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。     

仿生敲击式山核桃破壳机的设计与试验

针对目前国内山核桃破壳机实用机型少,破壳率较低,果仁损伤率较高等情况,提出了一种仿生敲击(即模仿人工加工山核桃的方式)破壳方式,研制一款仿生敲击式山核桃破壳机。根据山核桃的物料特性以及破壳时所需的各项力学特性参数,建立了破壳机构设计的数学模型。确定了敲击臂的结构尺寸,优化了凸轮结构,并最终得到了凸轮的实际轮廓曲线。该文阐述了破壳机的总体结构与性能,建立了整机的三维实体模型,并根据建模制造了样机。该样机通过现场试验,结果表明:山核桃的含水率为14.55%~16.35%,大小为直径18~22 mm(沿缝合线方向)时,破壳率为99.41%,果仁损伤率为6.25%,生产率为94.93 kg/h,满足生产要求。该研究丰富与完善了坚果类果实的破壳机理与方法,为含隔坚果类的破壳机具设计与开发提供系统的理论依据和应用基础。     

山核桃破壳机加载锤头设计与试验

针对现有的山核桃破壳机多采用点、线等单一的加载接触形式进行破壳,使得工作过程中山核桃受力大小分布不均,从而导致低破壳率、高果仁损伤率的现象,设计了多种不同加载接触形式的锤头类型,以山核桃破壳后破壳率、果仁损伤率、露仁率、裂纹分布为评价指标,通过试验探究了不同加载接触形式下的破壳效果。通过有限元分析探究了不同窝眼个数的锤头对破壳过程中裂纹分布和扩展的影响,并以锤头结构参数和加载方向为试验因素进行了正交试验,确定了最佳锤头结构参数组合。试验结果表明,凹槽式锤头结构能够降低加载方向因素对破壳效果影响的显著性;凹槽中附加的窝眼能够使破壳后的果壳产生大量局部裂纹点,并沿窝眼棱线扩展产生裂纹,具有裂纹引导作用;窝眼个数增加,山核桃破壳后的裂纹数增加且裂纹分布均匀、范围广,有效提高了山核桃的破壳质量;当凹槽直径为28 mm,窝眼个数为7时,破壳效果最理想,破壳率、一露仁率、二露仁率、果仁损伤率的均值分别为98.88%、37.05%、57.24%、5.71%。     

自走式前胡除草机的设计与试验

为了解决前胡药田人工除草效率低、化学除草农药残留等问题,设计了一款小型自走式前胡除草机。为此,阐述了机具的结构、工作原理、性能参数、动力传动方案及关键部件的设计,并对除草轮的运动、性能进行理论和模态分析。田间试验结果表明:用于前胡行间杂草的除净率为98.5%,伤苗率低于3.5%,除草效率约为人工的5倍,其它各项技术性能符合设计要求。该机可满足前胡中耕除草的农艺要求,为宁国地区前胡的中耕除草提供了技术支持。     

山核桃破壳力学性能试验

针对目前山核桃破壳取仁困难导致山核桃产业生产效率低这一现状,设计了一套系统性的试验方案,用以探究高破壳率、低果仁损伤率的山核桃破壳的力学特性参数,包括采用电镜试验和微机控制电子万能试验机(CMT5105)等分析了山核桃的物理结构和力学特性。结果表明,不同含水率和破壳加载力方向对山核桃破壳有显著影响。山核桃含水率为14.59%时,长轴方向破壳效果最佳。该研究为山核桃后续相关试验及其破壳装备研发提供了理论依据。     

一器多行环槽推送式排种器的优化设计及研究

设计了一种适用于水稻穴直播的一器多行环槽推送式排种器,分析了排种器的工作原理和种子在出种口的受力及运动情况,对排种器的清种和护种结构进行了合理的设计,并对精播条件进行了理论计算,推算出排种盘的理论最大转速。在结合农艺对播种穴距要求的基础上,设计了穴距可调机构,改变不同齿轮啮合得到不同传动比,进而实现播种的穴距可在一定范围内可调节,并通过pro/E对穴距可调结构进行了运动学仿真分析。结果表明:穴距可调机构传动比符合理论传动比要求,穴距可调范围合理,排种器工作可靠。     

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。