拨杆喂入式菠萝采收机构设计与试验

作     者：刘天湖 程一丰 李加仪 陈思远 赖嘉上 刘莹 齐龙 杨秀丽 LIU Tianhu;CHENG Yifeng;LI Jiayi;CHEN Siyuan;LAI Jiashang;LIU Ying;QI Long;YANG Xiuli

作者机构：华南农业大学工程学院广州510642 

出 版 物：《农业工程学报》 (Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering)

年 卷 期：2023年第39卷第19期

页      面：27-38页

核心收录：

学科分类：1202[管理学-工商管理] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 0828[工学-农业工程] 08[工学] 0706[理学-大气科学] 0802[工学-机械工程] 0901[农学-作物学] 0811[工学-控制科学与工程] 0702[理学-物理学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52175229) 广东省农业科技创新十大主攻方向“揭榜挂帅”项目(2022SDZG03) 

主　　题：农业机械 收获 试验 菠萝 仿真 

摘      要：为解决菠萝采收效率低、成本高等问题,该研究根据菠萝果实的几何特征和花萼结合处易折断、茎秆较脆等生物学特性设计了一种拨杆喂入式菠萝采收机构,分析了影响收获效率的主要因素,包括:拨禾轮半径、拨禾轮转速、履带行走机的前进速度等,并确定了关键部件的结构和运动参数。在对菠萝果实与茎秆分离的运动学和动力学分析的基础上,确定了菠萝果实在花萼与茎秆连接处或在靠近花萼的茎秆处断裂的力学依据,其中成熟度较高时,菠萝花萼处的脱落区结合强度较小,受切应力作用而断裂;成熟度较低时,茎秆较细处因弯曲过大而断裂。建立采收过程的多体运动学仿真模型,分析了收获过程中菠萝植株的力学和动力学特征,求解不同运动情况下拨杆接触果实时的接触力峰值。两因素五水平正交台架试验表明,菠萝收获效果最佳的参数组合为前进速度0.4 m/s、拨禾轮转速22.8 r/min。最优参数组合的田间试验结果表明:拨杆喂入式菠萝收获机进行收获作业时工作顺畅,采收后的植株生长状态良好;菠萝果实收获成功率为84%,损伤率为9.53%,综合评价指标为85.94%。研究结果可为菠萝采收机械的研究提供参考。