树冠振动式新疆果园核桃采收装置的研究

摘要

新疆的核桃具有果大、壳薄、油脂含量较高、早实丰产、外形美观、适应性强等特点，被誉为中国核桃之乡。资料表明，2014年新疆核桃种植面积近500万亩，产量近50万吨，但新疆核桃基本依靠人工采收，不利于核桃产业的健康稳定发展和农民增收，机械化采收是必然趋势。本文在对新疆果园核桃物理特性研究的基础上设计了一种树冠振动式核桃采收装置，并进行了运动学及动力学分析，验证了设计合理性，为核桃收获机的研制奠定了一定的理论基础。
　　主要研究内容及结论：
　　对新疆果园核桃树及核桃果实物理特性进行了研究，获得了最低结果高度集中分布区域为[150，1200)，主干高度最小值14.3cm，主干直径最小值8.2cm，树冠直径平均值5.38m，果实质量平均值59.88g，果柄拉断力范围12.81~71.51N，果实纵径范围47.3~66.9mm，横径范围41.1~52.5mm，为采收装置外形尺寸设计奠定了基础。
　　根据物理特性研究结果，对树冠振动形式核桃采收装置及其关键部件进行了设计，初步设定采收装置的曲柄长度为60mm，连杆长度为120mm。拨杆圆盘采用主动击打与被动旋转相结合的方式，能够有效降低采收过程中核桃树枝的损伤。利用ANSYS Workbench软件对机架进行模态和静力分析，机架整体可满足工作要求，并根据分析结果提出机架改进方案。
　　对采收装置进行运动学分析，获得了拨杆速度、加速度、激振力表达式；运用ADAMS软件进行运动学仿真，得到了拨杆速度、加速度的仿真曲线，仿真试验表明，转速为150r/min时装置对核桃的激振力为589.57N，该值大于核桃果柄拉断力71.51N，验证了采收装置对核桃振动采收的可行性；运用MathCAD软件对采收装置进行动力学分析，获得了单组曲柄滑块总成惯性力范围为-299.87～592.69N，采用四组曲柄滑块总成实现了采收装置惯性力的部分平衡，平衡后惯性力范围为-61.12～60.32N，平衡效果较好。

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第一章 绪论

1.1研究的目的和意义

1.2核桃机械化采收装置研究现状

1.3国内外树冠振动式林果收获机的研究现状

1.4本课题的研究目标与内容

1.5技术路线

1.6本章小结

第二章 新疆果园核桃物理特性研究

2.1新疆核桃种植模式

2.2核桃树物理特性测定

2.3新疆核桃果实物理特性研究

2.4本章小结

第三章 树冠振动式核桃采收装置的设计

3.1采收装置技术要求

3.2采收装置结构及工作原理

3.3关键部件设计

3.4本章小结

第四章 采收装置运动及动力学分析

4.1曲柄滑块总成运动分析

4.2曲柄滑块总成仿真分析

4.3采收装置动力学分析

4.4本章小结

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢

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