核桃采摘机的设计与试验研究

通过对核桃采收率进行振动频率、振幅和振动位置3因素试验,建立起实体模型,初步探讨了激振力与果枝振动机械损伤之间关系,找到振动频率和振幅最佳组合,为设计核桃采收机提供依据。     

便捷式核桃采摘机的试验研究

针对陕西核桃采摘效率低、劳动强度大和生产成本高的生产实际,研究开发了先进实用、操作简便、适宜矮化新品种核桃树的便捷式核桃采摘机。性能试验和测试表明,所研制的核桃采摘机具有操作便利、工作稳定可靠、偏心振动频率高、振幅小且不伤树等显著特点,达到了预期设计目标,可满足采摘过程的农艺要求。     

基于Pro/E便携式核桃采摘机的设计

根据新型矮化密植下的核桃树特点,设计了一种便携式核桃采摘机,提出一种新的夹持机构,并对该机主要部件进行了详细设计;运用三维软件Pro/E对零部件进行了三维实体建模及虚拟装配,同时对机构进行了静态和动态干涉检查,结果证明了整机的合理性。     

云南山地核桃振动采摘机的设计与试验研究

为了解决云南省山地核桃收获机械化作业率低、人工劳动强度大、采摘成本高的问题,通过对云南山地核桃物理特性进行分析,设计了一种新型山地核桃振动采摘机。通过理论分析设计了核桃采摘机的关键部件,建立了三维模型,并运用ADAMS对采摘机构进行仿真。运用ANSYS Workbench对核桃收获过程进行模拟分析,结合正交试验确定了采摘机的最优工作参数,为采摘机设计提供了理论基础,并以此为设计参数进行样机试制,进行了田间试验。仿真结果表明：核桃采摘机在汽油机转速为2500r/min(即振动频率为20Hz)时,树体伤害最小。根据正交试验可知：汽油机转速为2480r/min、夹持位置为1038mm、连杆长度为55mm时,性能最优。田间试验表明：仿真试验结果正确,核桃采摘机采摘率为85.58%,满足核桃采摘需求,且对核桃树枝几乎没有损伤。     

液压驱动式油茶果采摘机设计与试验

为提高电动胶辊旋转式油茶果采摘执行器的采摘效率,设计了一种液压驱动式油茶果采摘机。通过分析油茶果与胶辊相互作用力的影响因素,确定了采摘机的主要工作参数。仿真分析了不同工作参数对油茶果与胶辊相互作用力的影响规律,并以上下组胶辊间距、旋转架转速、胶辊直径为影响因素,以油茶果采摘率和花苞损伤率为评价指标,在江西省林科院和江西农业大学分别进行了室外、室内采摘试验。结果表明,影响采摘率的因素由大到小依次是上下组胶辊间距、旋转架转速和胶辊直径;影响花苞损伤率的因素由大到小依次是胶辊直径、上下组胶辊间距和旋转架转速。结合室内、室外试验,运用综合评分法得出油茶果采摘率较高且花苞损伤率较小的最佳参数组合为:上下组胶辊间距15 mm、旋转架转速55 r/min、胶辊直径30 mm。与电动胶辊旋转式油茶果采摘执行器相比,液压驱动式油茶果采摘机旋转架转速提高了83. 33%,采摘效率明显提高,其平均采摘效率为210个/min。     

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。     

自走式烟叶采摘机采摘机构的设计与试验

烟叶采摘机一直受到烟叶破损率高问题的掣肘，从而影响烟农的经济效益，如何降低烟叶的破损率是目前烟叶采摘车的发展方向。为此，结合以前的烟叶采摘车，设计一种烟叶采摘机构，旨在降低烟叶的破损率，提高烟农的经济效益。所设计的采摘机构由采摘刀、传送辊、隔叶板及导流板等组成，采摘刀和传送辊均由橡胶材料制成，传送辊由橡胶辊和光轴组成，隔叶板和导流板均由钢板制作而成。通过对采摘刀和传送辊进行力学分析，得到了烟株不被采摘刀蹭倒和烟叶在传送辊不打滑的临界条件，为降低烟叶的破损率提供了理论依据。三因素(采摘刀的转速、采摘车的行驶速度、烟株的株距)正交旋转试验表明：采摘刀的转速为240～260r/min、采摘车的行驶速度为1.38～1.42km/h、株距为570～590mm时，烟叶的破损率符合大纲要求。试验结果表明：影响烟叶破损率因素的主次顺序为采摘刀的转速>采摘车的行驶速度>烟株的株距，在烟株的株距为579mm、采摘刀的转速为246r/min、烟叶采摘车的行驶速度为1.4km/h时，烟叶的破损率为9.36%,达到了预期要求。     

青皮核桃采摘机械臂设计与仿真

针对大多数核桃种植区采摘核桃仍为人工采摘,效率低下、用工多等问题,设计了一种机械臂和末端执行器协作的采摘装置。首先,采用SolidWorks建立虚拟样机,对末端执行器进行受力分析并且利用ANSYS Workbench中的Static Structural模块对末端执行器关键部件进行静力学分析,得到手指最大应力为17.69 MPa,能够完成果实抓取任务。然后,采用D-H法对机械臂建模,使用MATLAB软件的机器人工具箱(Robotics Toolbox)进行建立机械臂数字模型,并对其进行工作区间分析和轨迹规划仿真。结果表明,所选机械臂和末端执行器能够满足设计要求。     

高丛蓝莓采摘机采摘系统设计与试验

为提高我国蓝莓果实采摘效率,设计了一种高丛蓝莓采摘机。分析了采摘机设计要求与工作原理,估算了蓝莓树枝采摘频率和采摘惯性力。按照确定的设计要求,采用给定行程速比法设计了铰链四杆机构,运用图解法设计了双摇杆机构,并加工制造了采摘系统。为评价采摘系统果实采摘质量和机采与人采效率比,进行了蓝莓采摘试验。试验结果表明,机器采摘效率为829 g/min,是人工采摘效率的12.67倍;采摘果实破损率为8.3%,采净率为96.9%,未成熟果实脱落率为9.7%,该采摘机采摘蓝莓果实的质量和效率较高。     

梳排振动式荔枝采摘机的设计与试验

为提高荔枝的机械化采摘效率,设计了一种梳排振动式荔枝采摘机。利用EDEM软件对采摘机采摘部件建立仿真模型,选取不同梳摆频率(10、20、30Hz)进行仿真试验研究,结果表明:在梳摆频率为30Hz时,荔枝果实的平均压缩力峰值达到了89.62N,采摘机的适宜梳摆频率应小于30Hz。通过试验分析梳打频率、梳棒间距和梳棒重合度对荔枝采摘效率和破损率的影响,测得最优参数组合(梳摆频率为19Hz,梳棒间距为100mm,梳棒重合度为60%)条件下的采摘效率为1.94kg/min,破损率为3.14%。对比分析振动采摘和手工采摘的采后品质发现:机械采摘和人工采摘两种采摘方式的荔枝色差值、可溶性固形物含量和可滴定酸含量在10天的贮藏期内无显著性差异,说明振动采摘未对荔枝果实品质产生不良影响。本研究可为荔枝采收机械的设计与优化提供参考。     

手推式核桃捡拾机设计与试验

针对落地核桃采收不及时影响核桃品质、核桃捡拾劳动强度大和人员成本高等问题,设计了一种手推式核桃捡拾装置,介绍了其基本结构、工作原理、技术参数及性能特点。开展捡拾试验,试验结果表明设备性能可靠,各项性能指标均可达到设计要求。手推式核桃捡拾机可减轻劳动强度,有利于提高核桃收获机械化水平。      

高空便携式山核桃拍打采摘机设计

针对当前我国山核桃采摘过程作业难、机械化程度低及存在安全隐患的现状,设计研制了一款适用于复杂地形车辆无法进入的山高、坡陡的多功能高空便携式山核桃采摘设备。为此,阐述了采摘机的总体结构设计方案,给出了采摘伸缩杆、采打机构等关键部件的设计过程,并利用abaqus软件对采摘杆进行有限元模态分析,获得了该系统的前6阶的固有频率及各阶振型图。研究结果表明:系统的1~2阶(54.1~55.2 Hz)模态主要表现为采摘杆整体平动;3~6阶(107.3~184.3Hz)模态表现为采摘杆各部位沿各个方向的振颤及扭转振动,上述系统模态属性,可为系统结构振动特性的描述及整机作业性能的优化提供依据。     

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。     

核桃开口机设计

为了便于核桃食品加工时入味、取仁或使核桃易剥食,设计了一种对辊窝眼式核桃开口机。该机采用锥辊式分级装置,可按核桃的粒径大小自动分级。采用对辊窝眼式开口装置,可实现核桃的挤压开口。窝眼的大小与分级装置相对应,使不同大小的核桃受到相同的挤压力。生产实验表明,用窝眼抓取核桃进行挤压开口是可靠的,开口率>95％,破碎率<2％,生产能力> 150kg/h。     

便携式山核桃高空拍打采摘机设计与试验

为了解决我国山核桃高空采摘困难、提高采摘效率、降低采摘成本,根据山核桃果实与树枝分离力试验结果,设计了便携式山核桃仿人工高空拍打采摘装置。阐述了采摘机关键部件设计过程,并对采打机构进行了数学建模与计算,应用ADAMS对采打机构进行仿真,确定了拍打机构的机构与工作参数,为采摘机设计提供了依据。山核桃采摘试验结果表明:果实采净率具有显著性影响(P=0.05),果实采净率随拍打频率的增大而增大,频率在13.33 Hz时达到最大值,采净率为90.3%;对枝芽损伤较小,但拍打频率越大,对枝芽损伤越明显,建议拍打频率采用10~13.33 Hz,此时平均采净率达到85.1%~90.3%,且对枝芽没有破坏性损伤。     

挤压式核桃破壳机参数优化试验

为了得到挤压式核桃破壳机的最佳工作参数,对破壳机进行了试验研究。选择对核桃破壳影响较大的含水率、弹簧刚度、挤压行程3个因素进行了单因素破壳试验,以此为基础进行了3因素3水平的响应面BoxBehnken破壳试验,分析了因素间的交互作用,建立了回归方程,并进行了验证试验。结果表明:影响破壳效果的因素主次顺序为含水率、弹簧刚度、挤压行程,含水率分别和弹簧刚度、挤压行程有交互作用;最佳工作参数为含水率21%、弹簧刚度15.3N/mm、挤压行程10mm。试验采用陕南商洛核桃,弥补了陕南核桃相关参数的空白,试验数据为核桃破壳机的设计和改进提供了理论依据。     

核桃分选机的研究现状

核桃分级技术是其产业化过程中进行流通、贮藏保鲜及深加工和提高农产品附加值的关键技术之一。为此,针对我国目前各种红枣分级技术以及红枣分级技术未来需要解决的问题,介绍了我国目前最典型的核桃分级机以及各自的结构和特点。结果表明:机械式核桃分级机在一段时间内还有很大的市场,随着核桃分级技术的发展,基于机器视觉的红枣分级机在特定的使用对象方面取代原有的机械式核桃分级机是必然趋势。     

挤压式核桃破壳机的正交试验研究

为了研究自制挤压式核桃破壳机的最优工作参数,选用含水率、弹簧刚度、挤压行程3个因素进行正交试验,并且进行了验证试验。通过试验,确定了挤压式核桃破壳机的最佳工作条件为含水率23%、弹簧刚度1 3.1 N/mm、挤压行程1 0 mm,在最优条件下的验证结果综合评价值为2.7 3左右。     

核桃蛋白质提取工艺的研究

以提油后的核桃粕为原料,采用单因素试验和正交试验的方法,对核桃粕中蛋白质提取工艺进行研究,得到最佳捉收条件pH8．5,料液比1：30,在50℃下超声波提取60min．然后在pH4．5条件进行酸沉淀。在此条件下,核桃蛋白质的提取率可达到85％左右。