红花丝机械采收的现状及发展趋势

近年来,随着红花花丝被广泛地应用于中药、染料、化妆、食品色素等诸多领域,促进了新疆红花种植面积逐年增长;相对于红花种植业的快速发展,红花丝的采收技术已严重滞后于开发利用环节,成为制约其产业发展的"瓶颈"。目前,红花花丝的采收主要依靠人工徒手采收,劳动强度大、生产效率低、采收成本高、花丝浪费严重。为此,通过对现有国内外红花花丝采收机械的现状进行分析,介绍了几种典型采收机的结构以及工作原理,阐述红花丝采收工作存在的主要问题,以及红花花丝机械化采收的发展趋势。     

收获期红花丝力学特性与形态特性测定与分析

红花不仅是重要的中药材,还是理想的食用色素。随着红花产业的发展,迫切需要红花收获机械代替人工采收。在设计红花采收机械时,红花丝收获期物料特性可以为设计者提供必须的基础理论数据。由于红花在品种、土壤条件、气候及其他方面的差异,其物料特性也有较大的差别。为此,主要针对新疆广泛种植的裕民无刺红花进行收获期生物力学特性的测定与分析,获得了红花盛开后不同开花天数花丝的力学特性与形态特性参数,统计分析了花丝含水率-分离力的变化规律。结果表明:红花丝的含水率与红花丝的成熟度直接相关;而分离力和悬浮速度均与含水率相关;随着红花丝成熟度的增加,分离力和悬浮速度都在逐渐减小。     

梳夹式红花采收装置集花机构优化与整机性能试验

针对研制的梳夹式红花采收装置存在采摘后的花丝掉落严重,导致花丝采集效率低的问题,提出一种新型的气吹-气吸组合式集花机构。该机构利用正压气流吹动粘附花丝脱离采摘头,同时结合梳夹装置前端安装的采摘头护罩,利用负压气流收集采摘后的花丝并防止花丝掉落。通过分析花丝在正压气流中受力情况,优化了集花机构的关键结构及工作参数。为验证整机性能,以含水率≥44.5%的新疆裕民红花为对象,对集花机构优化后的梳夹式红花采收装置进行了田间试验。试验结果表明：优化后的红花采收装置花丝采净率提升至81.74%,花丝掉落率降低至2.31%,相较于优化前采净率提高了4.47%,掉落率降低了0.31%,减少了花丝损失,整机性能得到提升,可为红花机械化高效低损采收提供参考。     

红花丝采摘头端面凸轮机构的设计与试验

针对目前红花丝人工采收强度大、效率低及机械化程度不高等问题,以课题组研究的梳齿式红花丝采摘头为研究对象,根据红花丝物料特性统计分析,结合采摘头结构,设计了采摘头端面凸轮机构。根据工作原理进行红花丝采摘头台架试验,借助高速摄像观测从动件运动,验证端面凸轮轮廓曲线理论分析的正确性。以红花丝采摘成功率为响应指标,以端面凸轮安装角、采摘头转速及采摘头安装高度为影响因素,分析各因素对采摘成功率的影响,优化获得红花丝采摘头试验台的最优值。结果表明:当采摘头安装高度960mm、端面凸轮初始安装角-6.8°、采摘头速度48.40r/min时,采摘成功率为65%。研究结果对红花丝采摘机的研发具有重要的参考价值。     

红花采收机双动对切式末端执行器设计与试验

针对红花采收机械存在的花丝破碎率高,采收效果差的问题,基于低速对切与分段切割的设计思想,研究设计了一种红花采收机双动对切式末端执行器,利用双动刀和多工作段凸轮实现低速夹持切割与分段作业。构建刀具-花丝切割力学模型,对切割过程进行理论分析,确定影响末端执行器性能的关键因素为：切刀进给速度、刃口倾斜角和切刀刃面倾角;并以凸轮转速（切刀进给速度）、刃口倾斜角和切刀刃面倾角为试验因素,以花丝采净率与花丝破碎率为评价指标,进行了三因素五水平二次正交旋转组合试验,得到试验因素与评价指标间的数学模型,对回归模型进行多目标优化,确定最佳参数组合为：凸轮转速27.9r/min、刃口倾斜角16.1°、切刀刃面倾角19.7°,对应花丝采净率为91.78%,花丝破碎率为5.32%。在最佳参数组合下进行田间验证试验,结果表明,花丝采净率为91.25%,破碎率为5.57%,与优化结果误差不超过5%,表明所设计末端执行器能实现花丝的低破碎率采收。     

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。     

核桃机械化采收装置研究现状分析

随着我国核桃种植面积的不断增加,核桃采收问题日渐凸显,研制核桃采收机械势在必行。为此,分析了核桃机械化采摘装置、采摘收集装置的结构及特点,并根据新疆核桃机械化采摘技术要求,确定了基于振动原理的采摘装置适合新疆核桃机械化采摘。同时,对新疆核桃机械化采收装置的发展趋势进行了展望。     

新疆辣椒机械化采收的研究分析

分析了新疆辣椒产业市场前景、机械化采收辣椒所具备的条件及辣椒机械采收存在的问题,提出了加快辣椒机械化收获的意见和建议。     

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。     

基于TRIZ理论的红花丝盲采装置设计与试验

针对红花花球分布层次不齐造成机械采收效率低等问题,设计一种红花丝盲采装置。通过分析人工手采摘红花丝的过程,利用TRIZ理论,建立红花丝采摘的物质-场模型,得出红花丝最佳采摘方案为利用采摘齿与红花丝碰撞的盲采。采用凸轮机构作为红花丝采摘的驱动机构,利用TRIZ理论的冲突矩阵对应的发明原理,对凸轮机构的结构进行改进,使凸轮机构完成红花丝的夹紧与拉拔两个驱动。设计了一种新的弧形采摘齿,解决了红花丝漏采难题。利用Creo软件建立红花丝盲采装置的三维模型,并研制样机进行试验,试验结果表明,当该装置前进速度为0.5 m/s,采摘齿转速大于6 r/s时,红花丝的采摘效果最佳,采净率约为90%。