气吸式落地红枣捡拾机的设计与优化试验
发布时间：2020-12-27 03:33
新疆红枣年产量约为3.4701×106 t,种植面积达到4.76253×105hm2,产量和种植面积约占全国一半,特别是南疆地区不仅种植面积广阔且具备优良的自然条件。本文针对红枣收获作业中出现的人工捡拾劳动强度大、效率低和作业周期长等问题,设计出一种小型的气吸式落地红枣捡拾机,并通过田间试验验证其可行性和工作性能。为更深入研究气吸式落地红枣捡拾机,本文利用CFD-DEM气固耦合法和Box-Behnken中心组合试验设计理论,详细地探究和分析气吸式落地红枣捡拾机的气力输送运动特性和其主要作业参数与关键部件结构参数对其捡拾效率和破损率的影响规律,并通过试验验证其可行性和准确性。具体研究内容如下:（1）通过对红枣种植模式及其物料特性参数进行测量,总结为三种行距×株距不同模式下枣园,并测得成熟期落地红枣的基本物料参数,主要为三轴尺寸、单粒重和密度等。测得灰枣和骏枣的悬浮速度分别为17.221.4m/s和18.621.1m/s,枣叶和枣枝的悬浮速度分别为0.52.2...
【文章来源】：塔里木大学新疆维吾尔自治区
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
红枣收获作业目前我国红枣收获作业方式仍采用以人工或半机械化作业为主的作业方式，整个生
滴?鳎?渲幸云??胶煸婕袷盎?档难芯烤佣唷Ｄ壳捌??胶煸婕袷盎?械主要存在因分离除杂装置堵塞影响作业效果、收获后的红枣含杂率高和样机功耗较大等问题，并且气吸式红枣捡拾机械的研究主要以样机设计和田间试验为主，对红枣气力输送过程的研究和样机关键部件的参数优化研究较少。1.2.1机械式红枣收获机械研究现状2007～2009年期间，由新疆农垦科学院机械装备研究所研制的机械振动式林果采收机[11]。该机采用机械振动原理实现树上红枣脱落作业，主要由钳式振动头、振动头悬挂叉、推拉液压油缸、伸缩支臂、主梁架等组成（图1-2）。该机工作时，钳式振动头夹持树干，然后由液压马达驱动钳式振动头内的偏心振动机构振动，振动传导到树干使树上红枣脱落。该机对红枣、沙枣的试验效果较好，但需提前在树下铺置集果网或集果装置。1.钳式振动头2.振动头悬挂叉3.推拉液压油缸4.伸缩支臂5.主梁架6.油箱7.配重8.传动轴9.左右侧面支架10.支撑液压油缸11.套管12.纵向液压油缸13.液压马达14.夹钳开闭液压油缸图1-2机械振动式林果采收机结构图2014年，石河子大学坎杂研制的自走式矮化密植红枣收获机[12-14]。该机由机架、自走式底盘、激振装置、输送装置、集果装置、清选装置、集果箱和液压系统等组成（图1-3）。该机工作时，收获机骑跨在枣树上行走，红枣在树枝传递的激振力作用下，产生惯性力，当惯性力大于红枣的果柄拉断力时，红枣掉落在集果输送装置上，并将其输送到顶部。经过清选装置的作用，红枣与杂质分离，最后输送到集果箱，完成收获任务。但因目前红枣种植模式斑杂，大部分枣园种植模式并不符合该机的作业要求。2
塔里木大学硕士学位论文第1章引言1.升降油缸2.扶枝器3.座椅4.振荡马达5.激振装置6.发动机7.油箱8.输送装置9.风机10.机架图1-3自走式矮化密植红枣收获机结构图2017年，塔里木大学鲁兵等研制了一种新型落地红枣收获机[15,16]。该机主要由清扫装置、传动机构、仿形铲枣装置、风机、红枣输送管、集枣箱和机架等组成（图1-4）。该机工作原理是利用“V”型清扫装置先将落地红枣聚集，然后经仿形铲枣装置将红枣铲起，仿形铲枣装置设计有筛杂间隙，可将杂物筛出，最后利用吸枣装置将铲起的红枣吸入集枣箱中。该机清扫装置通过一对排列成“V”型的清扫辊刷可将落地红枣聚集成约为1m的红枣带，以方便落地红枣的收集。试验表明当清扫辊刷张角为90°，转速140r/min，机具前进速度0.4m/s时，工作效率可达413kg/h，清选率约为93.6%，损伤率约为2.1%。该机结构紧凑，作业效率高，但适用于较为平坦地面作业，对地面平整程度要求高，作业耗工较大，需使用大功率风机，前端清扫刷易磨损，在作业时需人工推动机具前进，耗费较大人力。1.调整轮2.清扫装置3.调整轮调节手轮4.机架5.传动机构6.电启动装置7.风机8.手推扶杆9.集枣箱10.行走轮11.柴油机12.红枣输送管13.仿形铲枣装置图1-4新型落地红枣收获机结构示意图1.2.2气力式红枣收获机械研究现状目前气力式红枣收获机械的研究主要为气吸式和气吹式两种，主要针对成熟期的红枣进行收获，成熟期红枣相比脆熟期红枣水分含量较少，落地不易损伤便于收获。目前我国还没有针对鲜食枣类的气力式收获机械。3
【参考文献】：
期刊论文
[1]气力式矮密栽培红枣捡拾机研制[J]. 张学军,白圣贺,靳伟,袁盼盼,于蒙杰,鄢金山,张朝书. 农业工程学报. 2019(12)
[2]可移动式轻简化红枣除杂机的研制[J]. 杨丙辉,闫树军,赵劲飞,陈光,廖结安. 果树学报. 2019(07)
[3]间作模式下小麦联合收获机清选装置CFD-DEM气固耦合仿真与试验验证[J]. 张克平,樊宏鹏,孙步功,柴强. 干旱地区农业研究. 2019(01)
[4]气吹式落地红枣捡拾装置的设计与运动仿真[J]. 潘俊兵,刘玉冬,丁凯,张志元,付威. 农机化研究. 2018(09)
[5]新型落地红枣收获机的设计[J]. 鲁兵,王旭峰,张攀峰,胡灿. 农机化研究. 2017(12)
[6]一种气吸式红枣捡拾收获机的研制[J]. 党凯锋,张鹏霞,杨震,曹希凡. 农产品加工. 2017(16)
[7]步行式甘薯碎蔓还田机的设计与试验[J]. 吴腾,胡良龙,王公仆,胡志超,严伟,王冰. 农业工程学报. 2017(16)
[8]基于EDEM-CFD耦合的内充气吹式排种器优化与试验[J]. 韩丹丹,张东兴,杨丽,崔涛,丁友强,卞晓慧. 农业机械学报. 2017(11)
[9]内充气吹式玉米排种器工作性能EDEM-CFD模拟与试验[J]. 韩丹丹,张东兴,杨丽,李克鸿,张天亮,王云霞,崔涛. 农业工程学报. 2017(13)
[10]新疆林果业机械化发展现状调研与对策研究[J]. 朱占江,裴新民,李源,杨莉玲,李忠新,马文强. 中国农机化学报. 2017(04)
硕士论文
[1]气吹式落地红枣捡拾装置设计与试验[D]. 潘俊兵.石河子大学 2018
[2]工程吸扫车高效除尘系统研究[D]. 陈欢.长安大学 2018
[3]电动自走式落地红枣清扫捡拾机的设计与试验研究[D]. 鲁兵.塔里木大学 2017
[4]气吸式红枣捡拾机的结构参数优化及试验分析[D]. 孙鸣仪.塔里木大学 2016
[5]统收式采棉机气力输送系统的设计及其动力学研究[D]. 杨红杰.石河子大学 2014
[6]气吸式红枣收获机设计与试验研究[D]. 史高昆.塔里木大学 2014
本文编号：2941019
【文章来源】：塔里木大学新疆维吾尔自治区
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
红枣收获作业目前我国红枣收获作业方式仍采用以人工或半机械化作业为主的作业方式，整个生
滴?鳎?渲幸云??胶煸婕袷盎?档难芯烤佣唷Ｄ壳捌??胶煸婕袷盎?械主要存在因分离除杂装置堵塞影响作业效果、收获后的红枣含杂率高和样机功耗较大等问题，并且气吸式红枣捡拾机械的研究主要以样机设计和田间试验为主，对红枣气力输送过程的研究和样机关键部件的参数优化研究较少。1.2.1机械式红枣收获机械研究现状2007～2009年期间，由新疆农垦科学院机械装备研究所研制的机械振动式林果采收机[11]。该机采用机械振动原理实现树上红枣脱落作业，主要由钳式振动头、振动头悬挂叉、推拉液压油缸、伸缩支臂、主梁架等组成（图1-2）。该机工作时，钳式振动头夹持树干，然后由液压马达驱动钳式振动头内的偏心振动机构振动，振动传导到树干使树上红枣脱落。该机对红枣、沙枣的试验效果较好，但需提前在树下铺置集果网或集果装置。1.钳式振动头2.振动头悬挂叉3.推拉液压油缸4.伸缩支臂5.主梁架6.油箱7.配重8.传动轴9.左右侧面支架10.支撑液压油缸11.套管12.纵向液压油缸13.液压马达14.夹钳开闭液压油缸图1-2机械振动式林果采收机结构图2014年，石河子大学坎杂研制的自走式矮化密植红枣收获机[12-14]。该机由机架、自走式底盘、激振装置、输送装置、集果装置、清选装置、集果箱和液压系统等组成（图1-3）。该机工作时，收获机骑跨在枣树上行走，红枣在树枝传递的激振力作用下，产生惯性力，当惯性力大于红枣的果柄拉断力时，红枣掉落在集果输送装置上，并将其输送到顶部。经过清选装置的作用，红枣与杂质分离，最后输送到集果箱，完成收获任务。但因目前红枣种植模式斑杂，大部分枣园种植模式并不符合该机的作业要求。2
塔里木大学硕士学位论文第1章引言1.升降油缸2.扶枝器3.座椅4.振荡马达5.激振装置6.发动机7.油箱8.输送装置9.风机10.机架图1-3自走式矮化密植红枣收获机结构图2017年，塔里木大学鲁兵等研制了一种新型落地红枣收获机[15,16]。该机主要由清扫装置、传动机构、仿形铲枣装置、风机、红枣输送管、集枣箱和机架等组成（图1-4）。该机工作原理是利用“V”型清扫装置先将落地红枣聚集，然后经仿形铲枣装置将红枣铲起，仿形铲枣装置设计有筛杂间隙，可将杂物筛出，最后利用吸枣装置将铲起的红枣吸入集枣箱中。该机清扫装置通过一对排列成“V”型的清扫辊刷可将落地红枣聚集成约为1m的红枣带，以方便落地红枣的收集。试验表明当清扫辊刷张角为90°，转速140r/min，机具前进速度0.4m/s时，工作效率可达413kg/h，清选率约为93.6%，损伤率约为2.1%。该机结构紧凑，作业效率高，但适用于较为平坦地面作业，对地面平整程度要求高，作业耗工较大，需使用大功率风机，前端清扫刷易磨损，在作业时需人工推动机具前进，耗费较大人力。1.调整轮2.清扫装置3.调整轮调节手轮4.机架5.传动机构6.电启动装置7.风机8.手推扶杆9.集枣箱10.行走轮11.柴油机12.红枣输送管13.仿形铲枣装置图1-4新型落地红枣收获机结构示意图1.2.2气力式红枣收获机械研究现状目前气力式红枣收获机械的研究主要为气吸式和气吹式两种，主要针对成熟期的红枣进行收获，成熟期红枣相比脆熟期红枣水分含量较少，落地不易损伤便于收获。目前我国还没有针对鲜食枣类的气力式收获机械。3
【参考文献】：
期刊论文
[1]气力式矮密栽培红枣捡拾机研制[J]. 张学军,白圣贺,靳伟,袁盼盼,于蒙杰,鄢金山,张朝书. 农业工程学报. 2019(12)
[2]可移动式轻简化红枣除杂机的研制[J]. 杨丙辉,闫树军,赵劲飞,陈光,廖结安. 果树学报. 2019(07)
[3]间作模式下小麦联合收获机清选装置CFD-DEM气固耦合仿真与试验验证[J]. 张克平,樊宏鹏,孙步功,柴强. 干旱地区农业研究. 2019(01)
[4]气吹式落地红枣捡拾装置的设计与运动仿真[J]. 潘俊兵,刘玉冬,丁凯,张志元,付威. 农机化研究. 2018(09)
[5]新型落地红枣收获机的设计[J]. 鲁兵,王旭峰,张攀峰,胡灿. 农机化研究. 2017(12)
[6]一种气吸式红枣捡拾收获机的研制[J]. 党凯锋,张鹏霞,杨震,曹希凡. 农产品加工. 2017(16)
[7]步行式甘薯碎蔓还田机的设计与试验[J]. 吴腾,胡良龙,王公仆,胡志超,严伟,王冰. 农业工程学报. 2017(16)
[8]基于EDEM-CFD耦合的内充气吹式排种器优化与试验[J]. 韩丹丹,张东兴,杨丽,崔涛,丁友强,卞晓慧. 农业机械学报. 2017(11)
[9]内充气吹式玉米排种器工作性能EDEM-CFD模拟与试验[J]. 韩丹丹,张东兴,杨丽,李克鸿,张天亮,王云霞,崔涛. 农业工程学报. 2017(13)
[10]新疆林果业机械化发展现状调研与对策研究[J]. 朱占江,裴新民,李源,杨莉玲,李忠新,马文强. 中国农机化学报. 2017(04)
硕士论文
[1]气吹式落地红枣捡拾装置设计与试验[D]. 潘俊兵.石河子大学 2018
[2]工程吸扫车高效除尘系统研究[D]. 陈欢.长安大学 2018
[3]电动自走式落地红枣清扫捡拾机的设计与试验研究[D]. 鲁兵.塔里木大学 2017
[4]气吸式红枣捡拾机的结构参数优化及试验分析[D]. 孙鸣仪.塔里木大学 2016
[5]统收式采棉机气力输送系统的设计及其动力学研究[D]. 杨红杰.石河子大学 2014
[6]气吸式红枣收获机设计与试验研究[D]. 史高昆.塔里木大学 2014
本文编号：2941019
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/zaizhiyanjiusheng/2941019.html
教材专著
