振动式林果采收机的机械化试验研究

为深入掌握振动式林果采收机的工作机理,最大限度发挥采收机的作业效率,根据我国林果采收特点及采收机工作机理,给出采收激振的理论模型,建立了林果采收机激振装置的三维物理模型,并针对其智能监控系统展开实地试验。试验结果表明:当激振频率控制在19~20Hz时,林果的平均采净率可达到88%以上,林果树枝损伤率可控制在60%~62%之间,可确定振动式采收机的最佳作业效率发挥范围;且振动式林果采收机的理论模型与实地试验误差控制在6%范围内,验证了此机械化试验的可行性,为高效利用振动式林果采收机提供了参考。     

机械振动式林果采收机的设计与试验研究

针对新疆红枣、沙枣、核桃和杏等特色林果人工采收效率低、劳动强度大和生产成本高的生产实际,设计了一种振动式林果采收机,重点解决了偏心振动、液压控制、机具与拖拉机挂接等问题.经性能试验和测试表明,所研制的振动式林果采收机具有液压操作便利、整机工作稳定可靠、偏心振动频率高、振幅小、采净率高且不伤树等显著特点,达到了预期设计目标.     

振动式林果采摘机采摘臂动力学仿真分析

应用三维建模软件Pro/E构建振动式林果采摘臂虚拟样机模型,然后将模型导入仿真软件ADAMS中建立动力学模型,并进行采摘臂动力学仿真计算。同时,分析了采摘臂在采摘头定位以及振动过程中所受的力及力矩特性,验证了采摘臂的设计能够满足要求,并为振动式林果采摘机的物理样机优化设计提供理论参考。     

振动式深松机振动装置的设计与研究

针对皖北地区沙土土壤有效深耕等问题,把虚拟样机技术应用于农业机械中,设计了一种振动式深松机模型。首先使用CATIA和ADAMS软件建立振动式深松机的虚拟样机动力学模型;其次对其进行了多体动力学仿真,得到了振动深松铲的动态载荷曲线,确定了深松铲在工作过程中所受的载荷谱;最后根据ADAMS输出的载荷谱,利用有限元原理,在ABAQUS中建立了深松机振动装置的有限元模型,计算出深松铲在实际工作中的承受应力和应变。根据强度理论得出运用该方法设计出的振动深松铲完全可以满足强度要求。其研究结果为联合仿真技术在农业机械中的实际应用提供了参考。     

林果机械振动采摘理论与装备研究进展

中国是林果起源地之一,采摘是林果产业生产中的重要环节。机械化采摘是实现代替人工作业进行林果快速收获的重要手段之一,是现代化农业发展驱动下的必然走向。机械振动采摘是目前应用最为广泛的技术,林果采摘机械的工作性能主要由振动效果决定。因此,本文通过对国内外各类林果机械振动采摘装备的研究分析,归纳出影响振动采摘的因素、果树三维重构与等效模型、果实振动脱落特性以及振动能量传递与耗散等4大关键机械振动采摘理论,并阐明了各理论目前存在的不足。在此基础上阐述了国内外林果机械化采摘装备的研究现状和进展,分析了林果机械式采摘机的适用范围、工作原理及分类,总结了典型振动式及接触式采摘机的机型和技术参数,指出了各机型应用作业产生的实际问题。结合林果产业应用场景和发展要求,分析了中国林果机械化采摘面临的主要问题,认为缺乏系统性理论研究、关键技术研究进展缓慢是制约林果机械化发展的关键,提出了未来林果机械化采摘的技术重点是高效、精准、低损收获,最终为实现林果自动化、智能化采摘的建议。     

高酸苹果振动式采摘机设计与试验

为解决高酸苹果收获过程中的效率低、果实摘净率低、损伤率高等问题,根据我国青岛地区高酸苹果实际收获需要,设计了一种液压控制的高酸苹果振动式采摘机。基于振动式采摘机工作原理,完成振动采摘装置、激振装置、液压控制系统的结构设计,计算分析夹持钳对树干的夹持力为7 254 N,夹持钳夹持高度范围为12～103 cm。建立高酸苹果果实-树枝单摆动力学模型,分析果实脱落条件,得到果实振动微分方程,确定振动频率、振幅、夹持高度为采摘效果主要影响因素;利用ANSYS软件对果树模型进行自由模态响应与谐响应仿真分析,结果表明：振动频率9～12 Hz、振幅1～2 cm、夹持高度40～70 cm时,三级、最次级树枝位移最明显。为确定采摘机最优工作参数,进行三因素三水平组合田间试验,得到果实摘净率、果实损伤率的回归模型,利用Design-Expert软件对试验数据和回归模型响应曲面进行分析优化,当振动频率为10.0 Hz、振幅为1.6 cm、夹持高度为58.7 cm时,果实摘净率为95.9%、果实损伤率为1.3%,满足高酸苹果采收的质量要求。     

基于PLC和MCGS的偏心式林果振动采收机控制系统设计

为了提高林果采收效率,根据偏心式林果振动采收机的工作原理以及控制要求,设计了基于PLC和组态软件的采收机控制系统。该系统采用两级控制方案,上位机由触摸屏和MCGS组态监控软件组成,实现采收过程监控,包括采收参数设定、显示、采收方案选择以及报警等;下位机采用西门子S7-200系列可编程逻辑控制器(PLC),通过梯形图编程,实现采收机开关控制以及采收参数采集等,上位机与下位机通过RS232/485串口通讯。该系统满足设计要求,界面友好、运行可靠、操作方便,提高了林果采收自动化水平和采收效率。     

林果机械化采收技术研究及进展

机械化采收是林果全程机械化作业中的重要一环,对促进林果产业健康发展和果农种植效益起到了重要作用。近年来,国内外已经对不同林果采收技术开展相关研究和技术探索。首先对国外不同林果机械化收获现状进行介绍,随后介绍了国内林果和机械化收获研究进展,且着重介绍了新疆特色林果采收技术,并对林果采收技术的后续研究方向进行了概述。     

林果树动力学特性研究及进展

随着林果机械化采收技术的广泛应用,动力学建模和动力学试验分析逐渐成为研究林果树动力学特性的有效方式。文中指出目前林果树动力学建模主要分为基于等效模型和基于有限元模型这两大类,详细分析梁件模型、弹簧—集中质量模型、杆件模型等比较有代表性等效模型的优缺点和应用对象;重点介绍基于有限元的仿真软件及模块;综述林果树动力学试验的激励方式、研究对象和试验结果;提出研究不同质量分布对林果树动力学特性的影响,构建具有二级分枝及以上更细化的果树动力学模型,提高重建果树三维枝干模型的完整度和精准度,研发适用于我国矮化密植模式的一机多用采收机械,明确激振参数与挂果枝以及果实响应之间的关系等建议。     

大枣采摘收集一体机的设计

传统的大枣采摘方式多为人工采摘,劳动强度大且采摘效率低。在调查了大枣的生长环境及采摘特性后,研究分析了振动采摘收集机工作原理,设计完成适合大枣采收的振动式大枣采摘收集一体机结构设计。应用Solidorks软件建立大枣采摘收集一体机行走机构、采摘机构、激振机构、收集机构的三维模型,根据各工作机构零部件的相对位置关系,完成振动式大枣采摘收集一体机的整体装配体。     

啤特果机械采收与分选技术装备

林果种植产业发展过程中传统的采收与分选方式往往需要投入大量的人力物力,随着林果栽培面积逐渐扩大以及林果种类的逐渐增加,传统的人力生产方式已经不能满足产业的整体发展需求,急需要推进机械采收和机械化分选。在分析啤特果机械采收与分选应用技术的基础上,对未来的发展趋势进行了探讨。     

林果机械化采收技术研究及进展分析

机械化采收技术对于林果产业的发展有着较大的影响。实现林果机械化采收是当前林果产业转换发展模式、节约成本消耗、提升市场竞争力的重要途径,也是当前林果产业全程机械化以及规模化研究的重点。开展林果机械化采收工作最重要的就是保持高效、低损的状态完成整项采摘工作,最终实现林果的智能化、自动化的采收。基于此本文则深入分析了当前林果机械化采集技术中一次性联合摘果采收,详细阐述了当前林果机械化采收面临的问题,并针对此类问题提出了相应的优化措施。     

基于5R并联机构的二自由度树冠振动装置设计与试验

振动式采收是一种高效的林果机械化采收形式。在现有的激振形式中,非圆周激励可以使果树产生有效的振动,实现整体采收效果。为进一步提高果实的采收效率,针对非圆周激励中不同类型旋轮线轨迹进行深入研究。通过SolidWorks、ANSYS、ADAMS等软件建立果树柔性体模型。将不同轨迹参数的旋轮线位移载荷导入ADAMS,施加于果树模型激振点。比较不同轨迹的旋轮线位移载荷下果树模型的振动响应,确定3支线1号外旋轮线轨迹E为最优激振轨迹。根据最优激振轨迹,设计了由平面5R并联机构驱动的二自由度树冠振动装置。以油茶树为激振对象,确定频率6 Hz、振幅90 mm为激振参数,设计并搭建样机进行试验。试验结果表明,7×7交错分布的激振杆布局方式的激振效果最优,该布局下树冠平均合成加速度响应为22.38 m/s²,激振加速度传递效率为77.63%,验证了二维激振轨迹的有效性。     

基于外旋轮线轨迹的果品振动采收机构研究

为进一步提高果品振动采收效率,降低振动损伤,针对振动式果品采收机构的工作方式,提出了理想果树激振形式假设,并通过ANSYS软件仿真研究不同形式位移载荷对果树模型的影响。根据仿真结果,设计了基于外旋轮线轨迹的果品振动采收机构,分析了该机构的结构特点和工作原理,并建立其运动学模型,推导了机构振幅和加速度方程。在满足激振振幅和加速度的前提下,采用"参数导引"优化方法对外旋轮线机构进行尺寸优化。根据仿真结果与理论分析,加工试验样机,利用高速摄影系统捕捉样机的实际运动轨迹,并与理论轨迹、虚拟仿真轨迹对比,从而验证了外旋轮线机构设计的准确性。进行室内活立木动力学响应试验,并统计各测试点的最大合成加速度平均值和标准差,由此验证了外旋轮线机构可实现对果树的有效激振。     

振摇枸杞采收机设计与试验

目前我国枸杞采收仍然以人工采收为主,但人工采收存在效率低、成本高等问题。为此,根据枸杞挂果枝条的生长特性,分析了枸杞果实果柄机械分离的条件,建立了果实脱落的动力学模型,设计了一种振摇枸杞采收机,并通过求解模型得出影响果实脱落的3个参数:振摇频率、振幅和指排间距。利用ADAMS对简化后的模型进行动力学仿真分析,通过检测果实果柄惯性力的变化,确定了参数的取值范围。将采净率、采青率和损伤率作为采收效果评价指标,设置不同的参数进行正交试验,得出最佳参数组合为:振摇频率12 Hz、振幅40 mm和指排间距100 mm,在该条件下振摇枸杞采收机的采净率为93.52%,采青率为5.72%,损伤率为2.54%,满足对枸杞采收的质量要求,采收效率为485 g/min,是人工采摘效率的5.5倍。     

1SZ-1型振动式深松机的设计

为降低国产深松机的能耗,运用理论分析与试验相结合的方法,优化1SZ-1型振动式深松机的结构和动力参数。在介绍振动式深松机工作原理和总体结构的基础上,综合各方面的因素,确定机具的主要工作部件及其参数。     

自走式红枣捡拾机的设计与试验

新疆地区红枣收获目前主要依靠人工方式,机械化收获作业水平有待于提高。为解决这一问题,设计了一种基于气力原理的自走式红枣捡拾机,并阐明了整机结构和工作过程,确定了关键部件的技术参数。同时,以新疆地区矮化密植种植模式的枣树所结红枣为试验对象进行了样机性能及作业效率试验。试验结果表明:风机最佳工作转速为2 900r/min,采收作业平均生产率为0.052hm2/h,所采收红枣的平均破损率为1.0 6%。     

我国林果树木修枝机械的研究现状及其发展趋势

我国是林果原产大国,近年来林果树木种植面积越来越大,林业种植面积年增长约3.73%,水果种植面积年增长约2.66%。但是作业机械化水平较低,而林果树修枝环节尤为突出,截至目前,我国果树修剪机械仅7万余台。对我国大力发展林果修枝机械的重要性及目前存在的问题与解决方法、国内外修枝机研究现状及其发展趋势进行综述。研究表明,研发适应我国当前林果业生产特点的智能化轻便型林果修枝机械成为重要发展方向,而基于基础性理论研究,采用现代化设计手段进行机械及关键部件的优化设计制造是林果修枝机械今后的研究方向。     

对辊式红花采收实验台的设计与研究

为满足红花收获机械的发展要求,在消化吸收我国现有的红花收获机及对辊式收获技术的基础上,创新设计了对辊式红花收获试验台。以采摘机采摘头为对象,通过对采摘头工作原理及参数的分析,确定了该试验装置的基本结构参数,试制了该对辊式红花收获验台。整机包括支撑滑动机构和调整机构,重点对间隙调整机构进行了设计,利用该装置可以完成对辊间隙、胶辊直径和胶辊转速的调节,并以此为影响因素,对采净率、破碎率等评价指标进行分析及优化,旨在为辊式采收机具的设计提供参考依据。该装置为红花采收机的研制及采收性能的分析提供了实验测试平台,对实验台关键受力部位进行了受力分析,并对实验流程提出了合理建议。经验证,该采收实验装置工作性能稳定,对采收机采摘头的设计具有实际指导意义。     

全自动油菜薹采收机方案设计及实验对比研究

我国地域辽阔,各地区油菜薹特性、种植环境存在较大差异,国外成熟的油菜薹采收机难以满足油菜薹采收的实际需求。为此,从国内油菜薹生产实际情况出发,为提高油菜薹采收灵活性,降低漏采率和损伤率,设计了一套油菜薹采收机构。采收机的动力和传送机构方面,基于地面特征和土壤特性,采用三轮结构式双拱桥机架,开芯无反应转向系统,液压马达和液压缸动力机构,紧缩回路控制系统;为降低油菜薹采收损伤率,设计了一种塑胶柔性的波形采收刀,通过调整采收的施力方式来提升采收率,降低损伤率。最后,比较分析了样机、6360型油菜薹采收机和传统人工采收方式下的各项采收性能指标,试验结果表明:设计的采收机在保证采收效率的同时,相较于6360型油菜薹采收机具备了更低的油菜薹损伤率、漏采率,满足实际使用需求。