自走式矮化密植红枣收获机激振装置的设计及试验研究

摘要

红枣收获作业是红枣生产过程中的重要环节,目前主要依靠人工收获,劳动强度大,生产效率低,红枣的机械化收获已成为红枣产业发展的必然趋势。激振装置是自走式矮化密植红枣收获机的关键部件,本文通过理论分析和试验研究相结合的方法,首先,对红枣机械采摘机理进行研究;其次,对激振装置进行设计以及运动分析和仿真;最后,通过田间试验测定了其工作性能。本文的主要研究内容包括以下几个方面。
　　(1)红枣机械采摘机理研究。通过对矮化密植红枣的种植模式进行调研,为激振装置结构参数的确定提供依据;对红枣的机械损伤特性进行试验研究,试验结果表明:试验范围内骏枣破裂力为147.5~239.5N、弹性模量为1.6~5.9×105Pa,灰枣破裂力为128.5~297N、弹性模量为1.5~5.0×105pa;对果柄分离条件进行分析,推导出了树枝振动的位移、速度、加速度的表达式,以及红枣果实振动掉落所需惯性力的表达式。拨杆的设计要满足的条件就是拨杆所产生的惯性力既要大于果柄拉断力同时还要小于红枣的破裂力。
　　(2)激振装置的设计。依据矮化密植红枣的种植模式,确定了自走式矮化密植红枣收获机的整机结构、技术参数。对激振装置进行了设计,主要由机架、拨杆滚筒、液压系统组成。激振机构采用液压振荡马达,实现激振装置的往复运动。
　　(3)拨杆滚筒的运动分析与仿真。对拨杆滚筒进行运动分析,获得了拨杆在一个周期的运动过程中,正向运动时拨杆外端点速度为0.47m/s,加速度为14.5m/s2,反向运动时拨杆外端点速度为0.53m/s,加速度为12.5m/s2,同时得到了圆盘总成正反运动时的惯性力值为109N和94N。结果表明:该值大于红枣的果柄拉断力且小于破裂力,说明拨杆滚筒的设计是合理的。利用solidworks建立了拨杆滚筒的虚拟模型,利用Adams结构仿真软件对拨杆滚筒的运动过程进行仿真,得到了速度、加速度的仿真曲线。
　　(4)激振装置的试验研究。利用Mega Speed MS70K型高速摄像机对拨杆滚筒的运动过程进行拍摄,并利用Blaster’s Mas软件对其试验录像进行分析,对仿真结果进行验证,结果表明,试验结果与仿真结果拟合较好。对激振装置进行了田间性能试验,确定了红枣在晚熟期条件下激振装置的性能指标。试验结果表明,所设计的激振装置的采净率93.8％、损伤率2.8%,均达到了设计指标,满足农艺要求。采用该装置作业,可大幅度提高生产率,降低劳动强度,提高所收获红枣的品质。

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第一章 绪 论

1.1 研究目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本课题的研究目标与内容

1.4 研究方法及技术路线

1.5 本章小结

第二章 红枣机械采摘机理研究

2.1 矮化密植红枣的种植模式

2.2 红枣机械损伤特性的研究

2.3 果柄分离条件分析

2.4 小结

第三章 激振装置的设计

3.1 自走式矮化密植红枣收获机结构及工作原理

3.2 激振装置的设计

3.3 小结

第四章 拨杆滚筒运动分析与仿真

4.1 拨杆滚筒的运动分析

4.2 基于Adams的拨杆滚筒仿真

4.3 总结

第五章 激振装置的试验研究

5.1 基于高速摄像的试验验证

5.2 激振装置的田间性能试验

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

作者简介

石河子大学硕士研究生学位论文导师评阅表