油茶果采摘机的关键部件设计与试验

发布时间：2020-04-24 18:48

【摘要】：近年来,茶油由于其优越的综合利用价值,受到市场的青睐。但是作为茶油原材料的油茶果,其采收环节仍处于极度原始的状态(采摘基本依靠人工),具有劳动强度大、采摘效率低、人工成本高等缺点,严重的限制了油茶产业的发展。因此油茶产业想要实现产业化发展,采收机械化是必行之事,而其中重中之重就是采摘关键部件的研制。本文针对舒城县河棚镇油茶果园中的油茶树种,设计研制了一种油茶果采摘关键部件。论文的主要研究内容如下:(1)本文首先基于LabVIEW虚拟仪器技术设计了一款油茶果-果柄分离力测量试验台,针对性的探究了油茶果-果柄分离力与其三大因素(果柄直径、拉力角和成熟度)之间的相关性。同时通过控制变量法进行多次的试验,发现其中不同拉力角对油茶果-果柄分离力的大小影响较大,基于此点,确定了采摘关键部件的设计原理。(2)基于第二章测试试验中拉力角在90o附近时果柄分离力最小这一结果,本文采用横向树冠振动作为采摘机构的基本原理,并用Pro/E对油茶果试验采摘装置进行三维设计。同时利用ANSYS对采摘机构的支撑部件立轴进行了静力学分析、模态分析,计算出立轴的在预应力下的应力应变、前六级固有频率,并进行模态试验进一步确保结果的可靠性。为立轴的结构设计和加工材料选取提供了科学的理论依据,避免试验装置在作业中损坏。最后通过计算完成了传动系统的相关设计。(3)将采摘试验采摘装置的三维模型,导入ADAMS软件中进行运动学仿真。在仿真过程中,调节振幅、拍打棒材质和工作频率等参数,通过后处理模块绘制出不同参数下拍打棒上惯性拍打力数值变化情况的仿真曲线图,直观的展现力值的变化情况。从而给田间试验减少了任务量,提供了明确的试验方向。(4)设计田间试验,确定采摘性能判定标准,进行正交试验,单因素分析试验。最终试验得到最佳的因素组合,即作业时间为60s、作业频率为20.8Hz、振幅为110mm、拍打棒材质采用尼龙。
【图文】：

油茶果,一体机,手工作业,关键部件

食健康和国家环境治理问题等都具有积极的意义[5]。目前来说，，我国油茶林资源共有 6000 多万亩的，主要集中在我国淮河、长江以南的 14 个省，其中油茶种植面积较大的区域主要集中在湖南、江西、广西三省[6]。随着林果产业的大力发展，尤其是油茶产业的发展，极大的推动着油茶生产方式和加工采摘设备的更新换代。传统的油茶果采摘生产基本采用手工作业，效率低，耗时久，人工费用高昂[7]。效率低下的手工作业也直接影响到了油茶果的采收、储存、加工及销售。同时，油茶果的生长随时空环境的变化而变化，存在非结构性和不确定性，例如果梗松硬程度不一、果枝繁茂、果叶密集等，复杂的工作环境严重制约着采摘机械的研发[8]。目前，随着国家加大对油茶产业的科技投入和政策扶持，落后的人工采收的方式已经不能满足油茶产业化和规模化生产的需求。所以研制开发出一款油茶果采收一体机，取代现在的徒手采摘方式，使采摘效率得到大幅提升，劳动强度得到极大降低，是现在油茶产业刻不容缓的任务[9-10]。而对于油茶果采收一体机而言，采摘关键部件设计则是关键所在。基于上述众多因素，设计和研制一款油茶果采摘关键部件，为油茶果采收一体机的开发提供技术依据，以改变落后的油茶果采摘方式。

撞击器

台；2．接果装置；3．运输装置；4．振动夹持机构；5．套筒；6．支撑结构；7．汽缸；8．杆；10．固定钳口；11．液压马达；12.活动钳口；13．偏心块图 1- 3 振摇式采收机械机构图Figure 1-3 mechanism diagram of vibration recovery mechanism 撞击式采收机械摇和撞击在外形看来比较类似，但是他们原理上是有区别的。撞击要利用撞击器短时间内高速撞击产生的激振力，使果实脱落，同时树干受到的损伤[30]。所以撞击式采收机械主要适用于老弱果树以及的树种，如油橄榄、山核桃等，撞击器结构如图 1-4 所示[31]。
【学位授予单位】：安徽农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S776

【参考文献】