矮化密植红枣收获机激振装置参数优化及试验

发布时间：2020-11-01 01:22

　　 红枣具有良好的药用价值和经济价值,在我国种植历史久远,品种丰富多样,种植面积和产量均为世界第一。石河子大学自主研发了一种矮化密植红枣收获机,其中激振装置是整机的核心部件,为提高收获机在田间作业时红枣采净率,本文对激振装置的激振频率、振幅和结构等参数进行优化,主要研究结果如下:(1)参考国内外研究文献资料,了解目前国内外振动式林果收获机械的振动激励产生方式主要由偏心旋转机构和曲柄滑块机构两种,振动收获时激振频率、振幅和激振力在果树上的施力位置影响红枣采净率和损伤率;同时在此过程中学习并掌握振动式林果收获机械较为经典的理论模型建立、软件仿真分析和田间试验等研究方式与方法,为本论文研究奠定基础。(2)通过调研选取适合矮化密植红枣收获机作业的枣园种植模式,测量三年生、五年生和八年生的枣树树高、树冠直径、主干高度和直径等枣树生长形态特征参数;结合国内外研究现状、激振装置结构、工作原理和田间调研结果等,提出激振装置参数优化目标及要求。(3)利用三维建模软件Solid works分别建立三年生、五年生和八年生的枣树三维模型,应用ANSYS有限元仿真分析软件对建立的枣树模型进行模态分析和谐响应分析,得出红枣振动收获最佳激振频率范围为12~18 Hz;选取一棵五年生的枣树利用电动振动试验台进行室内试验验证,试验结果与枣树三维模型ANASY仿真分析结果基本相一致,说明枣树模型ANSYS仿真分析所得结论可为本论文激振装置的激振频率参数选取提供理论依据和指导。(4)根据激振装置结构组成和工作原理,建立曲柄滑块激振机构与枣树振动系统模型,求得系统振动微分方程,结合枣树三维模型ANSYS仿真分析结论及已知参考条件求得激振装置振幅为50 mm,将振幅改进后的激振装置用三维建模软件Solid works的建立模型并导入ADAMS软件环境中进行运动学仿真分析,结果显示激振装置机构运动满足要求。(5)对激振装置的结构参数和频率参数利用田间试验的方式进行优化。调节激振装置激振圆盘的不同安装组数和不同安装位置进行田间试验,记录红枣采净率和损伤率数据,并对其数据进行不同组试验之间和同一组试验不同处理之间单因素方差分析、Duncan氏差异显著性分析和回归分析,结果显示激振圆盘最佳安装组数为三组,最佳激振频率为10 Hz~15 Hz,此时红枣收获机红枣采净率为86.15%~92.27%,红枣损伤率为2.03%~6.14%。
【学位单位】：石河子大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S225.93
【部分图文】：

红枣（jujube）据史料记载在我国种植历史久远，品种资源丰富多样，全国除东北和青藏高原部分地区以外都有栽植，其种植面积和产量均居世界第一[1-2]。枣树能生长在旱涝、盐碱、寒热等多种环境下，栽植管理成本较低，大面积栽植枣树能有效改善恶劣的自然环境，具有较高的经济价值和生态价值[3-5]。同时红枣含有大量的维生素和人体必须的 18 多种氨基酸，具有补气养血、健脾养胃等多种作用，药用价值和营养价值极高[6-8]。新疆维吾尔自治区（以下简称新疆）地处 34°15′—49°10′N、73°20′—96°25′E，属于温带大陆性干旱气候，具有日照时间长、昼夜温差大等特点[9-11]。相比国内其他枣树栽植地区，新疆地理位置和自然条件有较大优势，所产红枣含糖量较高，口感甘甜无涩滞感[12]。在新疆自治区政府和新疆生产建设兵团（以下简称兵团）大力扶持下[13]，新疆红枣种植面积不断增大[14]。据不完全统计，目前红枣种植面积已经达到 780 万亩，位居全国第一位[15]。随着新疆红枣种植面积迅速增大、品质不断改进和枣园栽植管理水平的提升，已初步形成我国最具发展前景的红枣主产区[10]。为保证新疆红枣产业健康有序的发展，需加快传统人工管理方式向机械化管理方式的转变，枣园管理应大力推广机械化作业。

率和振幅的激振力施加至收获期的果树树干或树的果实迫使其振动获得惯性力，果实惯性力大于集，完成收获作业[20-21]。出研发的自走式矮化密植红枣收获机采用连续式滑块机构产生。关于连续式机械振动林果收获机究，结论显示振动频率、振幅和激振力在果树上实损伤率及果树损伤程度等均有着很大影响[22-23]。动林果收获机械研究现状代，国外少数发达国家开始进行林果业机械化收获术在国外已经达到先进水平，应用范围极广，主、开心果等林果[24]。由于全世界红枣栽植地域主研究较少。arakumar 等人设计开发了一种用于芒果采收的曲柄进行田间振动收获试验（如图 1-2所示），结果表随着振动频率的增加，芒果树整体振动幅度降低加而增大，为了达到较高芒果采净率和较小果树损

76～102 mm和 11～13 r/s 以内，采净率可达 80～实验室内研究了振动频率和振幅参数对不同品种和率的影响。试验将振动频率和振幅范围分别设置为，研究结果发现振动频率和振幅分别为 26.67 Hz 和等人在实验室内试验研究成熟柑桔收获最佳激振频围（如图 1-3 所示）。试验结果表明频率范围在 1振动采收，其中第一组振动频率范围 1.5～2.5 Hz 90%以上的柑桔；第二组频率范围 4.5～5 Hz 成功区组频率范围7～8Hz振动传递效果较差，传递分布
【参考文献】

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本文编号：2864806