自走式单轨道山地果园运输机力学仿真与试验

为研究自走式单轨道山地果园运输机轨道齿条齿形和工作参数对运输机力学性能的影响,基于动力学理论和Hertz理论的Impact函数模型,建立运输机驱动轮与轨道齿条啮合的虚拟样机模型。选取齿条齿形、轨道坡度、驱动轮转速为评价指标,设计虚拟正交试验,结果显示:影响运输机作业力学性能的主次顺序为齿条齿形轨道坡度驱动轮转速,相同条件下链轮齿形齿条性能最优。台架试验结果表明,在轨道坡度分别为+0°、+6°、+12°,驱动轮转速为+88.08rad/s时,驱动轮与链轮齿形齿条啮合时所需扭矩较圆弧齿形齿条分别减少33.82%、33.45%、18.36%,验证了模型仿真分析的正确性。     

山地果园蓄电池驱动单轨运输机的设计

【目的】设计和制作山地果园蓄电池驱动单轨运输机,以降低山地果园运输作业的工作风险和劳动强度,提高运输效率。【方法】对由运输机和货运拖车组成的运输机构进行爬坡受力分析,获得满足运输机构爬坡要求的最小牵引力;设计和制作了运输机驱动机构、传动装置、限位装置等关键部件,并对直流无刷电动机、电动机控制器、电磁制动装置、蓄电池进行选型,设计制作以蓄电池为动力、使用无刷直流电动机驱动的山地果园单轨运输机。最后通过行驶速度、工作噪声、电流损耗和蓄电池组续航能力试验,对运输机的工作效果进行检验。【结果】所设计制作的山地果园蓄电池驱动单轨运输机可以搭载0~100kg负载,在平地的行驶速度为0.60~0.58m/s,行驶速度受装载质量影响较小;爬39°斜坡时的速度为0.45~0.28m/s,行驶速度受装载质量影响较大;运输机工作时的最大噪声为83.87dB。选用的蓄电池组在满充条件下,可支持运输机搭载100kg负载爬坡行驶2 700m。【结论】设计制作的运输机的各项技术指标均达到了设计要求,进一步的改进中将通过引入变档机构实现变速比可调,解决满载爬坡时蓄电池输出电流过大的问题。     

山地果园运输机液压驱动系统设计

针对传统果园运输机传动系统需电网覆盖和实现无级变速结构复杂等问题,设计可快速换向,无级调速,瞬间制动,更大动力的果园运输机液压驱动系统.采用流体传动法在分析果园运输机传动系统工作原理的基础上,建立了由变量泵供油,三位四通换向阀控制运输车换向、电液比例调速阀调节运输车运行速度和蜗轮蜗杆反向自锁与溢流桥配合实现马达制动的果园运输机液压系统.通过工况分析和理论计算,对果园运输机液压系统主要元件进行选型,确定液压马达排量为42mL·r-1,液压泵流量为44L·min-1.通过对液压系统的性能验算,可知液压系统的压力损失为0.41 MPa,满足设计要求.并利用AMESim仿真软件,搭建运输车液压系统仿真模型,合理设置主要元件参数,并对系统性能进行仿真分析,仿真结果表明:该液压系统能够模拟果园运输车不同负载状态时上行、停止和下行的实际运行过程,验证了液压系统的可行性,得出运输车速度受负载影响较小,液压马达输出扭矩为66 N·m与理论计算值63N·m大小基本相符,拖车以0.71 m·s-1速度匀速运动,达到预期以0.7m·s-1设计要求,满足运输机对动力和运输速度要求.为山地果园液压驱动轨道运输机的研制提供理参考,有助于果园运输机的可靠性测试.     

基于模糊PID的山地果园运输机动力稳定系统的设计与试验

以提高华南农业大学研制的山地果园轻简化轮式运输机作业动力控制稳定性为目标,设计加装了一种成本较低的动力稳定系统。系统由制动手柄、电推杆、电磁阀、制动油泵、制动钳组成。根据控制策略在Simulink中建立动力独立控制模型,经过仿真分析,在稳态之后非受控的动力轮速度与受控动力轮的速度相等,整车驱动力增大,提高了运输机在路况参数多变路面的通过性,并在动力稳定系统的基础上加入了自适应模糊PID速度控制器,对其进行了仿真分析。结果表明,在3.5 s时,两侧动力轮纵向速度之差进入稳定响应,稳态绝对误差绝对值最大值为0.422 2,最小值为0.004 7,响应到达并保持在终值±5%误差内所需的最短时间为3.0 s,稳态条件下(t→∞)的误差为0,加快了系统响应速度,提高了调节精度与稳定性。对运输机实车测试,受控后稳态车轮速度的绝对误差为0.178 1~0.396 1 km/h,相对误差为0.71%~5.27%,与仿真结果一致。     

丘陵山地果园运输机的研究进展

丘陵山地水果产业是典型的丘陵山地农业,而丘陵山地果园的机械化运输已成为丘陵山地果园作业的核心需求。为了解决丘陵山地果园运输困难的问题,国内外学者对丘陵山地果园的运输机械进行了相关研究。笔者概述了国内外丘陵山地果园轮式运输机、履带式运输机和履带轮式运输机的研究与应用现状,综述了它们的性能、使用条件和特色机构等,并阐述了其发展趋势。     

山地果园拆装牵引式双轨运输机控制系统的设计

【目的】设计适用于山地果园牵引式双轨运输机的控制系统,为山地果园牵引式运输机械的设计提供支持。【方法】在分析该类拆装牵引式双轨运输机整机结构及应用工况的基础上,针对山地果园拆装牵引式双轨运输机拆装频繁、应用环境恶劣等工况,运用控制系统硬件、软件设计理论与性能试验相结合的方法,设计一种以PLC为控制核心、液晶触摸屏为人机交互窗口的控制系统,重点分析控制系统的工作原理、硬件设计、软件设计、无线遥控设计和抗干扰措施,并对控制系统的核心部件及稳定性进行理论和试验研究。【结果】所设计的山地果园拆装牵引式双轨运输机控制系统运行可靠,定位系统的平均距离偏差为5.18cm,平均定位距离误差率为0.96%,平均脉冲误差率为0.68%;在有遮挡的情况下,无线遥控器在距离遥控接收装置300m范围内的通信成功率为100%。【结论】所设计的控制系统可满足运输机的智能化控制需求,该控制系统亦适用于其他钢丝绳提升式运输机的作业控制。     

山地果园无动力运输机设计

针对大坡度山地果园运输难、耗能高的问题,设计1种依靠货物自身重力运输的山地果园无动力运输机。运输机主要由自适应阻尼装置、遥控急刹装置、遥控控制系统、增速装置、冷却风扇、运输车等组成,能实现一端运输车在货物重力作用下沿20°~50°坡地或直线水泥槽内安全匀速下行,另一端带着空运输车上行。该运输机仅需1个12V电瓶提供遥控制动时所需动力,通过遥控器遥控急刹装置,能实现运输机在任意点的启停。试验表明,在长时间运行时,维持制动毂温度小于50℃状态下,运输机能稳定以最大速度0.7 m/s匀速运行,最大载荷为1t。该运输机工作可靠、运行平稳、操作简单、无需运输动力,适合偏远大坡度山地果物的运输,节能环保。     

遥控牵引式无轨山地果园运输机的设计

为解决山地果园果实、肥料和农药等运输劳动强度大、效率低的生产实际问题,在满足果园运输机施工简便、成本低的要求下,设计了一种遥控牵引式无轨山地果园运输机。运行试验结果表明:遥控牵引式无轨山地果园运输机无需人工驾驶,运行效果良好;运输机平均运行速度为0.56m/s,运行平稳可靠;运输机爬坡角度在20°~40°之间,上行运载最大载重400kg,下行运载最大载重600kg;遥控操作简单方便,在运输机停止、启动测试中准确无误,制动效果达到了设计要求。     

山地果园轮式运输机动力稳定系统测试

为提高山地果园轮式运输机在作业过程中动力控制的稳定性,对其动力控制系统进行系统构建与试验。根据动力独立控制的控制策略,结合山地果园轮式运输机的结构特征,搭建控制系统硬件并进行无改动原车空载试验以及动力稳定系统控制下的空载试验。结果表明,当节气门开度加大后,发动机输出功率增加,抵消了非陷坑车轮滚动的一部分阻力;在相同的行驶阻力条件下,节气门开度越大,车轮速度越大,最后受控后稳态车轮速度的绝对误差为0.178 1~0.396 1km/h,相对误差最大为5.27%。试验表明,动力轮速度控制达到设计要求,在果园轮式运输机的某个动力轮陷坑之后,可以通过调节没陷坑的动力轮速度,使动力加大,从而有助于运输车在泥泞的道路行走或者有助于运输车具有足够的动力爬出陷坑。     

山地果园牵引式双轨运输机排绳装置的设计

针对山地果园牵引式双轨运输机的牵引钢丝绳在弯曲起伏轨道上使用时易出现乱绳、挤绳等问题,设计了一种双螺旋式自动排绳装置。在分析该装置的设计要求、基本组成和工作原理基础上,对装置的链传动、滑块换向曲线、导向拨叉的结构参数和排绳轮的受力进行分析,并进行综合排绳测试试验。测试结果显示,原驱动装置加装排绳装置后,绕卷16m的钢丝绳,其钢丝绳充满系数平均增加22.6%,功耗平均增加0.026kW·h,振动噪音平均降低0.75%。这表明该排绳装置具备有序排绳、耗能少和降低驱动装置振动噪音等优点。     

山地果园电动单轨运输机控制装置的设计

【目的】研制一种山地果园电动单轨运输机的控制装置,以提高单轨运输机的智能性和安全性,实现其自动控制。【方法】基于单片机、直流电动机、无线通信模块等设计蓄电池驱动的山地果园单轨运输机的控制装置,通过模拟山地果园地形,分别对控制装置的行驶速度调节、制动性能及系统功耗进行测试。【结果】电动山地果园单轨运输机的控制装置由单片机、供电单元、直流电动机、直流电动机驱动模块、制动模块、行驶速度调节模块、无线通信模块、手动控制按键及限位停车模块组成。模拟测试结果表明:单轨运输机的行驶速度可实现0.1~0.6m/s内的加减速调节控制;单轨运输机的行驶速度随着装载质量的增加而逐渐变小;当单轨运输机在39°坡下坡行驶时,通过测速电路控制电磁式失电制动器,能有效解决单轨运输机行驶速度超出安全速度的问题。经连续1个月的实际测试,限位停车控制模块能够实现单轨运输机的及时停车,其可靠性达100%,手动按键及无线遥控均能实现单轨运输机的有效控制,无线遥控最大可靠距离为450m,控制装置响应时间约为2s。【结论】所设计的控制装置运行稳定可靠,能满足单轨运输机智能性、安全性和自制性的预期设计要求。     

自走式山地果园遥控单轨运输机的设计与改进

为克服山地果园遥控单轨运输机的诸多缺陷,对原机进行优化设计。改进时取消了原机复杂的遥控装置,利用四杆-杠杆、撞块联动离合刹车机构,使运输机在轨道上能够任意自动停车和可靠制动,实现无人驾驶。用风冷汽油机替换原柴油机,增大马力、减小整机质量和外形尺寸。重新设计的防侧倒T形夹紧轮,可减小运输机的转弯半径,去掉原辅助轨道,降低轨道高度和安装难度,节约轨道建设成本约40%。检测试验结果表明,改进后的山地果园遥控单轨运输机可以实现爬坡角度达40°,上坡负载质量为500kg,下坡负载质量为1 000kg,最小转弯半径小于4m,工作可靠,运行平稳,操作简单,适合山地运输。     

改善手扶拖拉机运输机组性能的分析研究

 对改善手扶拖拉机运输机组的性能进行了分析和探讨,并对目前手扶拖拉机运输机组所存在的问题提出了改进性意见,通过分析对比各种方案,认为变牵引型为驱动型的拖斗驱动方式能够很好地提高手扶拖拉机的综合利用率,增加其附着性能以及安全性能。     

7YGD-45型电动遥控式单轨果园运输机

针对现阶段山地果园运输的复杂作业环境、人工运输效率低、劳动强度大而国内尚无可选机型的状况,设计研制了7YGD-45型单轨果园运输机.阐述了单轨果园运输机的主要技术参数、总体结构、工作原理、关键部件的结构设计,并对运输轨道进行了模态分析,为单轨运输机在运行过程中的平稳性分析提供了参考依据.     

一种并联缆绳牵引式山地果园运输机的建模与分析

为进一步提高山地果园运输机的灵活性与可重构性,设计一种缆绳牵引式无轨果园运输机,通过在果山上设立桩点,控制并联钢丝缆绳的运动来实现果园低空运输。在建立并联机构的三维空间路线模型基础上,分析运输机工作过程中缆绳的运动与受力,阐明运输过程中缆绳速度与牵引力的变化规律。仿真结果表明：基于并联结构的缆绳牵引式果园运输机在不同的运输路径偏角下,运输过程中的缆绳速度与牵引力的变化缓慢且均匀。并联机构保证了系统工作时的稳定性,其可重构的特点进一步扩大了运输机的适用范围。     

山地果园拆装单向牵引式双轨运输机的设计

为克服现有山地果园轨道运输机无法搬移、户外施工难度大、批量生产困难和设备利用率低等问题,设计了一种山地果园拆装单向牵引式双轨运输机,分析该机的总体结构及绳径选择、轨道最小倾角、轨道最长长度、轨道最小转弯半径和断绳制动装置的工作原理,并进行样机运载试验。计算与分析结果显示:运输机钢丝绳直径为7.7mm,轨道最小倾角为5.7°,轨道最长长度为170m,轨道最小水平转弯半径为7m,最小垂直转弯半径为2m。运载试验结果显示:运输机上行平均速度为0.51m/s,下行平均速度为0.54m/s,平均能耗为1.235kW·h,使用有效度为100%。这表明该运输机可适用于山地果园运送肥料和果品等,亦可搭载喷雾机或果枝修剪机械等进行作业。     

山地果园牵引式双轨运输机遥控故障自检测实现

为了避免牵引式双轨运输机在运行过程中因遥控系统故障导致的安全事故,在原有的遥控系统上增加基于单片机的数据校验模块以实现故障自检测.当运输机处于“上行”或者“下行”的工作状态时,遥控系统的发射端持续发送校验数据,当接收端检测到校验数据丢失或错误时,表示遥控系统发生故障,运输机立即停止工作.为了降低能耗,当运输机处于停止或工作状态时,遥控系统可分别进入休眠、唤醒模式,既保证了功能的实现又有效地降低了电量消耗.改进后的遥控系统已在实际中得到应用,极大提升了安全性能.该方法对于稳定性、安全性要求较高的遥控实现极具参考价值.     

山地果园轮式运输机自装卸装置的设计与分析

为保护果品和提高运输的效率,研究设计一种适用于山地果园轮式运输机的L型拉臂式自装卸装置并进行仿真分析。采用传统图解法对L型拉臂进行受力分析,得出在两个运动过程中主要部位的受力通用公式,结合运输机参数得出拉臂在两个运动过程的临界角为38°。通过ADAMS得到拉臂主要部位所受的力与旋转角度之间的关系,得出在4种情况下:坡度为-20°及拉臂旋转0°、坡度为20°及拉臂旋转38°、坡度为-20°及拉臂旋转134°、坡度为-20°及拉臂旋转38°,拉臂受力较大。通过ANSYS得出拉臂的应力范围为0.070~307.144MPa,小于钢材Q345的抗拉强度470 MPa。满足在坡度为15°和载荷为150kg的工况下完成自装卸的设计要求。     

大坡度山地果园运输机自适应 重力阻尼装置的研制

为解决大坡度山地果园运输机速度不易控制的问题,研制了一种自适应重力阻尼装置,能够使运送箱 沿钢丝绳轨道匀速下降。通过分析制动蹄和重力传动装置的运动和受力,建立了匀速制动阶段自适应重力阻尼装置 的动力学模型,推导了轮对和制动蹄的力矩方程,根据平衡条件,得到了各物理量之间的关系。分析表明,在自适应 重力阻尼装置结构一定的情况下,制动扭矩的大小只与转速有关,并且成2 次函数关系;运载量与传动比的3 次方 成正比,并且运载量的变化对运送箱的下降速度影响很小。通过试验,得到了转速对制动扭矩的影响,与动力学模型 分析的结果吻合。由于制动鼓温度过高对摩擦效果影响很大,因此设计了散热器,并进行试验,得到了制动鼓能维持 温度平衡的最大转速和扭矩,分别为820 r/min、46 N窑m,满足运输机使用要求。 27）     

果园电动双轨运输机启停控制的研究与试验

以主动安全防护为出发点,以牵引钢缆运动过程中的受力情况为分析对象,针对电动双轨运输机在启动与停车时沿轨道方向加速度对缆绳存在较大惯性冲击、容易破坏限位行程开关等问题,在分析缆绳伸缩影响因素与双轨运输机在启停状态下的加速度变化情况基础上,通过结合电动液压马达,以加速度为控制目标,采用爬坡启动阶梯控制、爬坡停车与下坡启动直...