【摘要】：水果產(chǎn)業(yè)是我國(guó)的重要支柱產(chǎn)業(yè),我國(guó)水果產(chǎn)量和出口量均居世界前列。消費(fèi)者對(duì)柑橘、蘋(píng)果等水果的需求量不斷增加,水果已經(jīng)成為消費(fèi)者日常生活中不可或缺的消費(fèi)品。果枝修剪是果園管理中重要的環(huán)節(jié),對(duì)水果產(chǎn)量具有重要影響。傳統(tǒng)的果園修剪機(jī)修剪效率低、修剪繁瑣、功能單一。果樹(shù)修剪工作難、勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低的問(wèn)題一直困擾著果農(nóng)。因此,研制高效率的果樹(shù)修剪機(jī)勢(shì)在必行。針對(duì)當(dāng)前柑橘隔年交替結(jié)果種植模式,需要對(duì)柑橘果樹(shù)進(jìn)行整行齊切作業(yè),為了提高修剪效率,提高水果產(chǎn)量,完善果園管理環(huán)節(jié),節(jié)省人力物力。結(jié)合大型標(biāo)準(zhǔn)化果園果樹(shù)的種植特點(diǎn),設(shè)計(jì)了一種適用于平地或緩坡地形的形狀可調(diào)雙邊齊切柑橘修剪機(jī),用拖拉機(jī)提供修剪和牽引動(dòng)力,實(shí)現(xiàn)對(duì)整行柑橘果樹(shù)進(jìn)行較高效率的齊切作業(yè)。工作與結(jié)論如下:1)對(duì)修剪機(jī)的切割器進(jìn)行了修剪力學(xué)特性分析:選擇圓盤(pán)鋸片作為修剪切割器,在枝條直徑、進(jìn)給速度、鋸片參數(shù)一定的情況下,探究不同鋸片轉(zhuǎn)速對(duì)柑橘枝條修剪扭矩、功率和修剪斷面質(zhì)量的影響。通過(guò)試驗(yàn)分析,篩選出了切割器最佳修剪轉(zhuǎn)速:外徑300 mm圓鋸片轉(zhuǎn)速選擇2200 r/min,外徑500 mm鋸片轉(zhuǎn)速選擇1500 r/min。在修剪轉(zhuǎn)速確定的條件下,對(duì)不同直徑的柑橘枝條進(jìn)行鋸切試驗(yàn),各枝條修剪斷面符合交替結(jié)果修剪要求,驗(yàn)證了修剪參數(shù)的可行性,為修剪機(jī)方案研究提供設(shè)計(jì)依據(jù)。2)對(duì)修剪機(jī)的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì):借鑒國(guó)內(nèi)外修剪機(jī)研究現(xiàn)狀及修剪方法,結(jié)合柑橘交替結(jié)果修剪要求,提出了空間可調(diào)雙邊齊切修剪方案。結(jié)合已定的空間可調(diào)雙邊齊切方案,對(duì)方案進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化,確定出選用大、中馬力拖拉機(jī)作為修剪動(dòng)力,修剪作業(yè)速度為3 km/h,設(shè)計(jì)了整機(jī)參數(shù)和總體構(gòu)成,闡述了其工作原理。3)對(duì)修剪機(jī)的關(guān)鍵零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì):設(shè)計(jì)了修剪臂裝置,對(duì)鋸片修剪切割過(guò)程進(jìn)行了理論分析,運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)修剪臂裝置進(jìn)行了仿真分析驗(yàn)證。運(yùn)用ANSYS/wb軟件對(duì)修剪鋸片、鋸片旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行了靜力學(xué)分析和驗(yàn)證,確保其滿(mǎn)足工作強(qiáng)度要求;對(duì)修剪鋸片、鋸片旋轉(zhuǎn)軸、修剪臂進(jìn)行了自由模態(tài)仿真分析,得出其固有頻率,并與激振頻率進(jìn)行比較,避免共振的發(fā)生,確保修剪安全性。通過(guò)對(duì)修剪臂形狀變化規(guī)律進(jìn)行Adams/view運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真,檢驗(yàn)了修剪臂形狀變化的可行性和修剪臂形狀變化對(duì)樹(shù)形修剪要求的符合程度。設(shè)計(jì)了空間調(diào)節(jié)移動(dòng)裝置,實(shí)現(xiàn)修剪臂裝置上下和左右的空間移動(dòng)功能,對(duì)空間調(diào)節(jié)移動(dòng)裝置進(jìn)行了理論分析與選型,確保其滿(mǎn)足強(qiáng)度要求和預(yù)定功能。4)對(duì)修剪機(jī)的傳動(dòng)路線(xiàn)進(jìn)行了設(shè)計(jì):為了實(shí)現(xiàn)修剪機(jī)的空間可調(diào)修剪功能,解決修剪臂在空間移動(dòng)和形狀變化過(guò)程中動(dòng)力傳遞的問(wèn)題,設(shè)計(jì)了液壓傳動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng),選擇與修剪機(jī)動(dòng)力相匹配的液壓和機(jī)械傳動(dòng)部件。5)對(duì)雙邊齊切柑橘修剪機(jī)進(jìn)行了試制與功能驗(yàn)證:功能驗(yàn)證得出,修剪機(jī)修剪效果良好,修剪效率為14~18棵/min,修剪機(jī)可以直觀修剪出預(yù)定樹(shù)形,修剪整齊度較好。修剪機(jī)的修剪效果基本符合柑橘交替結(jié)果農(nóng)藝修剪要求,提高了修剪效率,滿(mǎn)足設(shè)計(jì)目標(biāo)。
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：S224
【圖文】：

陵山區(qū)果園作業(yè)機(jī)械，丘陵山地果園地形復(fù)雜，手工修剪為修剪機(jī)械，在果園機(jī)械化方面整體水平低。對(duì)于平地或緩化程度較低，修剪機(jī)械多為小型化修剪機(jī)械，大型高效率了我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展（李樹(shù)江等 2019）。近年來(lái)，務(wù)工的青壯年不斷增多（廖文梅等 2019），農(nóng)村留守人村勞動(dòng)力日益減少，人工成本高，生產(chǎn)率低，柑橘產(chǎn)前、阻礙了我國(guó)柑橘種植產(chǎn)業(yè)的發(fā)展（吳景和祁春節(jié) 2018）。樹(shù)大小年結(jié)果現(xiàn)象十分常見(jiàn)，柑橘大年結(jié)果，產(chǎn)量增加但產(chǎn)量降低且品質(zhì)下降，從而造成柑橘的大量浪費(fèi)和市場(chǎng)供柑橘隔年交替結(jié)果模式，即加強(qiáng)對(duì)枝條的修剪管理，使柑通過(guò)水肥管理，增加果樹(shù)養(yǎng)分，使柑橘果樹(shù)在結(jié)果年多結(jié)式具有簡(jiǎn)化優(yōu)質(zhì)和現(xiàn)代化省力的優(yōu)點(diǎn)，可以有效減少浪費(fèi)柑橘種植大力示范和推廣的種植模式。因此，針對(duì)當(dāng)下柑景，為了提高柑橘果樹(shù)機(jī)械化修剪水平，降低修剪成本，提持續(xù)發(fā)展（羅錫文等 2016），研究安全高效率的果樹(shù)修剪

國(guó)外修剪機(jī)械的機(jī)械化和智能化水平較剪機(jī)械，修剪水平遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi)修剪水平（盛玲地域小、地形復(fù)雜等因素，日韓地區(qū)的修剪機(jī)工修剪受到修剪高度的限制，日本設(shè)計(jì)研制了剪的問(wèn)題。為了解決手動(dòng)修剪勞動(dòng)強(qiáng)度高的問(wèn)剪機(jī)，比較著名的有日本的小松、ARS（愛(ài)麗而成。日本已研究出包括行走式、履帶式、移車(chē)輛具有自調(diào)平衡和爬坡功能，履帶式車(chē)輛具輛可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境移動(dòng)作業(yè)（唐果 2018）山地居多，果園大部分分布在坡地或丘陵地帶型獨(dú)立式或拖拉機(jī)改裝修剪機(jī)在德意國(guó)家普遍通過(guò)數(shù)據(jù)分析與處理，修剪機(jī)可以精確導(dǎo)航效果，適應(yīng)不同的作業(yè)情況。2014 年，意大機(jī)具有整株幾何修剪的功能，修剪范圍大，作地形的成排果樹(shù)修剪（Alberto 2014）。

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