【摘要】：紅棗(jujube)是我國(guó)廣泛種植的特色林果,其種植面積和產(chǎn)量均占全世界的99%。近年來(lái)新疆紅棗種植面積不斷增加,人工采收紅棗效率低、成本高等問(wèn)題已成為制約新疆紅棗產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的瓶頸,亟待研發(fā)紅棗機(jī)械化采收機(jī)具。本文在對(duì)國(guó)內(nèi)外林果機(jī)械化收獲現(xiàn)狀研究分析的基礎(chǔ)上,針對(duì)傳統(tǒng)的樹(shù)冠強(qiáng)迫振動(dòng)方法作業(yè)過(guò)程中,采收效果差及傷樹(shù)(棗)率高等問(wèn)題,提出一種將自激振動(dòng)理論與力補(bǔ)償理論相結(jié)合的振動(dòng)采收方式,并設(shè)計(jì)出一種基于自激振動(dòng)力補(bǔ)償?shù)募t棗采收裝置,擬提高振動(dòng)采收效果,降低紅棗與果樹(shù)的損傷。本文的主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面:(1)紅棗種植模式調(diào)研與物料特性測(cè)試。紅棗的種植模式與物料特性是確定采收裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)與工作參數(shù)的基礎(chǔ)。通過(guò)田間調(diào)研,對(duì)新疆矮化密植紅棗的種植模式進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析,分別得到了2年生棗樹(shù)與5年生棗樹(shù)的平均株距與平均行距,測(cè)得棗樹(shù)的樹(shù)冠直徑、樹(shù)高以及最低分枝高度;并對(duì)紅棗物料特性進(jìn)行測(cè)試得到了紅棗的三軸尺寸以及單粒質(zhì)量。(2)動(dòng)態(tài)特性傳遞研究。首先對(duì)動(dòng)態(tài)傳遞進(jìn)行了理論分析,建立了紅棗動(dòng)態(tài)傳遞模型,分析其頻率和振幅與采收效果的關(guān)系。在動(dòng)態(tài)傳遞理論分析的基礎(chǔ)上,針對(duì)棗樹(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性傳遞試驗(yàn),通過(guò)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)調(diào)節(jié)不同的振動(dòng)位移和振動(dòng)頻率針對(duì)棗樹(shù)不同側(cè)枝進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn),在設(shè)定振動(dòng)頻率范圍內(nèi),分析得到棗樹(shù)枝上各測(cè)試點(diǎn)在14Hz、16Hz以及18Hz出現(xiàn)加速度峰值,即棗樹(shù)一階固有頻率為14Hz,二階固有頻率為16Hz,三階固有頻率為18Hz,此時(shí)動(dòng)態(tài)傳遞效果越明顯。(3)紅棗采收裝置設(shè)計(jì)。依據(jù)矮化密植紅棗種植模式以及前期試驗(yàn)研究,確定了紅棗采收裝置的總體結(jié)構(gòu)和工作原理,對(duì)關(guān)鍵零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)和理論分析。通過(guò)對(duì)激振裝置主要運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析,獲得了撥桿滾筒的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,并計(jì)算出撥桿滾筒需要力補(bǔ)償控制系統(tǒng)進(jìn)行激振力補(bǔ)償?shù)呐まD(zhuǎn)角度閾值為19.4°,并根據(jù)力補(bǔ)償控制系統(tǒng)的要求設(shè)計(jì)了電控系統(tǒng)。(4)試驗(yàn)裝置仿真分析。對(duì)試驗(yàn)裝置的關(guān)鍵零部件進(jìn)行了有限元仿真分析,得到了關(guān)鍵零部件在試驗(yàn)過(guò)程中的等效應(yīng)力與總變形,通過(guò)校核驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的合理性,并根據(jù)分析得到的受力集中和變形量大的部位,提出了優(yōu)化改進(jìn)意見(jiàn)。(5)紅棗采收裝置臺(tái)架試驗(yàn)。以小車(chē)前進(jìn)速度,激振頻率和角度閾值為影響因素,采用三因素五水平二次回歸旋轉(zhuǎn)正交組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法,對(duì)紅棗采收裝置進(jìn)行了臺(tái)架試驗(yàn),建立了響應(yīng)指標(biāo)的回歸方程,并得到了試驗(yàn)裝置的最佳工作參數(shù):小車(chē)前進(jìn)速度0.4m/s,激振頻率14Hz,角度閾值25°,與實(shí)測(cè)值誤差較小,滿(mǎn)足采收需求。
【圖文】：

振動(dòng)式、樹(shù)冠振動(dòng)式和樹(shù)干振動(dòng)（抱搖、撞擊）、氣吸）振動(dòng)收獲研究氣吹式和氣吸式兩種，主要適于收獲黑加侖、柑大功率風(fēng)機(jī)產(chǎn)生高速氣流經(jīng)采收部件作用于果樹(shù)大于果柄拉斷力時(shí)使果實(shí)與果柄分離。氣吸式行拖拽后使其與果柄分離，通過(guò)輸送管道或輸送出一種氣吸式原理的林果采收機(jī)并針對(duì)柑橘進(jìn)驗(yàn)表明當(dāng)使用脫落劑使柑橘與枝干的連接力小為 20t/h[15]。Coppoc 等人研制出一種采用氣力柑橘進(jìn)行采收試驗(yàn)（如圖 1-1），試驗(yàn)結(jié)果表明于 22.2N，柑橘的分離率可以達(dá)到 97%以上[16]。ia 柑橘進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá) 4 個(gè)收獲季的采收試驗(yàn)，當(dāng)果好，采收效率達(dá)到 50%-100%，約為 29-41t/h，可達(dá)到 90%-95%[17]。Sumner 等人通過(guò)氣力式振行了采收試驗(yàn)，采收效率達(dá)到 90%以上，但損

實(shí)現(xiàn)果枝分離。研制出一種可變偏心質(zhì)量的基于樹(shù)干振動(dòng)收獲機(jī)并對(duì)動(dòng)和關(guān)閉時(shí)的最大振動(dòng)位移比穩(wěn)態(tài)時(shí)大 2-5 倍，，通過(guò)設(shè)計(jì)可以消除采收過(guò)程中的過(guò)度振動(dòng)，降低樹(shù)采收過(guò)程中 4 臺(tái)采用不同抱搖方式的收獲機(jī)對(duì) Hamlin 和 Valenci收獲季的振動(dòng)采收試驗(yàn)以評(píng)價(jià)四種樹(shù)干振動(dòng)模式的有效線(xiàn)性和多方位振動(dòng)對(duì)噴施了脫落劑的柑橘進(jìn)行采收，encia 柑橘，使用脫落劑后對(duì)其進(jìn)行采收其采收率都收率增長(zhǎng)了 26%，Valencia 柑橘采收率增長(zhǎng)了 17%[20]動(dòng)原理的收獲機(jī)并對(duì)柑橘果樹(shù)進(jìn)行了采收試驗(yàn)，通過(guò)試 50mm，振動(dòng)頻率 6-10Hz 時(shí)采凈率最佳，同時(shí)采凈率0%[21]。Blanco-Roldán 等人采用樹(shù)干振動(dòng)收獲機(jī)對(duì)油橄0s 時(shí)采收率達(dá)到 90%以上[22]。Peterson 采用基于抱搖式的櫻桃進(jìn)行了采收試驗(yàn)（如圖 1-2），試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)使用多高 5%以上[23]。
【學(xué)位授予單位】：石河子大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：S225.93

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2608353