部件设计过程,并对采打机构进行了数学建模与计算,应用ADAMS对采打机构进行仿真,确定了拍打机构的机构与工作参数,为采摘机设计提供了依据。山核桃采摘试验结果表明:果实采净率具有显著性影响(P=0.05),果实采净率随拍打频率的增大而增大,频率在13.33 Hz时达到最大值,采净率为90.3%;对枝芽损伤较小,但拍打频率越大,对枝芽损伤越明显,建议拍打频率采用10~13.33 Hz,此时平均采净率达到85.1%~90.3%,且对枝芽没有破坏性损伤。     

高丛蓝莓采摘机采摘系统设计与试验

为提高我国蓝莓果实采摘效率,设计了一种高丛蓝莓采摘机。分析了采摘机设计要求与工作原理,估算了蓝莓树枝采摘频率和采摘惯性力。按照确定的设计要求,采用给定行程速比法设计了铰链四杆机构,运用图解法设计了双摇杆机构,并加工制造了采摘系统。为评价采摘系统果实采摘质量和机采与人采效率比,进行了蓝莓采摘试验。试验结果表明,机器采摘效率为829 g/min,是人工采摘效率的12.67倍;采摘果实破损率为8.3%,采净率为96.9%,未成熟果实脱落率为9.7%,该采摘机采摘蓝莓果实的质量和效率较高。     

往复式茶叶振动抖筛机优化设计与试验

抖筛是茶叶精制的重要环节,直接影响茶坯的净度,针对茶叶抖筛过程中抖筛机理(清筛)不清晰而导致抖筛过程中存在茶叶断碎以及挂网等问题,本文研究茶叶在筛床上的抖筛规律,建立茶叶颗粒沿筛床上下运动、离开筛面被抛起运动和落到筛孔后碰撞运动三段筛分过程的动力学模型。结合茶叶在筛床上的抖筛规律,通过EDEM建立茶叶筛床的仿真模型,对茶叶在筛床上的速度与受力进行分析,确定筛床曲柄转速、筛面倾斜角和曲柄半径的最佳参数。最后通过三因素三水平的正交试验,确定实际筛分情况下的最优参数与得出各个因素对误筛率和生产率的影响由大到小为筛面倾斜角、曲柄转速、曲柄半径。试验结果表明,当曲柄转速为247.99 r/min、筛面倾斜角为2.60°、曲柄半径为23.11 mm时,误筛率和生产率分别为5.3%和440 kg/(m²·h),与优化结果误差在允许范围内。     

液压驱动式油茶果采摘机设计与试验

为提高电动胶辊旋转式油茶果采摘执行器的采摘效率,设计了一种液压驱动式油茶果采摘机。通过分析油茶果与胶辊相互作用力的影响因素,确定了采摘机的主要工作参数。仿真分析了不同工作参数对油茶果与胶辊相互作用力的影响规律,并以上下组胶辊间距、旋转架转速、胶辊直径为影响因素,以油茶果采摘率和花苞损伤率为评价指标,在江西省林科院和江西农业大学分别进行了室外、室内采摘试验。结果表明,影响采摘率的因素由大到小依次是上下组胶辊间距、旋转架转速和胶辊直径;影响花苞损伤率的因素由大到小依次是胶辊直径、上下组胶辊间距和旋转架转速。结合室内、室外试验,运用综合评分法得出油茶果采摘率较高且花苞损伤率较小的最佳参数组合为:上下组胶辊间距15 mm、旋转架转速55 r/min、胶辊直径30 mm。与电动胶辊旋转式油茶果采摘执行器相比,液压驱动式油茶果采摘机旋转架转速提高了83. 33%,采摘效率明显提高,其平均采摘效率为210个/min。     

往复式割刀切割马铃薯秧数值模拟分析

针对马铃薯收秧机械在国内发展空白和往复式切割器切割马铃薯秧蔓研究较少的问题,对往复式切割器进行三维建模、显式动力学分析,并仿真得到往复式切割器在切割马铃薯秧过程中的变形结果、应力和剪切力变化折线图。结果表明:马铃薯秧的最大变形为148.98mm,最大应力为2.7706MPa,最大剪切力为1.5368 MPa,且往复式切割刀的各项指标均在合理范围之内,能够充分实现马铃薯秧苗的切割。该研究内容可为往复式切割器在马铃薯秧蔓切割问题上的探讨提供参考。     

自走式马铃薯捡拾机捡拾装置参数优化与试验

为解决马铃薯分段收获后,人工捡拾劳动强度大、效率低、成本高等问题,设计了一种自走式马铃薯捡拾机捡拾装置。针对捡拾装置喂入部分易壅土,造成马铃薯输送不通畅,影响整机作业效率的问题,设计了一种具有双层反转链条夹持输送功能的捡拾装置。为确定捡拾装置最佳的作业参数,基于离散元软件EDEM和多体动力学软件RecurDyn耦合仿真,运用Box-Benhnken试验方法,以马铃薯流量和伤薯率为试验指标,以捡拾装置前进速度、捡拾铲入土深度、捡拾装置输送链线速度和反转夹持链线速度为试验因素,对该装置工作参数进行四因素三水平试验,使用Design-Expert软件建立二次多项式回归模型。对回归模型进行优化后,绘制出响应面曲线图,得出该装置最佳工作参数。田间试验表明,当捡拾装置前进速度为0.70 m/s、捡拾铲入土深度为120 mm、捡拾装置输送链线速度为1.20 m/s、反转链线速度为1.20 m/s时,马铃薯流量为5.94 kg/s,伤薯率为2.10%,与仿真理论值相比,误差分别为3.30%和4.48%。该研究可为马铃薯捡拾装置设计提供参考。     

摇枝式油茶果采摘机设计与试验

针对油茶果机械化采摘漏采率高、损伤率大的问题,设计了一款摇枝式油茶果采摘机。根据摇枝式采摘工作原理,完成了关键部件的结构设计,计算分析了采摘头夹持油茶枝的夹持力,对油茶枝和油茶果振动过程进行力学分析,建立力学方程并求解。结果表明,夹持油茶枝时最大压力为2826N,振动对树枝产生的径向力约为57.5N、法向力约为78.2N,夹持和振动都不会对枝条造成损伤。为保证采摘机安全性,对横梁架进行了静力学分析,经计算其弯曲变形为0.0005mm,远小于最大许用弯曲挠度。设计了四因素三水平正交试验,结果表明,最佳作业参数组合为：采摘装置的采摘时间10s、电机输出频率35Hz、采摘头的振幅5cm及采摘爪的夹持位置（夹持油茶枝的夹持中心到油茶树冠层距离）10~20cm,此时油茶果采净率为95.2%,花苞损伤率为17.2%。对摇枝式油茶果采摘机进行了田间试验,对枝条的损伤基本符合采摘要求。     

梳割气吸一体式贡菊采摘机设计与试验

针对山地贡菊采摘仍以人工采摘为主、采摘效率低、费时费力、尚未实现机械化等问题,设计了一种适应山地采摘的贡菊采摘机。采花梳齿间隙大于胎菊直径,小于朵菊花托直径,利用采摘梳齿与分花齿之间的相对运动,从花托处碰撞拉断,实现采摘。在负风压机的风压差作用下,将花朵运输至集花箱。试验表明,贡菊采摘机能够实现山地贡菊花朵采摘及收集。在花朵含水率为87.20%,采花梳齿间隙为8~9 mm时,该采摘机效果较佳,花朵采收率为87.50%~93.11%,花朵破碎率为0~0.34%,花朵落地率为1.99%~2.39%,花朵杂质率为4.87%~6.48%,花朵漏摘率为3.30%~4.96%。正交试验表明,当梳齿采摘间隙为8 mm,进风口风速为8 m/s,梳齿齿形为50 mm,主动轴转速为30 r/min,贡菊采摘机采摘效果最佳,花朵采收率为94.54%,花朵落地率为2.05%,杂质率为1.48%,花朵破碎率为0.57%,花朵漏摘率为1.36%。     

收获机械往复式切割器切割图的数值模拟与仿真

通过对往复式切割器工作原理的分析,利用Matlab软件对切割器切割图进行了数值模拟。对影响切割图各区域面积的关键参数进行了仿真计算,得到了提高切割质量、降低功率消耗的较优运动参数和结构参数组合。方差分析结果表明,切割器类型、割刀进距、动刀片刃部高度对空白区和重割区面积影响显著,动刀片宽度、前桥宽度对面积影响不显著。