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偏心式林果振动采收机的设计及试验研究

偏心式林果振动采收机的设计及试验研究

作者：王长勤南京林业大学

学位级别：硕士

采收作业是林果生产的重要环节。为提高林果采收效率，降低采收成本，针对我国果园矮化密植模式下作业空间小的特点，研究了偏心式林果振动采收机。采用模型简化的方法，建立了采收机-果树系统动力学模型以及果实振动动力学模型，导出... 详细信息

采收作业是林果生产的重要环节。为提高林果采收效率，降低采收成本，针对我国果园矮化密植模式下作业空间小的特点，研究了偏心式林果振动采收机。采用模型简化的方法，建立了采收机-果树系统动力学模型以及果实振动动力学模型，导出了树干振动位移、速度、加速度、振幅、相位差、果实惯性力以及采收机功率的表达式，结果表明：振动系统稳态响应的位移、速度、加速度均呈周期性变化;影响果实振动脱落的主要因素有激振频率和振幅，频率越高或者振幅越大，惯性力的幅值越大，激振效果越好;采收机所消耗的功率与频率的三次方和振幅的一次方成正比关系。设计并分析了偏心式林果振动采收机的关键部件。所设计偏心块的质量矩为1.2kg m，激振部件配套功率为2.2kW;激振力最大为14kN。偏心块在单片、双片重合90°以及双片完全重合的工作状态下都具有足够的强度和刚度以及良好的动态特性。设计了采收机夹持机构，采用平行杠杆式结构，夹持机构夹紧力大小设计3000N，夹持直径90～190mm。设计了采收机振动头悬臂以及振动头升降机构用于调节振动头高度以及伸出长度等。设计了基于PLC和组态软件的采收机控制系统，上位机由触摸屏和MCGS组态监控软件组成，实现采收参数的设定、显示，采收方案选择以及报警等;下位机采用西门子S7-200系列可编程逻辑控制器(PLC)，实现采收机开关控制以及采收参数采集等，上位机与下位机通过RS232/485串口通讯。结果表明：系统满足设计要求、界面友好、运行可靠、操作方便。利用采收机样机对核桃进行采收试验研究，结果表明：1）激振频率对树干全振幅和果实采净率具有显著性影响(p=0.05)，激振频率20Hz时树干全振幅和采净率达到最大值，分别为8.83mm和92.6%;2）建立了激振频率f与采净率Pr的多项式回归模型;3）落果和树干夹持处未见损伤，但激振频率越大，夹持处痕迹越明显，建议控制激振频率于19Hz至20Hz之间，平均采净率约达到89.5%～92.6%。

关键词：偏心式林果振动采收机动力学模型控制系统采收试验

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国外果树振动采收机

新疆农机化 2004年第3期 54-54,56页

作者：吐鲁洪阿依木妮莎杜英新疆农科院农机化所新疆乌鲁木齐830091 博州电大农机校

介绍了国外气力式和机械式振动采收机的结构及工作原理,对机械振动采收机部件作了详细介绍。

关键词：果树振动采收机气力式机械式结构工作原理

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履带式高地隙油茶果振动采收机设计与试验

农业机械学报 2022年第7期53卷 113-121页

作者：杜小强宁晨贺磊盈钱寅张国凤姚小华浙江理工大学机械与自动控制学院杭州310018 浙江省种植装备技术重点实验室杭州310018 中国林业科学研究院亚热带林业研究所杭州310018

针对油茶人工采收效率低,劳动力成本大,且油茶果成熟期短、花果同期等问题,设计了可实现连续振动落果和收集的履带式高地隙油茶果振动采收机。采收机采用骑跨式车架沿油茶树种植行行走,利用曲柄摇杆机构驱动多排阵列的指排杆按照一定的... 详细信息

针对油茶人工采收效率低,劳动力成本大,且油茶果成熟期短、花果同期等问题,设计了可实现连续振动落果和收集的履带式高地隙油茶果振动采收机。采收机采用骑跨式车架沿油茶树种植行行走,利用曲柄摇杆机构驱动多排阵列的指排杆按照一定的运动轨迹对树冠两侧同时击打作业,落果通过收集板汇集后输送到果箱。根据击打轨迹对采收机击打装置的曲柄摇杆机构进行设计,并用ADAMS软件验证指排架运动轨迹。通过ANSYS软件对击打装置机架和采收机车架进行有限元模态分析,获得其前6阶固有频率,确定其不会发生共振。为接收振动掉落的油茶果,设计了高低错落分布的收集板,不仅能接收落果,且能顺利避开树干,实现整机在运动中完成振动落果和收集作业。最后,加工装配振动采收机样机,在击打液压马达转速为360 r/min条件下进行油茶林地整机试验,试验结果表明,油茶果采收率为87.56%,花苞掉落率为25.86%,满足油茶果采收要求。

关键词：油茶果振动采收机高地隙果实采收率花苞掉落率

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果树力学性能的试验研究

江苏农业科学 2015年第4期43卷 381-383页

作者：张敏敏王春耀王学农瞿维吕梦露新疆大学机械工程学院新疆乌鲁木齐830047 新疆农业科学院农业机械化研究所新疆乌鲁木齐830091

研究果树的力学性能可为振动式果品采收机的设计提供必要的理论依据。本研究通过阻尼振动试验得到果树振动曲线,分析研究曲线的对数衰减率、树木的阻尼系数以及振动规律;借助于电子万能材料试验机测得载荷-位移曲线图,求得果树在不同直... 详细信息

研究果树的力学性能可为振动式果品采收机的设计提供必要的理论依据。本研究通过阻尼振动试验得到果树振动曲线,分析研究曲线的对数衰减率、树木的阻尼系数以及振动规律;借助于电子万能材料试验机测得载荷-位移曲线图,求得果树在不同直径下的弯曲弹性模量和刚度。结果显示:当果树的平均含水率为31.25%,果树的直径从16 mm增加到37 mm时,果树的阻尼系数从164 m/N增加到2 379 m/N,弯曲弹性模量从5.7 GPa增加到18.4 GPa,刚度值从230 N/mm增加到734 N/mm,树干阻尼振动周期为0.3 s。结果表明,随着果树直径的减小,即沿着树木高度方向,阻尼逐渐减小,振动幅度逐渐增大,弹性模量逐渐减小,果树的刚度变小;在果树的近地端,树木材质偏向于线弹性材料,在远地端,偏向于柔性材料。

关键词：果树阻尼系数弹性模量黏弹性振动采收机