立体仿形红枣修剪装置设计及仿真

针对新疆矮化密植枣园人工修剪作业环境差、劳动强度高及工作效率低等问题,设计了一种立体仿形修剪装置,实现了枣树个体树形的立体分层仿圆柱形修剪。通过对修剪刀具锯切枣枝的理论分析,建立了刀盘切割枣枝过程的运动学模型与力学模型,得到结论为:圆锯片刀盘锯切枣枝时,不发生漏切的理论临界转速为1020r/min;当刀盘直径范围为100～400mm、修剪直径范围为5～17mm时,装置理论锯切功率P为56～1309W。基于多体动力学建立刀盘转速为2000r/min,修剪装置移动速度分别为0.4、0.7、1.0、1.3m/s的4种仿真模型,并进行运动分析。结果表明:当修剪装置移动速度为1.0m/s时,刀盘运动轮廓近似于圆,圆弧曲线拟合决定系数R~2为0.98,拟合度高;刀盘运动过程中,刀刃旋转1圈所需时间为0.03s,刀盘完成1次往复移动所需时间为1.4s,满足修剪装置仿圆柱形修剪要求。本研究为红枣修剪机整机的设计提供了理论依据和技术支撑。     

若羌红枣气吸式背负采收机的设计

针对若羌红枣的种植特点,设计了一种新型气吸式背负采收机。该设备采用锂电池作为动力源,同时驱动风机和橡胶辊。旋转的橡胶辊能高效地收集红枣果实和枝叶,通过风机产生的吸力,将采收的果实和枝叶混合物吸入波纹管中,利用输送带与果实、枝叶间不同的摩擦力实现果叶分离：果实被收集到箱中,而枝叶则被抛撒至农田。为验证设计的合理性,采用Simulation软件进行仿真分析。结果显示,橡胶辊最大应力为7.4 MPa,最大应变为0.04 mm。该机适用于小型农田的若羌红枣采收。     

自走式红枣收获机采摘装置的液压系统仿真设计

根据自走式红枣收获机工作原理以及采收技术要求,设计出了一种适于自走式红枣收获机采摘装置的液压振动系统,进行了液压振动系统的设计以及元件选型主要参数计算等方面的研究。并通过AMESim液压仿真软件对该系统进行仿真分析,证明了液压系统的可行性和合理性。     

矮化密植红枣收获机激振装置设计与运动分析

为了解决矮化密植红枣人工收获的问题,根据新疆矮化密植红枣的种植模式和收获要求,研制了自走式矮化密植红枣收获机。介绍了激振装置的结构和工作原理,阐述了其设计过程。通过对激振装置进行运动分析,获得了工作过程中拨杆正反运动时速度、加速度和惯性力等参数值,为矮化密植红枣收获机的进一步研究提供了理论基础。     

落地红枣捡拾机筛选系统的设计与仿真

针对新疆南疆红枣矮密种植方式下落地红枣无法聚集,人工捡拾效率低且成本高、机械化捡拾易损伤枣及捡拾后红枣含杂率高等问题,设计了红枣捡拾机筛选系统。首先阐述了落地红枣捡拾机筛选系统工作原理和结构设计,然后对筛选系统进行建模并运用ANSYS 2022软件进行网格划分,根据相关文献,设置气流速度为40 m/s,采用ANSYS/Fluent模块对其内部结构进行流场分析和数值模拟,结果表明：在导流板的作用下,气流进入筛选系统后,在闭风器上方流速快速增加,有利于提高筛选系统分离枣和杂的效率,同时,筛选系统内气流运动形成的“∞”形旋流有利于枣、杂的分离。     

矮化密植红枣采收装置的设计

设计了一种矮化密植红枣采收装置,阐述了该装置的结构及工作原理,主要对装置的拨杆架、偏心机构和集果装置进行了设计。该采收装置应用曲柄滑块机构的运动原理,采用高频小振幅树冠振动方式实现矮化密植红枣的采收,通过倒伞状集果装置完成果实收集。田间试验表明:对于含水率在60%以下的红枣,当振幅在0.014 m、频率在18～25 Hz(振动时间在7～15 s)时,落果率在93%以上。     

矮化密植红枣收获机捡拾装置的设计

针对红枣人工捡拾劳动强度大、作业效率低、生产成本高等问题,设计了一种矮化密植红枣收获机捡拾装置。该装置与红枣收获机联合作业,能够实现红枣一次性捡拾收获。为此,介绍了捡拾装置的结构与工作原理,并对关键工作部件进行了设计。采用复数矢量法对捡拾机构进行运动学分析,确定了偏心轮、吊杆、连接杆等关键工作部件的结构参数。通过对捡拾拨杆进行运动分析,获得了工作过程中拨杆端点的运动方程,并确定了红枣抛送初速度与偏心轮转速之间的关系,为红枣收获机捡拾装置的试验研究提供了理论基础。     

红枣机械化采收技术现状

红枣作为特色林果业,在全国很多地域都有栽植,仅新疆栽植面积就达447万hm²,占全国红枣面积的40%以上,产量占全国总产量的50%以上。国内的红枣采收机发展起步较晚,相关研究比较缺乏,主要集中在机械式和气力式两类,但仍处于试验研究阶段,未得到大面积推广应用,通过查阅文献,对现阶段红枣机械化采收进行了总结,对相关企业、研究机构开发相关产品有一定的借鉴作用。     

红枣收获机液压转向系统的设计与研究

针对矮化密植红枣的种植模式,研制了自走式矮化密植红枣收获机,通过分析红枣收获机整机性能指标和工作要求,设计了液压转向系统,对主要液压元件进行选型;运用AMESim仿真软件搭建了液压系统模型,设置了系统中主要元件的参数。仿真结果显示:转向驱动油缸满足实际工况的动作要求,验证了模型的正确性,为红枣收获机液压转向系统的开发和改进提供了一定的理论依据。     

自走式红枣收获机液压升降调平系统的设计

根据自走式矮化密植红枣收获机的工作要求,设计出一种适用于红枣收获机升降调平的液压系统,并介绍了该液压系统的设计计算以及工作原理。利用AMESim仿真软件建立此液压系统的模型,并对其工作过程进行仿真分析,验证了液压系统选型计算的合理性。仿真结果表明,该液压系统工作状况良好,性能稳定,达到了方便、实用的效果。     

自激振动力补偿红枣振动采收试验装置设计

针对传统的树冠强迫振动方法作业过程中采收效果差及伤树(枣)率高等问题,提出一种将自激振动理论与力补偿理论相结合的振动采收方式,并设计出一种基于自激振动力补偿的红枣采收试验装置,以提高振动采收效果,降低红枣与果树的损伤。为此,介绍了试验装置的结构与工作原理,并对关键工作部件进行了设计。通过对激振装置主要运动部件的运动过程进行理论分析,获得了拨杆滚筒的运动学方程,得出了拨杆滚筒的振幅表达式并分析了主要影响因素,同时计算出拨杆滚筒需要力补偿控制系统进行激振力补偿的扭转角度阈值为1 9.4°,为红枣采收试验装置的试验研究提供了理论基础。     

牵引式红枣残枝粉碎机的设计与试验

红枣残枝粉碎还田是目前亟待解决的问题。为此,设计了一种牵引式红枣残枝粉碎机,通过对辊破碎和动定刀粉碎共同作用实现粉碎效果。对破碎辊轴、粉碎主轴的转速和功率等参数进行了详细阐述,规范了动刀在主轴上的排布方式,选用双螺旋式刀具排布,确保同一时刻有且仅有两个动刀同时工作,有效降低了振动和机组动力损耗,提高了工作效率。运用ANSYS软件对主轴进行了静力学分析及模态分析,得出了应力应变图及粉碎主轴前6阶固有频率和振型图。应力应变图表明:最大应力为8.3326 MPa,最大变形量为0.017419 mm,参考材料特性,主轴强度满足设计要求,故主轴设计合理、安全。模态分析结果表明:最低固有频率为98.286Hz,所对应的临界转速5897 r/min远大于初定主轴转速2000 r/min,因此在工作中主轴转动时不会产生共振现象。样机试验结果表明:粉碎机工作生产率为817.67kg/h,吨功耗为49.06kW/h,噪声为95.3dB,粉碎粒度合格率为86.97%,可以实现连续稳定运作,粉碎粒度符合还田技术要求。     

弹齿滚筒捡拾器的设计与运动仿真

弹齿滚筒捡拾器的滚轮轴心轨迹用解析法难以直接计算出轨迹方程。为此,在分析弹齿滚筒捡拾器工作原理的基础上,研究了在满足捡拾功能的情况下弹齿的运动规律,粗略地推导出滚轮轴心在曲道内的运动轨迹曲线。运用UG对曲道进行三维设计,并运用Adams对弹齿进行运动仿真分析,对弹齿齿端的线速度和角速度变化规律以及滚轮对曲道的压力变化进行仿真分析,从而对所设计的滚轮轴心运动轨迹的合理性做出判断。通过对运动轨迹的重复设计、再仿真的过程,可以不断地优化曲道轨迹,最后设计出合理的滚轮轴心运动轨迹。     

薰衣草收割机切割高度可调节机构的设计及运动仿真

薰衣草生长期长达十几年,长期农机入地作业造成了地面高低不平,既要花穗收割干净,同时不能伤害保留的茎秆,确保薰衣草后续的生长。为此,设计了高度可调节机构使薰衣草切割后的茎秆保留高度一致。同时,对仿形机构进行了受力分析,确定了影响仿形性能的初始作用角度α、上仿形角α1、连杆长度L1。根据初始工作角和最大下仿形量,设计出的仿形杆长度为440mm,最大上仿形量为214mm。最后,应用仿真分析软件Adams进行运动模拟,结果表明:仿形机构可实现上下仿形和翻转,上下仿形量可达到2 9 0 mm,翻转角度达到9 0°,满足薰衣草收割机的切割仿形量。该机构为研制薰衣草收获机的研制提供了依据。     

惯性气流式红枣清选系统设计与试验

清选系统是气吸式红枣收获机的重要组成部分,降低清选含杂率、损失率和破损率是实现红枣收获机械化的关键技术。利用枣、杂惯性和流体力学特性差异,设计了一种惯性气流式红枣清选系统,并对其关键部件及结构参数进行设计和分析。采用Fluent软件探明了该清选系统内气流运动形成的“∞”形旋流有利于枣、杂的清选。为获得清选系统最佳工作参数,以气流速度、调节板开度为试验因素,以含杂率、损失率和破损率为评价指标,设计二次正交旋转组合试验。建立试验因素与指标间的回归模型,采用多目标优化算法进行参数优化,确定清选系统最优参数组合：气流速度为32.0m/s,调节板开度为3.4cm。在该条件下开展验证试验,得到含杂率、损失率和破损率分别为1.38%、3.37%和0.60%,与优化参数相比分别增加了0.06、0.12、0.03个百分点。该清选系统满足枣、杂清选作业要求。     

玉米钵育移栽机自动供苗装置设计及运动仿真

随着大农业的发展,依靠建设高标准田和使用大型农机具使玉米产量和质量都有所提高,但产能空间有限。玉米钵育移栽是提高产量的重要措施之一。针对国内半自动移栽机移栽速度慢、移栽质量差、需要大量人工,国外移栽机结构复杂、成本高的问题,设计了一种由曲柄棘轮机构带动同步带实现送苗和行星齿轮系构成的切苗机构,并建立了机构的运动学模型和优化数学模型。同时,利用MatMLab进行优化求解,当连杆长度为254.88mm、摇杆长度为165.01mm时,传动效果最好,并利用SolidWorks软件进行了仿真分析。结果表明:在电机转速为90r/min时,供苗效果最好,完整度好,切割速度快,合格率高,能够满足移栽要求。该机构稳定性好、工作可靠,为全自动玉米钵育移栽机的研制开发提供了依据。     

悬杯式移栽机栽植系统的优化设计与运动仿真

针对钵苗在栽植过程中保持直立的农艺要求,将悬杯式移栽机栽植机构的工作原理作为栽植系统的优化设计基础,对机构进行优化设计。通过分析得到了机构的运动方程以及相关参数,并以零速投苗为目标函数,建立了栽植系统的优化数学模型,利用Matlab软件对影响零速投苗的因素进行了优化计算。在Solidworks软件环境下,对移栽机栽植系统进行运动仿真分析,表明优化后的栽植机构工作参数符合需求。     

惯性气流式红枣清选系统设计与试验

清选系统是气吸式红枣收获机的重要组成部分,降低清选含杂率、损失率和破损率是实现红枣收获机械化的关键技术。利用枣、杂惯性和流体力学特性差异,设计了一种惯性气流式红枣清选系统,并对其关键部件及结构参数进行设计和分析。采用Fluent软件探明了该清选系统内气流运动形成的“∞”形旋流有利于枣、杂的清选。为获得清选系统最佳工作参数,以气流速度、调节板开度为试验因素,以含杂率、损失率和破损率为评价指标,设计二次正交旋转组合试验。建立试验因素与指标间的回归模型,采用多目标优化算法进行参数优化,确定清选系统最优参数组合：气流速度为32.0 m/s,调节板开度为3.4 cm。在该条件下开展验证试验,得到含杂率、损失率和破损率分别为1.38%、3.37%和0.60%,与优化参数相比分别增加了0.06、0.12、0.03个百分点。该清选系统满足枣、杂清选作业要求。