气吸式小浆果收获机采摘头参数优化与试验研究

发布时间：2020-04-28 14:50

【摘要】：小浆果是指蓝莓、黑加仑、沙棘、醋栗、欧洲花楸、沙棘、蔓越橘、蓝靛果忍冬等果实较小、果肉呈浆状的浆果类果树,其营养成分十分丰富,具有抗癌、抗氧化、保护视力、预防心脏病、增强抵抗力、延缓神经衰老等功能,被誉为“第三代黄金水果”。近年来,小浆果需求量急速增加、市场不断扩大,其相关产业经济效益也随之提高。但我国小浆果收获多为人工作业,由于小浆果存在成熟期短、人工采摘劳动强度大、效率低等特点,其产量和质量的提升受到限制。因此机械化收获小浆果成为小浆果产业发展的必然途径。目前我国的小浆果收获机械多以振动式为主,因其存在容易破坏果树母枝、易混入杂质的缺点,应用较少;而气吸式收获小浆果具有效率高、破果率低的优点,可有效克服振动式采收小浆果的不足。为了扩大小浆果相关产业的发展,研究气吸式小浆果收获机具有重要意义。采摘头是气吸式小浆果收获机采收作业的关键部分,其结构形式和尺寸参数直接影响整机的作业效率。本文综合分析了国内外气力收获技术研究现状,并对气吸式小浆果收获机的工作介质特性以及小浆果的物理特性和输送过程中的运动、受力进行分析,完成了气吸式小浆果收获机采摘头的设计、结构参数优化和试验研究。通过理论分析设计并加工了5种吸口直径的圆形吸口采摘头,选取黑加仑果实为试验对象,在工作流量为21、27和33(10-3m3/s)下,对其进行采摘效率试验,分析采摘效率与吸口直径和工作流量之间的关系;再根据试验结果对圆形吸口采摘头的参数进行优化和试验,得到圆形吸口采摘头的最优工作参数。进一步分别将3种圆形吸口压缩为3组扁圆形吸口,并对其进行采摘效率试验,得到扁圆形吸口采摘头的最优工作参数,最后将扁圆形量化为扁圆形的宽长比T,采用Levenberg-Marquardt法建立扁圆形吸口宽长比T值与采摘效率之间的二次曲线回归方程。本研究取得以下成果:(1)6种圆形吸口采摘头采摘效率随着工作流量的增大呈逐渐增加的趋势;其中,最优吸口直径为φ28;圆形吸口采摘头容易产生小浆果树叶堵塞采摘头吸口的问题。(2)φ28、φ30和φ35系列9种扁圆形吸口采摘头中最优尺寸分别为φ28-h25、φ30-h20和φ35-h20,在工作流量为21、27和33(10~（-3）m~3/s)下的采摘效率均高于对应圆形吸口采摘头的采摘效率;其中,φ28-h25扁圆形吸口采摘头的采摘效率最高,其采摘效率相当于人工采收效率的3倍;扁圆形吸口采摘头可以有效避免小浆果树树叶堵塞采摘头吸口而影响采摘效率的问题;(3)φ28和φ30系列的扁圆形吸口采摘头在工作流量为21、27和33(10-3m3/s)下的采摘效率随宽长比T值的增大均呈现先增大后减小的趋势,φ35系列的扁圆形吸口的采摘头呈先减小后增大的趋势;φ28、φ30和φ35系列中最优宽度分别为22、19和15mm,最大采摘效率分别为12.86个/s、10.74个/s和12.35个/s。本文所得气吸式小浆果收获机采摘头优化参数及试验参数,为开发小浆果采收技术与采收设备提供了依据。
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S225.93

【相似文献】