【摘要】：柑橘是我國南方的重要水果之一,但是目前柑橘收獲的機(jī)械化水平不高,采收用工量很多,勞動(dòng)強(qiáng)度大,采收成本過高。為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率,降低柑橘的采收成本,本文將對(duì)柑橘振動(dòng)采收進(jìn)行研究。首先通過建模、仿真比較了樹干振動(dòng)和樹冠振動(dòng)兩種柑橘收獲方式。在樹干振動(dòng)中將振動(dòng)收獲系統(tǒng)簡化為拖拉機(jī)、振動(dòng)機(jī)構(gòu)、樹干和果實(shí)四個(gè)部分,建立樹干振動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行數(shù)值分析;在樹冠振動(dòng)中基于直梁橫向受迫振動(dòng)理論和簡諧位移驅(qū)動(dòng)下的單擺擺動(dòng)理論,建立樹冠振動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)數(shù)學(xué)模型我們發(fā)現(xiàn)樹冠振動(dòng)效果的影響因素主要有激振頻率、力的作用點(diǎn)以及果梗長度等。通過比較,發(fā)現(xiàn)樹冠振動(dòng)不但能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)采收,而且工作參數(shù)更易于調(diào)整。因此論文擬選定樹冠振動(dòng)作為接下來的主要內(nèi)容進(jìn)行研究。為了深入分析和仿真柑橘樹冠振動(dòng)采收過程,第三章測試并分析了果柄分離力與拉力角間的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)拉力角對(duì)果柄分離力有顯著影響,并且隨著拉力角增大,果柄分離力會(huì)逐漸降低,結(jié)果表明果柄分離力的臨界值為40N。論文還測量了柑橘樹枝的力學(xué)特性和含水率、密度等物理參數(shù)。第四章基于Ansysworkbench對(duì)樹冠振動(dòng)的簡化模型進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,先通過預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析確定固有頻率范圍,然后利用諧響應(yīng)分析確定樹冠振動(dòng)的理想激振頻率和作用點(diǎn)。仿真結(jié)果表明:果-柄節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力值隨振動(dòng)頻率的增大而增大,在5~6Hz時(shí)達(dá)到最大值,之后開始下降,當(dāng)頻率為4~7Hz時(shí)振動(dòng)效果較好;力的作用點(diǎn)越靠近主枝與果柄的結(jié)點(diǎn),果-柄節(jié)點(diǎn)應(yīng)力值越大,振動(dòng)效果也越好。通過振動(dòng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn):(1)當(dāng)振動(dòng)頻率范圍在4~5Hz時(shí),振動(dòng)效果較好;(2)激振力的作用點(diǎn)靠近果柄與樹枝的節(jié)點(diǎn)時(shí),樹冠振動(dòng)效果更好。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果擬合度較高,這為振動(dòng)頻率等參數(shù)的選擇提供了參考依據(jù)。第五章開發(fā)了一套簡易的樹冠振動(dòng)裝置,用于分析振動(dòng)激勵(lì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)鏈,并根據(jù)分析結(jié)果開發(fā)了一臺(tái)樹冠振動(dòng)收獲試驗(yàn)機(jī)。第六章用樹冠振動(dòng)收獲試驗(yàn)機(jī)在柑橘果園里做了一系列樹冠振動(dòng)試驗(yàn),試驗(yàn)果樹為隨機(jī)選取,試驗(yàn)結(jié)果表明:1)樹枝的直徑會(huì)對(duì)其加速度產(chǎn)生一定的影響,當(dāng)樹枝的直徑明顯較小時(shí),振動(dòng)時(shí)的加速度明顯較大;2)擁有較短果柄的果實(shí)比擁有較長果柄的果實(shí)更容易掉落,當(dāng)果柄較長的果實(shí)脫落時(shí),在掉落時(shí)會(huì)殘留著一段斷裂的果柄;3)振動(dòng)桿的剛度越大,樹枝的加速度就越大;4)加速度沿著作用點(diǎn)往樹枝與果柄的結(jié)點(diǎn)方向變化很小,同時(shí)還發(fā)現(xiàn)果實(shí)的加速度相比于樹枝明顯要小。試驗(yàn)結(jié)果為樹冠振動(dòng)收獲系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置提供了思路。
【圖文】：

氣力式收獲機(jī)

葡萄收獲機(jī)正面與背面圖
【學(xué)位授予單位】：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S225.93

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2642738