本文以蘋果樹修剪設備的關(guān)鍵部件圓鋸片為研究對象,為探究鋸片在鋸切蘋果枝條過程中的受力規(guī)律,設計搭建了枝條鋸切試驗臺并依托ABAQUS軟件為基礎(chǔ)構(gòu)建了合理的枝條鋸切模型。鋸切試驗臺可模擬蘋果枝條修剪過程中鋸片的受力狀態(tài),完成數(shù)據(jù)采集與分析,通過單因素試驗與多因素正交試驗,探究了鋸切速度、進給速度、枝條直徑在一定范圍內(nèi)的變化對鋸切力的影響趨勢,并探究不同含水率的枝條對鋸切力的影響。利用ABAQUS軟件對鋸片鋸切蘋果枝條的過程進行了顯式動態(tài)數(shù)值模擬仿真。以文獻為基礎(chǔ),從建模、網(wǎng)格劃分、選擇材料本構(gòu)模型到求解過程進行探索,最終建立了合適的鋸切系統(tǒng)有限元模型。通過實驗與仿真互相對比,印證了實驗結(jié)果的合理性與準確性。通過有限元分析,在鋸切速度20～50m/s、進給速度300～1500mm/s和枝條直徑10～40mm的變化范圍內(nèi),探究了單因素變化對鋸切力的影響趨勢,并利用正交試驗探究了各因素對鋸切力的影響程度。進行多組有限元仿真結(jié)果比對探究最適宜的鋸切參數(shù),最終確定在進給速度900mm/s、鋸切速度50m/s時鋸切力最小,鋸切受力狀況最合理。 

【文章來源】：北京林業(yè)大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【圖文】：

小型往復式修剪設備Figure1.1Mini-typetrimmingequipment

蘋果枝條鋸切力學試驗仿真與探究8圖1.2雙邊齊切柑橘修剪機Figure1.2Bilateralcutcitruspruningmachine國內(nèi)修剪機起步晚，近十年來在設備種類、功能等多個方面進步明顯，但是與國外相比仍然有較大差距，在自動化、高校環(huán)保、安全可靠等方面還有許多問題亟待解決，進步空間還有很大（徐文玉，2017）。不難看出，對于較為高大的果木，國外設計的用以整株幾何修剪的大型設備往往采用圓盤鋸鋸切的方式進行剪枝，這是因為相比于往復切斷和圓盤刀式切割分別存在切割效率低、切割效果差和對作物破壞嚴重的缺點，鋸盤式切割器的優(yōu)點主要有結(jié)構(gòu)簡單、工作平穩(wěn)、可靠性好、適應性強等，在蘋果樹剪枝過程中尤為重要（M.O.Faborode，1987）。木工鋸片橫向鋸切樹枝，具有切口孝平整光滑且不留殘樁、有利于切后愈合等優(yōu)點，同時鋸片鋸切枝條直徑范圍大，符合果樹園藝切口要求。因此，鋸切式剪枝是國內(nèi)外樹木修剪機械的主要發(fā)展方向。但是同時，圓鋸片切割也存在鋸片刀具磨損大的缺點，所以，對蘋果枝條進行力學分析，探究其在鋸切時的力學特性，有利于優(yōu)化蘋果枝條的鋸切參數(shù)，能夠降低鋸切過程的功耗，提高鋸片的使用壽命，同時該研究對于蘋果枝條鋸切設備的研發(fā)與使用也具有重要意義。1.4研究方法與內(nèi)容以國內(nèi)外鋸切機理研究現(xiàn)狀作為基礎(chǔ)，在現(xiàn)有的鋸切機理研究與蘋果枝條力學性能研究的基礎(chǔ)上，設計加工出一臺蘋果枝條的鋸切試驗臺，能夠收集枝條在鋸切過程中的受力情況。針對我國常見蘋果品種的枝條進行研究，以優(yōu)化鋸切力和鋸切刀口質(zhì)量為主要研究目標，分析出不同直徑、含水率、鋸切速度、進給速度等因素對鋸切能耗、鋸斷效果和鋸切力的影響，為蘋果枝條修剪設備的設計研究提供一定的數(shù)據(jù)參考和理論基矗同時，通過查閱文獻資料，全面了解當今林木

蘋果枝條鋸切力學試驗仿真與探究12（c）左右齒(c)Leftandrightteeth圖2.1三種不同齒形Figure2.1Threedifferenttoothshapes不同的齒形使用有不同的用途，梯平齒的鋸片多用于鋁型材、鋁板的切削；平齒一般用于木材、鋁材開槽；左右齒型鋸片便于切斷木質(zhì)纖維，因此多用于木材加工。所以本文試驗使用左右齒鋸片進行。高速木材切削多使用硬質(zhì)合金鋸片進行，該鋸片在結(jié)構(gòu)上較普通圓鋸片多了降聲槽、熱脹槽等結(jié)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)構(gòu)成如圖2.2所示：圖2.2鋸片構(gòu)成Figure2.2Sawbladeconstruction1-合金刀頭；2-基體；3-刃厚；4-基體厚b；5-前角；6-后角；7-橫向前角；8-倒后角；9-頂角；10-側(cè)面向心角；11-外徑；12-內(nèi)徑；13-伸縮縫；14-靜音防振線；15-消音散熱銅釘其中，與切屑接觸的鋸齒面為前刀面，與之相對的面為后刀面，前、后刀面之間的交線即為主刀刃（王雨晨，2019）。刀刃楔角是評價刀具刀刃是否鋒利的標準，其在結(jié)構(gòu)上是前刀面與后刀面間的夾角，一般來說楔角越小，刀刃越鋒利但是強度也越差，楔角越大刀刃越鈍但強度增強。前角γ由前刀面與切削平面垂直基面所圍成，切

【參考文獻】：
期刊論文
[1]探析蘋果樹矮化密植豐產(chǎn)栽培技術(shù)要點[J]. 趙志光.  新農(nóng)業(yè). 2019(24)
[2]農(nóng)業(yè)機械現(xiàn)代化發(fā)展的重要性及發(fā)展策略分析[J]. 徐彬.  吉林農(nóng)業(yè). 2019(17)
[3]蘋果產(chǎn)業(yè)發(fā)展探究[J]. 韓藝.  農(nóng)村.農(nóng)業(yè).農(nóng)民（B版）. 2019(07)
[4]建平縣盛果期蘋果樹整形修剪關(guān)鍵技術(shù)[J]. 高麗凡.  現(xiàn)代農(nóng)村科技. 2019(07)
[5]農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展問題與措施分析[J]. 王建鋒.  農(nóng)家參謀. 2019(10)
[6]果樹枝條修剪機械裝置設備研究進展[J]. 楊振,李建平,楊欣,王鵬飛.  現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技. 2018(19)
[7]天然橡膠機械化采收鋸切功耗影響因素試驗[J]. 張春龍,盛希宇,張順路,高金,袁挺,張俊雄,李偉.  農(nóng)業(yè)工程學報. 2018(17)
[8]帶夾持機構(gòu)的鋸切式蘋果剪枝機設計[J]. 束鈺,耿曉陽,宋月鵬,高東升,柳洪潔,王征.  中國農(nóng)機化學報. 2018(08)
[9]果園機械化技術(shù)應用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 鄭樹娜.  南方農(nóng)機. 2018(14)
[10]蘋果樹整形修剪存在的問題及對策[J]. 王建勛,馬少岐,李海瑞.  現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技. 2018(13)

博士論文
[1]沙柳材切削加工性能研究[D]. 安珍.北京林業(yè)大學 2006

碩士論文
[1]回轉(zhuǎn)式多片鋸灌木切斷機的設計及試驗[D]. 王雨晨.北京林業(yè)大學 2019
[2]速生林高效爬樹修枝機優(yōu)化設計與試驗研究[D]. 田豐碩.山東農(nóng)業(yè)大學 2018
[3]中國蘋果生產(chǎn)成本效益分析[D]. 許志強.西北農(nóng)林科技大學 2015
[4]灌木平茬機的設計及試驗研究[D]. 劉金南.南京林業(yè)大學 2014
[5]基于MATLAB的開槽圓鋸片結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計[D]. 孫迎建.河北工業(yè)大學 2014
[6]基于ANSYS/LS-DYNA的圓鋸片鋸切過程仿真研究[D]. 蔣連瓊.廣西大學 2013
[7]往復切割器式灌木平茬機切割力的研究[D]. 陳誠.北京林業(yè)大學 2011
[8]基于正交實驗的花崗石高效鋸切技術(shù)實驗研究[D]. 李希朝.山東大學 2010
[9]軸類零件軋制有限元數(shù)值模擬[D]. 張慶恒.河北工程大學 2010
[10]花崗石高效鋸切加工技術(shù)實驗研究[D]. 鄭春英.山東大學 2010



本文編號：3282057