針對胡蘿卜聯(lián)合收獲過程中對頂切割裝置作業(yè)后胡蘿卜損傷率高、切凈率低等問題,設計了一種單圓盤對頂切割裝置,并闡述了其主要結構及工作原理。在統(tǒng)計分析胡蘿卜基本物理特性的基礎上,通過理論計算確定了斜拉式導向齊平對頂機構的兩對齊基板間距、拉齊區(qū)長度和對齊基板斜邊角度等主要結構參數(shù),達到胡蘿卜莖葉精準拉齊的目的。以螳螂前肢脛節(jié)曲線為原型,將擬合優(yōu)化后的曲線形狀應用至圓盤動割刀和直割刀刃口上,構建切割機構-胡蘿卜莖葉力學模型,分析其滿足胡蘿卜被高效切斷的條件。對圓盤割刀進行運動學分析,建立圓盤割刀前進方向的運動學模型,確定影響裝置工作性能的因素為胡蘿卜輸送速度和圓盤割刀轉(zhuǎn)速。以胡蘿卜收獲機夾持輸送皮帶輪轉(zhuǎn)速（胡蘿卜輸送速度）和圓盤割刀轉(zhuǎn)速為試驗因素,以胡蘿卜根莖損傷率、莖葉切凈率、切割平整度為試驗指標,進行了二因素五水平二次正交旋轉(zhuǎn)組合試驗,通過對試驗結果進行分析優(yōu)化,確定最佳參數(shù)組合。結果表明,當胡蘿卜收獲機夾持輸送皮帶輪轉(zhuǎn)速為113 r/min、圓盤割刀轉(zhuǎn)速為156 r/min時,對頂切割裝置性能最優(yōu),此時胡蘿卜損傷率均值為0.53%、切凈率均值為95.41%、平整度均值為94.10%。對優(yōu)化... 

【文章來源】：農(nóng)業(yè)機械學報. 2020,51(09)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

單圓盤對頂切割裝置工作示意圖

如圖4a所示，導向齊平對頂機構由對齊左基板、對齊右基板、對齊皮帶和對齊皮帶輪組成。在兩對齊基板和夾持輸送皮帶配合作用下拉齊胡蘿卜莖葉，與此同時對齊皮帶將胡蘿卜莖葉聚集束緊。其結構參數(shù)主要包括兩對齊基板最小間距l(xiāng)、拉齊區(qū)長度L、右對齊基板斜邊角度θ和對齊基板與夾持輸送皮帶距離l0。如圖4b所示，導向齊平對頂機構結構參數(shù)主要與所夾持的胡蘿卜物理參數(shù)有關，兩對齊基板間距過大，切割時易損傷根莖，間距過小，胡蘿卜無法順利運輸至切割區(qū)[17-18]，其設計應滿足l>d。根據(jù)胡蘿卜物理特性可知，胡蘿卜莖果結合部直徑d為9.04～14.21 mm。設計兩對齊基板最小間距l(xiāng)=15 mm。為保證胡蘿卜莖葉逐漸聚緊進入拉齊區(qū)，同時減少拐角處胡蘿卜碰撞損傷，設計拉齊傾斜角即對齊右基板斜邊角度θ=15°。

根據(jù)仿生學理論，以螳螂前肢為原型，通過提取螳螂脛節(jié)外輪廓曲線，將鋸齒狀曲線應用于動、定割刀刃上，以期達到割刀高效切割效果。將螳螂前肢樣品置于體式顯微鏡下觀察，所得輪廓結構如圖5a所示。對圖5a前肢脛節(jié)使用Matlab軟件中高斯濾波函數(shù)命令消除原始圖像噪聲，其次采用Sobel算法對圖像進行邊緣檢測，使用非極大值抑制函數(shù)命令抑制除去最大值之外所有梯度值，最后使用滯后閾值處理命令設置上閾值120、下閾值100，完成螳螂前肢脛節(jié)邊緣提取，所得輪廓曲線清晰完整，如圖5b所示，與原圖對比基本一致。為保證割刀快速高效切割胡蘿卜莖葉，選取螳螂前肢脛節(jié)切割齒中主切割齒進行曲線擬合優(yōu)化，依據(jù)曲線連續(xù)性原則，將曲線按照x軸單調(diào)性分為曲線1和曲線2，使用Origin軟件分別對兩條曲線進行三次項方程式擬合，擬合后曲線如圖6所示，曲線1和曲線2的擬合方程為

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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