基于自激振动力补偿红枣采收装置设计及试验研究

发布时间：2020-03-31 01:23

【摘要】：红枣(jujube)是我国广泛种植的特色林果,其种植面积和产量均占全世界的99%。近年来新疆红枣种植面积不断增加,人工采收红枣效率低、成本高等问题已成为制约新疆红枣产业持续发展的瓶颈,亟待研发红枣机械化采收机具。本文在对国内外林果机械化收获现状研究分析的基础上,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装置,拟提高振动采收效果,降低红枣与果树的损伤。本文的主要研究内容包括以下几个方面:(1)红枣种植模式调研与物料特性测试。红枣的种植模式与物料特性是确定采收装置结构参数与工作参数的基础。通过田间调研,对新疆矮化密植红枣的种植模式进行了统计分析,分别得到了2年生枣树与5年生枣树的平均株距与平均行距,测得枣树的树冠直径、树高以及最低分枝高度;并对红枣物料特性进行测试得到了红枣的三轴尺寸以及单粒质量。(2)动态特性传递研究。首先对动态传递进行了理论分析,建立了红枣动态传递模型,分析其频率和振幅与采收效果的关系。在动态传递理论分析的基础上,针对枣树进行动态特性传递试验,通过振动试验台调节不同的振动位移和振动频率针对枣树不同侧枝进行振动试验,在设定振动频率范围内,分析得到枣树枝上各测试点在14Hz、16Hz以及18Hz出现加速度峰值,即枣树一阶固有频率为14Hz,二阶固有频率为16Hz,三阶固有频率为18Hz,此时动态传递效果越明显。(3)红枣采收装置设计。依据矮化密植红枣种植模式以及前期试验研究,确定了红枣采收装置的总体结构和工作原理,对关键零部件进行了设计和理论分析。通过对激振装置主要运动部件的运动过程进行运动分析,获得了拨杆滚筒的运动学方程,并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19.4°,并根据力补偿控制系统的要求设计了电控系统。(4)试验装置仿真分析。对试验装置的关键零部件进行了有限元仿真分析,得到了关键零部件在试验过程中的等效应力与总变形,通过校核验证了设计的合理性,并根据分析得到的受力集中和变形量大的部位,提出了优化改进意见。(5)红枣采收装置台架试验。以小车前进速度,激振频率和角度阈值为影响因素,采用三因素五水平二次回归旋转正交组合试验设计的方法,对红枣采收装置进行了台架试验,建立了响应指标的回归方程,并得到了试验装置的最佳工作参数:小车前进速度0.4m/s,激振频率14Hz,角度阈值25°,与实测值误差较小,满足采收需求。
【图文】：

气力式,柑橘,收获机,锥形

振动式、树冠振动式和树干振动（抱摇、撞击）、气吸）振动收获研究气吹式和气吸式两种，主要适于收获黑加仑、柑大功率风机产生高速气流经采收部件作用于果树大于果柄拉断力时使果实与果柄分离。气吸式行拖拽后使其与果柄分离，通过输送管道或输送出一种气吸式原理的林果采收机并针对柑橘进验表明当使用脱落剂使柑橘与枝干的连接力小为 20t/h[15]。Coppoc 等人研制出一种采用气力柑橘进行采收试验（如图 1-1），试验结果表明于 22.2N，柑橘的分离率可以达到 97%以上[16]。ia 柑橘进行了长达 4 个收获季的采收试验，当果好，采收效率达到 50%-100%，约为 29-41t/h，可达到 90%-95%[17]。Sumner 等人通过气力式振行了采收试验，采收效率达到 90%以上，但损

收获机

实现果枝分离。研制出一种可变偏心质量的基于树干振动收获机并对动和关闭时的最大振动位移比稳态时大 2-5 倍，，通过设计可以消除采收过程中的过度振动，降低树采收过程中 4 台采用不同抱摇方式的收获机对 Hamlin 和 Valenci收获季的振动采收试验以评价四种树干振动模式的有效线性和多方位振动对喷施了脱落剂的柑橘进行采收，encia 柑橘，使用脱落剂后对其进行采收其采收率都收率增长了 26%，Valencia 柑橘采收率增长了 17%[20]动原理的收获机并对柑橘果树进行了采收试验，通过试 50mm，振动频率 6-10Hz 时采净率最佳，同时采净率0%[21]。Blanco-Roldán 等人采用树干振动收获机对油橄0s 时采收率达到 90%以上[22]。Peterson 采用基于抱摇式的樱桃进行了采收试验（如图 1-2），试验发现使用多高 5%以上[23]。
【学位授予单位】：石河子大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S225.93

【参考文献】