梳齿式红花丝采摘凸轮机构的设计与仿真

针对目前红花丝人工采收效率及机械化程度低等问题,提出了一种梳齿式红花丝采摘机构。以该采摘机构的凸轮为研究对象,利用解析法建立了从动件的数学方程式,并结合Mat Lab编程软件得到了凸轮的轮廓曲线。通过Solid Works软件建立了三维模型,采用ADAMS软件和Solid Works Simulation分别进行了仿真分析与有限元分析。结果表明:所设计的凸轮完全能够满足红花丝的采摘要求,同时为进一步研究采摘凸轮机构提供了理论依据。     

梳夹式红花采摘试验台的设计与试验

目前,红花丝的采摘主要靠人工采摘,劳动强度大,效率低,严重限制了红花产业化发展。为实现红花丝机械化采摘,研制了一种梳夹式红花采摘试验台。采摘试验台主要由控制箱、采摘头、动力传动系统及限位机构组成,采用端面凸轮与梳夹齿组合的方式,由限位杆将花球固定在合适的采摘位置,定、动梳齿夹紧花丝一并旋转,实现红花花丝与果球的分离。试验台旨在为红花采摘机的研制提供试验测试平台,工作性能稳定,为梳夹式红花丝采摘机的设计提供了基础条件。     

基于ANSYS/LS-DYNA的梳夹式红花采摘装置研究

红花梳夹采摘过程中红花的运动姿态对采摘效果有重要影响,为得到满足红花理想采摘的梳夹采摘装置的结构参数和工作参数,根据红花的物料特性,建立梳夹采摘模型,利用ANSYS/LS-DYNA软件动态模拟采摘过程,揭示采摘装置不同结构参数和工作参数与红花运动姿态之间的关系特性,不断调节采摘装置的结构和运动参数,直至红花花球和分枝到达理想采摘位置。模拟结果表明,低位置采摘时花球及分枝运动相对高位置稳定,且在行走速度2.5km/h,梳齿转速150r/min,限位杆与梳齿旋转中心的水平距离a=30mm时采摘效果最佳,可实现理想位置采摘。根据红花田间采摘要求搭建试验台并进行台架试验,采摘试验结果表明,56%的花球可以实现理想采摘,其平均采净率为48.5%。     

移栽机整排取送苗控制系统的设计与试验

针对目前全自动移栽机取送苗机构运动轨迹复杂、伤苗率高和工作效率低等问题,设计一种全自动移栽机整排取送苗控制系统。控制系统采用PLC作为控制核心控制步进电机和气缸驱动取苗机构完成整排穴盘苗的夹持、取送和苗盘的更换。根据装置工作要求,构建电气控制系统。通过台架试验,进行单因素试验验证,得到夹苗气缸的行程和压力分别为0.7 mm、0.6 MPa。在不同取送频率下对控制系统的定位精度以及整机的工作性能进行试验,试验结果表明:当取送频率为8次/min时取送效果最佳,此时取苗成功率为94.8%,送苗成功率为95.3%,综合损伤率为3.9%,说明该控制系统稳定可靠,定位精度高,满足穴盘苗整排取送的控制要求,可为穴盘苗的整排取送的实现提供参考。     

基于PLC的红花花丝采摘控制系统设计

针对目前红花花丝采摘难度大、作业效率低等问题,设计了一种基于PLC适用于大规模机械作业的红花花丝采摘控制系统。该系统使用HC-HR04超声波测距模块与Arduino构成的超声波测距仪检测红花采摘区域,使用E6B2-CWZ1X旋转式编码器测量采摘机构的行程,使用FX_(3U)三菱PLC通过步进电机驱动器控制3个步进电机协同工作,完成红花花丝的夹持、采摘、传送和收集。使用GX-Works2软件编写程序,并使用SolidWorks三维软件建立采摘机构模型。该系统初步实现了红花花丝采摘的自动化控制,促进了红花花丝采摘由人工采摘向机械采摘的转变,有利于红花产业的发展。     

红花分枝力学特性测试及运动分析

为研究红花丝采摘机喂入装置喂入过程中红花分枝及种球的运动特性,以新疆区域主栽品种无刺红花为试验对象,在DF-8000动态疲劳试验机上对红花分枝进行三点弯曲试验,得到了红花分枝的弹性模量及抗弯强度。建立ANSYS中的Explicit Dynamics模块,并求解喂入装置与红花分枝及种球的刚柔耦合动力学模型,运用LS-Prepost进行结果后处理,分析了喂入装置在不同转速下分枝的运动姿态、种球的喂入角度及速度,为更好地将种球端部红花丝喂入采摘装置,提高采收效率提供了部分理论依据。     

梳夹式红花丝采摘头等高采收性能试验与参数优化

为验证梳夹式红花丝采摘头设计理论参数的合理性及提升其工作性能,以新疆广泛种植红花品种"裕民无刺"为试验对象,以梳齿长度、梳齿间隙、梳齿转速为影响因素,采净率、掉落率、破碎率为响应指标,进行二次旋转正交试验。通过数据优化软件Design-Expert 8.6.0建立了响应指标与影响因素之间的数学模型,基于响应面法进行参数优化,得出最佳组合参数。以优化参数组合梳齿长度40 mm,梳齿间隙3.5 mm,梳齿转速为80 r/min,在梳夹式红花丝采摘头性能试验台上进行验证试验,其结果为:采净率为82%,掉落率2.29%,破碎率2.45%,基本与优化结果吻合。在该优化参数组合下的田间试验结果显示,梳夹式红花采摘装置采净率为81.88%,掉落率2.25%,破碎率2.43%,表明梳夹式红花丝采摘头可以较好的完成对一定高度下红花丝的采摘作业。该研究为梳夹式红花丝采摘机的改进提供了参考价值,对推动红花丝机械化盲采具有一定的意义。     

梳夹式红花采收机等高限位装置参数优化

为提高梳夹式红花采收机采收红花的质量,利用实验室研制的梳夹式红花采收装置试验台,以新疆裕民无刺红花为试验对象,以梳夹式采摘头转速、限位杆安装角度、限位杆与梳夹式采摘头之间的限位间隙为影响因素,以采净率、掉落率和花球损伤率为评价指标,进行三因素五水平正交中心组合优化试验。通过Design Expert 10软件,建立了评价指标和各影响因素的数学回归模型,分析了显著因素对评价指标的影响,确定了最优参数组合为:梳夹式采摘头转速83 r/min,限位杆安装角度2°,限位间隙3mm。取开花后1～5d的红花(含水率≥45%)进行花丝等高度采摘试验,试验结果表明:在优化参数组合下,采净率平均值为89.73%,掉落率为2.13%,花球损伤率为2.05%,表明梳夹式红花采收机等高限位装置能使梳夹式红花采收装置采收红花质量大幅度提高。该研究针对梳夹式采摘头提出等高限位装置并进行参数优化,可为梳夹式红花采收机具的设计提供参考依据。