菠萝采摘机械化的发展探索

本论文介绍了现今国内外农业果园采摘技术,分析了菠萝采摘技术研究发展的优势与不足。通过总结国外水果采摘的研究成果,分析了各种果园机械的优势特点及其发展现状,对菠萝产业机械化进行分析。针对菠萝地机械化作业在国内外尚处于发展起步期的现状,以及现今菠萝机械化存在的问题,本论文指出了菠萝机械化进程的研究方向和未来的发展趋势。     

山地果园轮式运输机车架结构分析与优化

山地果园运输机是农业运输机械化的重要组成部分,车架作为汽车质量的支撑部件,决定了运输机结构合理及行驶安全。该文研究的山地果园轻简化轮式运输机车架属于发动机前置后驱形式,利用Pro/E软件建立三维模型,并导入ANSYS软件进行有限元模态分析。在通过静态电测试验确定有限元分析的应力值和试验真实应力值在合理范围内后,对车架模型关键部位进行载荷、约束等处理并进行有限元静态弯曲和应变力分析、车架有限元模态分析,及有限元前8阶模态振动变形分析。分析结果表明车架具备良好的强度和刚度特性,存在一定的优化空间。优化过程在满足车架强度和刚度要求的前提下,通过改变横梁布置结构并降低车架构件板厚的方式实现轻简化目的。优化结果为上车架体积减少20%左右,整个车架体积减少12.37%左右,使车架质量降低了12.4%,最大应力和最大变形远远小于屈服极限值,较好的达到了车架轻量化的优化目的。     

山地果园履带运输机底盘行走机构的设计与仿真

我国果品产业发展前景广阔,但目前存在的农村劳动力减少、人口老龄化和南方果园多处于山地等问题制约了其发展,因此机械化已成为山地果园经济发展的迫切需求。为了提高运输机械在南方山地果园的通过性和稳定性,设计了一种灵活、轻便的山地果园履带式运输机底盘行走机构,使其具备爬越10cm垂直障碍、跨越2 0 cm壕沟障碍和爬坡3 0°的能力。对行走机构进行结构设计,通过建模软件Pro/E进行三维建模,并创建虚拟样机模型和典型的高台壕沟地形。通过动力学软件ADAMS/VIEW对机构进行动力学仿真分析,结果显示:在越障过程中,质心横坐标位移绝对误差在±5%,质心纵坐标位移绝对误差在±3%。     

增程式山地果园电动运输车动力系统设计与试验

在山地果园电动运输车基础上设计一套增程式动力系统,并利用Advisor进行仿真。根据最大载荷240kg、最大爬坡度15°和最高速度9km/h的设计要求,为运输车选取容量为120A·h,总电压为60V的铅酸蓄电池组作为动力电池,以5kW增程器作为辅助动力源。增程模式下运输车载荷240kg时的续航里程为52.2km,相比纯电动模式的续航里程延长了217.5%,续航能力得到显著提高。     

基于山地果园运输车的液力缓速器设计与仿真

我国南方果园种植区多为丘陵山地,如柑橘果园种植地70%为丘陵。在坡陡弯多的道路地形中,持续下长坡的路况对运输车的制动效能提出了更高的要求,连续制动导致主制动器热衰退严重,威胁着行车安全。因此,研究适用于农用运输车的辅助制动器,提高制动安全性十分必要。以华南农业大学自主研发的果园轻简化轮式运输车为研究对象,设计适用于运输车的辅助制动装置—液力缓速器。根据运输车的参数和要求,采用相似设计理论计算新样机参数;利用Solid Works软件对液力缓速器转子和定子进行三维建模;利用Mat Lab/Simulink软件对加装液力缓速器的运输车进行制动效能仿真和分析。仿真结果表明:在坡路上使用缓速器,制动时间减少12.7%,制动距离减少17.4%。     

山地果园链式索道货运机链条拉力检测系统

为提高山地果园货运机索道的安全性能,优化货运机运行参数,以货运机链条所受拉力为安全性能指标,研究并设计了一套基于CAN总线的拉力检测系统。首先对货运机工作时链条所受拉力进行分析,确定拉力检测方案;然后用主控制器STC12C5A60S2、CAN控制器SJA1000和CAN收发器82C250等搭建拉力检测系统硬件、用Lab VIEW搭建拉力检测系统软件界面,对CAN总线通信进行可靠性检测后,对系统测量电压进行测试并标定;最后通过铁杆受力试验,检验拉力检测系统的准确度和稳定性。试验结果表明,系统测量电压最大绝对误差绝对值为0.3251 V,相对误差8%,标定后测量电压绝对误差绝对值0.0124 V;拉力检测系统对铁杆拉力测量的绝对误差绝对值4 N,相对误差绝对值5%。     

基于路谱的车载喷雾器喷杆振动联合仿真系统

在农业药物喷雾过程中,由于喷雾器在水平和垂直方向不必要的频繁运动,造成喷雾的不足或过量,产生农药的浪费、残留和环境污染等问题。为此,设计一种按照不同地形、不同振动程度进行实时调节的喷雾系统,并进行仿真测试。首先通过ADAMS和Mat Lab建模,然后使用五轮仪进行路谱数据采集并结合Lab VIEW进行联合仿真,与此同时进行1Hz0.5g、2Hz0.5g、1Hz1g这3种正弦激励的试验。数据显示:当振幅由0.5g增至1g时,加速度的增幅将近50%;当频率从1Hz增至2Hz时,加速度的增幅则超过了50%。在速度为5km/h和8km/h的两种情况下进行实地与仿真测试,仿真的结果与路面激励下喷雾器喷杆的实际振动情况基本相符。     

可调地隙采摘式菠萝运输车底盘的设计与研究

目前,我国的菠萝的采收与运输主要以人工为主,缺乏机械化,生产效率低,人工成本较高。为此,研制了一款可调地隙采摘式菠萝运输车,并基于实地调研资料,设计了新式的车架与车厢结构,使运输车适应于菠萝种植业作业需求。采用Solid Works进行三维建模,并进行运动仿真,利用Solid Works Simulation软件对车横梁、车架、升降机构等进行有限元受力分析,校核设计机构的合理性,优化设计结构。本产品关键技术为采用了剪叉式液压升降结构,可满足离地间隙可调的性能要求,并采用汽油发电机混合动力提供行驶动力,简化了传动机构且降低了油耗。     

山地果园轮式运输机自装卸装置的设计与分析

为保护果品和提高运输的效率,研究设计一种适用于山地果园轮式运输机的L型拉臂式自装卸装置并进行仿真分析。采用传统图解法对L型拉臂进行受力分析,得出在两个运动过程中主要部位的受力通用公式,结合运输机参数得出拉臂在两个运动过程的临界角为38°。通过ADAMS得到拉臂主要部位所受的力与旋转角度之间的关系,得出在4种情况下:坡度为-20°及拉臂旋转0°、坡度为20°及拉臂旋转38°、坡度为-20°及拉臂旋转134°、坡度为-20°及拉臂旋转38°,拉臂受力较大。通过ANSYS得出拉臂的应力范围为0.070~307.144MPa,小于钢材Q345的抗拉强度470 MPa。满足在坡度为15°和载荷为150kg的工况下完成自装卸的设计要求。     

山地果园运输车的防侧翻设计与水果抗损研究

在山地果园运输车的前期推广中发现,国内的山地果园运输车在防侧翻技术和人机方面存在较大缺陷,严重影响了山地果园机械企业的效益和农民使用山地果园机械提高果园产能的信心。在对国外山地果园机械发展情况了解的基础上,结合我国现状,分析了山地果园运输车的工作环境以及使用者在工作环境中的具体需求,运用人机工程学理论和具体的造型设计方法,改善其防侧翻性能与水果抗损研究协调性,并运用ANSYS对改良后的山地果园运输车方案进行数据分析,仿真实验分析证实最终的山地果园运输车方案使其在防侧翻能力和人机协调性能上都得到较大提升。