自走式矮化密植红枣收获机的设计

为解决矮化密植红枣人工收获的问题,针对矮化密植红枣的种植模式和生长特点,设计了一种自走式矮化密植红枣收获机,阐述了该机的整机结构、工作原理以及关键部件设计等。该机具采用立轴双滚筒振动采收装置,实现了基于振动采收原理的红枣与果枝分离。由此为矮化密植红枣收获机械的深入研究和发展提供了参考。     

矮化密植红枣采收装置参数的优化

为了确定矮化密植红枣采收装置的关键参数,采用二次回归通用旋转组合的试验设计方法,建立了红枣采净率与振幅、频率、振动时间三因素之间的数学模型。同时,分析了各影响因素对采净率的影响,结果表明:参数组合为振幅9mm、频率15Hz、振动时间17s时,采净率达到96.2%,且果品和果枝的损伤较小。     

4ZZ-4型自走式红枣收获机

为了解决新疆矮化密植红枣收获的问题,根据矮化密植红枣的种植模式,设计试制了4ZZ-4型自走式红枣收获机。文章阐述了该机的主要结构、工作原理、技术参数、主要特点及适用条件等。收获红枣时,其一次完成摇果、集果输送及清杂作业。     

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。     

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。     

可变地隙自走式红枣收获机设计与试验

为提高自走式红枣收获机的采收率,针对南疆矮化密植红枣种植现状,设计了一种新型的可变地隙自走式红枣收获机。介绍了该机的整机结构和工作原理。研制了可变地隙底盘、柔性采摘机构、鱼鳞式柔性导流机构和风力辅助式清选输送机构,实现了对红枣的采摘、输送和清选。开展相关试验,试验结果表明,整机工作可靠稳定,地隙高度为0.15 m时,采净率＞95%,能够满足果农对红枣采收的要求。      

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。     

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。     

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%。     

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。     

新型落地红枣收获机的设计

为解决南疆矮化密植枣园红枣收获难题,针对矮化密植种植模式下的枣园特点,设计出基于清扫方式和气吸方式相结合的新型落地红枣收获机。介绍了整机结构和工作原理,并对关键部件进行了设计,确定了各关键部件的基本结构和具体型号。同时,分析了红枣清扫聚拢过程,得出清扫辊刷转速、机具前进速度与清扫辊刷清扫效果之间的关系,并通过田间试验验证了清扫辊刷转速、机具前进速度与清扫辊刷清扫效果之间的关系。该机整体尺寸小,适应性强,作业效率高,适用于南疆矮化密植种植模式的枣园进行红枣收获作业。     

根茎类作物单摆铲栅收获装置驱动转矩特性研究

单摆铲栅收获装置的驱动转矩为4组单体转矩的耦合叠加且随负载周期变化,最大驱动转矩及转矩波动度直接影响了拖拉机功率匹配与功率利用效率。为研究收获装置驱动转矩特性,在工作单体受力分析基础上建立了单体转矩、驱动转矩、比功耗解析方程,结合离散元仿真分析了收获装置驱动转矩时域响应特点：单体转矩呈现每周期双峰、相邻周期强弱变化规律,受组间振动平衡与土壤粘塑性作用,驱动转矩呈现每周期双峰、相邻周期微变的规律,峰值约为单体转矩的1.2~2.3倍。为明确相关参数对驱动转矩的影响,开展了四因素三水平Box-Behnken仿真试验,建立了最大驱动转矩、转矩波动度、比功耗预测数学模型,仿真试验结果表明：振幅、振动频率、挖掘深度、前进速度、振幅与振动频率交互项均是最大驱动转矩、比功耗的主要影响因素,振动频率、挖掘深度对转矩波动度有较大影响。甘草收获田间试验结果表明：当挖掘深度为450~500mm时（工况1）,驱动转矩呈现每周期双峰、相邻周期强弱变化的规律,最大驱动转矩为797.17N·m、转矩波动度为2.54、比功耗为122.06kJ/m3、收净率为96.42%;当挖掘深度为350~400mm时（工况2）,最大驱动转矩较工况1下降约39.44%,转矩波动度下降约27.95%,比功耗与收净率基本不变。该研究可为单摆铲栅收获装置结构参数优化及根茎作物振动减阻节能收获研究提供参考。     

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。     

桑葚振动采摘参数的试验研究

我国大部分桑葚种植于山丘地区,存在采摘作业环境复杂、劳动强度大、人力支出费用高昂等问题。因此,必须对桑葚的脱落特性进行试验研究,探寻桑葚振动采摘的适宜参数,为实现桑葚的机械化采收提供指导,以此促进桑葚产业的健康发展。通过高速相机设备及东华动态测试系统对桑葚的振动脱落规律进行研究,探寻桑葚振动采收的最佳振动参数。试验结果表明:桑葚在振幅为18mm、转速为1 700r/min、主振频率为28Hz时,果实获得最佳的采摘率,且果树树体无损伤,无生果落果;过大的振幅将引起果树树干的剧烈振动,同时生果将随熟果一起脱落;过大的振动频率将对树体造成破坏,振动装置与树体的接触部位出现明显损伤;过小的频率或振幅所获得果实收获率较低。     

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。     

桑葚主干低阶共振频率试验及振动采摘装置设计

随着桑葚产业的多元化发展,桑葚的种植面积逐年增加,仅依靠人工实现桑葚采收难以满足生产需求,因而机械化采摘成为桑葚采摘的发展方向。振动采收桑葚是机械化采收的有效方法[1],研究桑葚振动脱落特性及设计相关振动采收设备对桑葚产业的健康发展具有重要价值。为此,通过桑葚主干低阶共振频率试验,获取了桑葚主干的低阶共振频率;完成便携式桑葚振动采摘装置的设计和试制,并进行验证试验。结果表明:当采收的桑葚二级主干直径为40~50mm范围、激振频率大于6.11Hz时,虽然能实现较高的桑果收获率,却造成未成熟桑果脱落;当激振频率大于8Hz时,造成桑葚植株树皮外表面破裂;激振频率较小时,则获得较低的桑果收获率。因此,建议当振动采摘的二级主干直径在40~50mm范围内时,桑果振动采收的最适宜激振频率范围为5~6 Hz,即电机实时转速为9 0 0~1 1 0 0 r/min。