液压式核桃采摘样机的设计与试验研究

发布时间：2020-06-13 14:29

【摘要】：目前,国内对于核桃的采摘仍然以人工采摘为主,这种采摘方式不仅影响核桃树来年的生长,而且采摘劳动强度大、效率低、存在较大的安全隐患。随着陕西省核桃种植面积的增加以及农村劳动力的短缺,核桃的采摘问题日益凸显。针对上述问题,本课题在陕西省教育厅产业化项目(编号：14JF003)的支撑下,结合核桃采摘机理的理论研究,设计制造了一种液压式核桃采摘试验样机,并对样机进行了改进设计。本文主要进行了以下几方面工作：(1)通过建立树体的动力学模型和采摘系统动力学模型,分析并求解出核桃树体在采摘过程的动态特性,探讨影响核桃振动采摘主要因素。分析表明：核桃树体在振动采摘过程中表现出稳态响应,其中响应的位移、速度及加速度都是按一定的周期规律地变化,并且影响其稳态响应结果的主要因素有系统质量、偏心块质量、树体的弹性系数、阻尼系数、偏心块偏心距及工作频率。(2)根据上述所得出的结论,并结合农机农艺及机械设计等相关知识,先对采摘机整体方案进行初步的确定。然后再对各个零部件进行设计、计算及建模,最后将零部件进行装配、出工程图并试制样机。(3)运用样机进行实地采摘试验,对样机的工作性能及采摘效果等重要指标进行评估,实验发现：针对传统品种的体型较大的核桃树体采用液压式采摘方法的效果要比便携式采摘机的更为明显,且其夹持更为紧凑稳定。然后通过搭建动态测试实验平台,研究树体振动过程的动态情况,总结振动频率及夹持高度对树体振动的影响,为后续的研究奠定理论基础。(4)针对样机的不足之处进行合理改进以及机器的整体设计,主要对机器在保证激振器的空间方位的确定机构上和牵引方式两大方面进行了改进与设计。在对机构进行建模及装配之后再运用Creo中的机构分析模块对其进行动态仿真,验证其机械臂的工作范围是否能满足预期的要求。分析得出：其夹持高度在500mm～1300mm范围内,并且根据机构仿真得出的运动轨迹得出了改进后结构的合理性。本文通过对核桃的机械化采摘进行理论研究及样机的试制与试验研究,验证了液压式振动核桃采摘方式对树干较粗树冠较大的核桃采摘的可行性。对核桃的机械化采摘具有一定的实际意义。
【图文】：

灻和阻尼的振动系统；其次，果树的力学特性用等效的弹灻系数和阻尼系数表示；最后，逡逑将树体与采摘机之间视为刚性连接，，同时忽略采摘机在振动过程中的弹性阻尼。通过Ｗ逡逑上假设，将采摘机－树体系统动力学模型建立为如图２－１所示，Ｗ树干中也０为圆也，逡逑水平方向为Ｘ轴，竖直方向为Ｙ轴建立坐标系Ｗ研究系统的响应。逡逑图中：逡逑Ｍ，——树干在夹持点处的等效质量（ｋｇ）；逡逑Ｍ２逦采摘机的质量（除去偏也块的质量）（ｋｇ）；逡逑ｋ—树干的等效弹性系数（Ｎ／ｍ）；逡逑Ｃ逦树干的等效阻尼系数（Ｎ．ｓ／ｍ）；逡逑１０逡逑

１．电机２．液压控制阀３．悬架４．夹持器５．激振器６．夹持驱动}７．小车支架８．油箱９．支d惣苠义希保埃�油管１１．钢丝绳１２．液压马达１３．定滑轮１４．提升知１５．车轮逡逑图３－１液压式采摘择机结构不意图逡逑Ｆｉｇ．邋３－１邋Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｈｙｄｒａｕｌｉｃ邋ｐｉｃｋｉｎｇ邋ｍａｃｈｉｎｅ逡�

本文编号：2711312