基于矮化密植红枣的冠型拍振复合小型采收机设计与试验

针对新疆枣农对基于矮化密植枣树的小型红枣采收机的需求,提出仿枣树冠型拍振复合采摘与伞形柔性接果协同采收方法,以小型挖掘机动力平台为载体,通过理论测算与红枣种植枝条物理特征,确定转动振动最大角为30°,拍打行程8 cm,依据该关键参数分别设计拍振和伞形接果关键部件,配置拍振与伞形接果液压驱动系统,研创冠型拍振复合小型红枣采收机。试验结果表明:接果料仓最大提升角40°,红枣归集率92%左右;当作业时间为4 s左右,输入转速在120～180 r/min之间,红枣采净率均达到90%以上,且4 s左右作业时间为最佳;当最佳采摘转速在120～160 r/min之间,红枣损伤率总体控制5.4%以内。     

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。     

基于往复振动方法的枸杞低损采收技术装备设计与试验

以解决枸杞自走式连续采收难题为目标,以往复式振动关键部件采摘方法为核心技术,农机农艺深入融合,建立适宜往复仿形振动采摘模式的枸杞栽培示范区,重点设计隧道式左右和上端阵列往复振动部件总成系统的仿形采摘关键部件,辅助设计柔性接果和输送风选归集系统,结合跨行自走式动力平台,集成研创基于往复振动方法的枸杞低损采收机。夏果初茬枸杞采收试验结果:当振动频率为37.5～50 Hz,枸杞成熟果的采净率为89.5%～96.4%,采净率随着振动频率的提高显著提高;在同一振动频率前提下,随着枸杞成熟度提升,采净率整体提高,成熟度与采净率关联显著。而振动频率为37.5 Hz,含杂率控制在14.4%～18.4%,显著降低含杂率。另外,干果损伤率为3.4%～10.2%,干果损伤率呈现随着振动频率提高而增加的趋势。夏果中茬枸杞采收试验结果:当振动频率为32.5～45 Hz,干果损伤率随着振动频率增加,呈先减小后增加趋势,数据显示当频率设置为37.5 Hz左右,该机采摘干果损伤率最低。新增误采率随振频变化规律:误采率为4.18%～11.36%,误采率与振动频率关系并不显著。最后,针对秋果,关于37.5 Hz最佳振动频率左右的鲜果损伤试验,显示鲜果损伤率均在5%以内,该机作业效率较高,一机抵30个人工。     

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。     

苹果采收平台输送装置设计与优化试验

针对国内苹果园人工采收效率低和损伤率高的问题,设计了一种苹果采收平台输送装置,实现苹果自动输送作业。首先通过对苹果输送过程进行运动学分析,确定影响苹果机械损伤的主要因素及各因素的试验取值范围。其次根据Box-Behnken试验设计原理,以输送速度、果托倾角、果托形状为试验因素,以损伤率为试验指标,对苹果采收平台输送装置的作业参数进行试验研究,建立试验指标与试验因素之间的回归模型。最后分析了各因素对试验指标的影响规律,并根据回归模型对试验因素进行综合优化。试验结果表明：当输送速度为0.2m/s、果托倾角为30°、果托形状为圆台体时,苹果损伤率为3.69%,苹果机械损伤明显低于未经参数优化的苹果采收平台输送装置,输送作业效果最好。研究结果可为苹果园采收平台的结构优化和输送作业参数控制提供参考。     

采棉机单摘锭试验台采摘过程试验分析

利用单摘锭试验台和高速摄像系统,对摘锭的整个采摘过程进行实时拍摄,研究分析影响采棉机采净率的主要因素有:水平摘锭转速、棉花进给速度、水平摘锭本身的材料和制造工艺、棉花开放状态、摘锭工作时和棉花之间的角度、棉绒含水率等。但每个因素作用的程度不同,在试验过程中不可能对每个因素都进行试验分析,所以把摘锭转速和棉花开放状态作为试验目标,采取单因素法进行研究。     

红枣收获机激振装置激振频率优化与试验

为提高红枣收获机振动收获效率,对激振装置激振频率进行了优化。首先,建立激振装置与枣树振动系统动力学模型,获得激振装置曲柄转动角频率为2.7rad/s,激振频率为16.9Hz;其次,在ADAMS环境下进行运动学仿真分析,当曲柄转动角频率为2.7rad/s时,机构运动较平稳、无剧烈振动现象,装置机构运动满足要求;最后,对激振装置工作性能及作业效果进行田间试验。试验结果表明:当液压马达转速为25.0~26.5r/min时,即激振频率为16.5~17.4Hz,红枣采净率大于90%,红枣损伤率小于8%,装置各项性能均满足要求,可为红枣收获机激振装置激振频率设定提供理论依据和技术支持。     

一种混凝土搅拌设备用旋转冲击激振装置设计

为解决普通强制搅拌设备搅拌后仍有10％～30％的水泥颗粒聚结成小泥团没有破散开的问题,设计一种混凝土搅拌设备用旋转冲击激振装置,以解决搅拌作业中存在的问题.该装置在进行混凝土强制搅拌的同时,通过布置在搅拌轴内部的激振装置将电机的电能转化为振动能量,传递到搅拌的混凝土当中.激振装置向混凝土传递高频低幅激振运动,将振动能量...     

玉米收获机激振摘穗装置设计与试验

针对当前玉米果穗收获存在损伤大、效率低的问题,在原来激振摘穗技术研究的基础上,从激振辊夹持果柄实现激振波有效传递入手,结合激振摘穗实现果-茎分离的条件,开发了基于椭圆截面的新型摘穗装置,确定了该型摘穗辊结构参数的设计方法;根据激振摘穗过程中产生的激振波波形确定了椭圆激振辊的布局和结构参数,建立了椭圆激振摘穗试验台;通过正交试验确定了影响摘穗质量（果穗啃伤率、落粒率和茎秆折断率）的主次因素依次为激振辊长短径之比、激振辊基圆直径、摘穗辊转速;确定了较优组合,即当激振辊长短径之比为0.7、激振辊基圆直径为7.5cm、摘穗辊转速为1000r/min时,果穗啃伤率为0.38%,落粒率为0.12%,茎秆折断率为0.49%,均低于国家玉米收获机械技术标准要求。在较优参数组合下进行了试验验证,结果表明激振辊长短径之比为0.7、激振辊基圆直径为7.5cm、摘穗辊转速为1000r/min时,果穗啃伤率为0.39%,落粒率为0.12%,茎秆折断率为0.48%,与前期试验结果基本保持一致。     

基于无人机平台的气振式核桃采收机设计与试验

针对云南山地种植的深纹核桃树体高大造成现有机械难于采收,而人工爬树用竹竿击打采收成本高且伤亡大的问题,提出了搭载无人机的气振式核桃采收原理及方法,基于深纹核桃成熟果实的果柄连接强度的测试与分析结果,进行了核桃脱落的气振流动仿真分析,设计了搭载于六旋翼农业植保无人机上的气振式核桃采收机,分析了气振式核桃采收机在发射气振时的反冲稳定性,实施了气振式核桃采收机搭载无人机进行采收的试验验证,按效率优先和采净率优先两种采收模式,对气振式核桃采收机的采收效率和采净率做了预测分析。研究结果表明,核桃成熟度为80%、90%和100%时,使核桃果柄断裂实现落果的气振临界流速分别为77.5、69.0、58.5m/s;气舱容积为20L且气压为1MPa时,气振式核桃采收机的气动喷口至核桃挂果位置的最佳距离为0.5m,单次气振流动采收的最大有效面积的仿真值和试验值分别约为0.09m2和0.10m2,最大有效采收面积随着到气动喷口距离增大而减小。     

水培生菜低损柔性采收装置设计与试验

植物工厂水培生菜采收过程中易损伤菜叶,为提升采收质量,结合水培生菜农艺特征,设计了一款水培生菜低损柔性采收装置。利用图像处理检测水培生菜轮廓外切矩形,获取生菜株高及菜叶展开尺寸,进而通过柔性手指对菜叶的低损抓取、切割器对生菜茎的一次切除,实现水培生菜低损柔性采收。分析确定了柔性抓取机构、切茎机构、控制系统等关键部件的作业流程及结构参数。利用响应曲面试验方法,优化了柔性手指抓取高度比、抓取圆周比、柔性手指弯曲角的参数组合。试验结果表明,各因素影响采收成功率的显著性顺序为柔性手指弯曲角、抓取圆周比、抓取高度比,各因素对菜叶损伤面积的影响均极显著。利用二次拟合方程求得最优参数组合为抓取高度比0.55、抓取圆周比0.76、柔性手指弯曲角39.7°。对最优参数组合进行试验验证,结果表明,菜叶损伤面积为186mm2,采收成功率为96%,实现了水培生菜低损柔性采收。     

统收式采棉机采摘头的设计与采摘性能试验研究

针对统收式采棉机采摘特点和要求,利用现代设计方法,对采摘头部分进行了结构和参数设计,确定了采摘滚筒的长度和半径、工作倾斜角度、摘锭的结构和安装尺寸、排列方式和摘锭间距等一系列参数;同时,利用正交试验方法,对采摘头采摘性能进行了试验研究。结果表明:影响采摘性能的主次因素分别为摘锭间距、采摘滚筒的转速和摘锭圆周排列数量;当采摘滚筒的转速为500r/min、摘锭圆周排列数量为6、摘锭间距为60时,采净率达到93%以上。该试验为采摘头的进一步优化提供了依据。     

油菜排种器的设计与试验研究

北方春油菜多数以条播为主,但此播种方法浪费种子,不能达到油菜的播种要求。为此,以北方油菜种子杂303号油菜种子为试验材料,通过对油菜种子物理特性的研究,设计了窝眼轮式排种器,并对排种器进行静态试验,研究了转速、种子盒内种子容积对排量和破损率的影响。试验表明:窝眼轮转速和种子盒内种子容积对排量和破损率影响显著;窝眼轮转速为35.73r/min时,窝眼轮的排种量随种子盒内种子容积的增加而增大,种子的破损率随种子盒内种子容积的增加而增大;当种子盒内种子的容积占种子盒容积的2/3时,窝眼轮的排种量随窝眼轮转速的增大而减少,种子的破损率随窝眼轮转速的增大而增大。该排种器播种精度高,可满足春油菜的播种要求。     

一种多位复合省力果实采摘装置设计与研究

目前市场上所采用的人工水果采摘杆,一般在2~4米,长的可达5~6米或更长,采摘者在手握摘果杆时因动力臂比阻力臂短,形成一个费力杠杆,对于从事专项采摘的果农,劳动强度大,体力消耗快。在此背景下,本文设计研发了一种新型辅助采摘装置,利用果树树枝或辅助支架作为支点,多位复合省力,具有高效、省力、简便的特点。     

种子清选机电磁变频激振清筛装置设计与试验

清筛装置对筛片的振动激励是提高物料透筛概率、减少筛孔堵塞以及有效清筛的根本因素。现有清筛装置多使用随机弹跳的橡胶球完成清筛作业,但其清筛效果易受到结构与工作参数制约。为解决橡胶球激振力难以精准调控问题,设计了电磁变频激振清筛装置,阐述了总体结构与工作原理,设计了激振清筛单体与变频激振控制系统,分析了振动激励作用机制;以加速度为指标,研究了弹簧预压缩量与激振频率对振动激励的影响规律,结果表明两者均与振动激励正相关;以净度、筛分效率、筛分时间、卡种数量为指标开展了16组玉米种子清选试验,试验结果表明弹簧预压缩量为2 mm、工作频率为3.5 Hz、清筛频率为50 Hz时清筛装置具有较好的作业效果,种子净度99.1%,筛分效率88.6%,筛分时间70 s,卡种数量为0;通过分段设置工作频率与清筛频率,实现了清筛装置激振力的精准调控,能够满足不同工况下正常筛分与强振清筛的作业要求。     

基于激振理论的玉米多棱摘穗辊设计与试验

针对当前纵卧辊式玉米收获机作业存在籽粒啃伤严重和落粒损失大的问题,以激振理论为指导,以玉米果穗与茎秆分离为条件,建立了适于玉米机械化收获的玉米激振摘穗理论模型;以该激振摘穗模型为指导,构建并优化了适于玉米激振运动的摘穗辊外形结构和配置方式,开发了相应的激振摘穗试验台;采用Box-Behnken试验设计方法,研究了激振摘穗辊棱边数、振幅、摘穗辊转速对果穗摘穗过程籽粒破损率和落粒损失率的影响规律,建立了试验因素与考察指标之间的回归方程,并生成了相应的响应曲面。结果表明,激振摘穗装置中棱边数、振幅和摘穗辊转速对收获过程果穗籽粒破损率和落粒损失率有显著的影响。以非线性规划理论为指导,确定了最佳组合为摘穗辊转速950 r/min、棱边数8、振幅0. 75 cm,在该条件下进行了试验验证,得出平均籽粒破损率为0. 124%,平均落粒损失率为0. 228%,均低于国家玉米收获机械技术标准要求。     

玉米播种机排种监测的试验研究与设计

在对目前玉米播种机排种监测方法的研究基础上,设计了一套新的玉米播种机排种监测的试验方法:将4对光电传感器并排安装在导种管内壁以监测空或堵的情况并进行报警;同时,利用安装在排种盘的中心轴上的空心转速编码器,测出排种盘转速连同试验所得的空穴率,从而得出玉米排种量。试验结果表明:该方案模拟实际空或堵的报警率达100%,排种量检测平均精度98.37%,各项性能指标均达到了实际要求。     

复合筛分式油莎豆收获机设计及试验

以降低油莎豆收获过程中的破损率、损失率,提高筛净率为目标,设计了一种由升运网链、脱粒滚筒、键式分离装置、吹杂风机、水平链条输送器和吸杂风机组成的复合筛分式油莎豆收获机,并针对该机的核心部件键式分离装置,以曲轴转速、分离装置角度和挡板角度为因素,筛净率和落粒损失率为指标开展了正交试验,利用Design-Expert软件建立了回归方程和响应面模型,通过田间试验检测了样机的收获效率和漏豆损失率。     

振刷式枸杞采收机设计与试验优化

为了实现枸杞机械采收的高效、低损,融合振动和梳刷原理,设计了一种便携振刷式枸杞采收机,同时,根据枸杞鲜果与果柄脱离机理,采用单个集中质量力学模型,建立了采收机动力学模型,得到了采收机作用于枸杞鲜果的接触点位移、速度和加速度方程。运用ADAMS对采收机进行了运动学与动力学仿真,仿真结果表明:梳刷转速60～70 r/min、凸轮转速25～35 r/min、梳刷样式Ⅱ型时,熟果可以从果柄上脱离且不受损伤。采用三因素三水平二次正交旋转组合试验,建立了熟果采收率、青果错采率、熟果破损率与梳刷转速、凸轮转速、梳刷样式之间的数学模型,分析了各因素对熟果采收率、青果错采率、熟果破损率的影响,确定了最佳参数组合:梳刷转速64. 52 r/min、凸轮转速29. 68 r/min、梳刷样式Ⅱ型,并进行了田间试验验证。田间试验表明,熟果采收率为89. 12%,青果错采率为5. 87%,熟果破损率为6. 24%。     

油茶果分层采收装置设计与试验

降低花苞损伤是油茶果机械采摘中的难点,为此,设计了一种油茶果分层采收装置。分析了分层采摘装置和果枝的相互作用原理,并运用ANSYS Workbench对分层机构与果枝作用模型、分层采摘机构与果枝作用模型进行应力仿真,随着分层胶辊距离增大,果枝弯曲程度越大,果枝横截面上的正应力和切应力增加;随着采摘胶辊间隙减小,果枝横截面所受的正应力和切应力增加,通过试验验证了分层采摘的可行性。以分层厚度、分层深度、胶辊间隙和胶辊转速为影响因素,以油茶果漏采率和花苞损伤率为评价指标,对赣无1油茶果进行了采摘试验。结果表明,影响油茶果漏采率的因素依次为胶辊间隙、分层深度、分层厚度、胶辊转速;影响花苞损伤率的因素依次为分层厚度、分层深度、胶辊转速、胶辊间隙;运用综合评分法,得到采摘赣无1油茶品种的最佳参数组合为：分层厚度360mm、分层深度290mm、胶辊间隙18mm、胶辊转速65r/min。在此工况下,油茶果漏采率为13.33%,花苞损伤率为6.33%。与未加分层机构的采摘装置相比,分层采摘装置的花苞损伤率降低了6.22个百分点。