弹齿式花生捡拾装置设计及试验研究

发布时间：2018-07-10 02:13

  本文选题：花生 + 弹齿滚筒捡拾机构　； 参考：《沈阳农业大学》2016年博士论文

【摘要】：花生是我国也是世界重要油料和经济作物之一。我国是花生生产大国,但花生生产机械化水平远落后于发达国家和地区。目前,我国大部分地区花生以人工收获为主要收获方式,部分地区采用挖掘机进行挖掘、放铺和田间晾晒,然后由人工进行捆绑和捡拾。花生收获时间紧、劳动强度大、耗时多,遇到阴雨天不及时收获在地里容易发生霉变。捡拾做为花生两段式收获的首要环节,如果捡拾方法不当,会使荚果掉落严重,造成不必要的损失。由于花生品种与种植方式的差异,引进国外的大型花生收获机存在适应性问题。因此,本论文结合国家自然科学基金项目“全喂入花生摘果动态损伤机理与低损伤摘果机研究”(项目编号：51575367)和高等学校博士学科点专项科研基金资助项目“花生捡拾摘果联合收获机核心机构工作机理与关键技术”(项目编号：20122103110009)的实施,根据我国东北典型花生品种、种植和两段收获农艺特点并基于仿生学原理,从分析花生捡拾元件的理想姿态与运动规律入手,研究滑道式弹齿滚筒捡拾装置的核心机构即弹齿捡拾机构,并进行机构参数的优化和样机的试验研究。主要研究内容和结论如下：(1)典型花生植株物理机械特性试验研究。主要包括花生果柄及关键节点的抗拉强度试验和花生植株摩擦特性试验,分析不同晾晒时间、花生品种、含水率对果柄及关键节点抗拉强度和花生植株与不同材料表面摩擦角变化的影响,获得花生植株含水率和摩擦角、果柄及关键节点的抗拉强度随晾晒时间的变化规律。(2)捡拾机构方案确定。通过对弹齿滚筒式、伸缩扒指式、滑道升运式、齿带输送式和无滑道式弹齿滚筒捡拾机构的结构、工作原理和适用范围对比分析,确定滑道式弹齿滚筒捡拾机构作为两段式花生收获机捡拾装置。(3)捡拾机构设计与参数优化。结合我国直立型花生植株捡拾特性确定弹齿在捡拾过程中4个工位的初始状态与摆动姿态,根据弹齿的摆动规律对凸轮滑道进行设计。采用C语言编制的非支配排序遗传算法NSGA-Ⅱ对捡拾机构参数进行了优化设计,通过对优化结果分析确定了弹齿式花生捡拾机构主要参数：曲柄长度为50mm,捡拾弹齿与曲柄夹角为1.0rad,上护板倾角为0.3rad,滚筒半径为99.2mm,捡拾弹齿长度为203mm,捡拾倾角为0.3rad,护板半径为172.3mm。(4)利用虚拟样机技术对捡拾机构进行仿真分析。采用运用ADAMS对捡拾机构进行运动学与动力学仿真分析,获得捡拾参数对漏检区域面积与漏捡高度的影响,确定捡拾机构周向采用4排捡拾弹齿,并验证优化所得的机构参数合理。(5)捡拾机构受力分析。通过对弹齿有限元受力分析,验证所设计的捡拾弹齿合理可靠。捡拾过程中对花生植株受力分析,推导出花生植株在捡拾过程中不产生“壅堆”、“滑落”、“上抛”和“夹持”现象的极限条件。(6)弹齿捡拾装置捡拾性能试验。通过多指标响应面综合试验分析,获得了捡拾装置最优工作参数组合：捡拾装置前进速度V=48m/min,滚筒转速N=53r/min,齿端与地面相对位置H---7mm;花生植株捡拾率98.9%,掉果损失率2.5%。分别对荚果朝前、荚果朝后和散乱放铺3种放铺方式进行捡拾试验,通过对观察捡拾过程与试验结果分析,荚果朝前放铺方式捡拾率最高,损失率最低,捡拾连续性最好。
[Abstract]:The main research contents and conclusions are as follows : ( 1 ) The main research contents and conclusions are as follows : ( 1 ) The research on the mechanism and key technology of peanut harvesting in most parts of China . ( 3 ) The design and parameter optimization of pick - up mechanism are optimized . According to the pick - up characteristics of vertical peanut plants in China , the initial state and swing posture of the four stations in picking - up process are determined . The parameters of picking up mechanism are optimized by using non - dominant sorting genetic algorithm NSGA - 鈪，

本文编号：2111621