本文關鍵詞：釀酒葡萄振動分離機理及裝置的研究

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【摘要】：新疆獨特的光熱和水土條件非常適合葡萄的生長,生產(chǎn)的葡萄具有品質(zhì)好、單產(chǎn)高、營養(yǎng)豐富等特點,具有其他葡萄產(chǎn)區(qū)無法比擬的獨特優(yōu)勢。近年來,新疆依托優(yōu)勢資源進行農(nóng)業(yè)結構調(diào)整,釀酒葡萄種植面積、產(chǎn)量大幅提高,但目前葡萄收獲還完全依靠人工,嚴重阻礙了釀酒葡萄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,迫切需要采收的機械化。以新疆種植面積最大的赤霞珠為研究對象,針對釀酒葡萄多主蔓扇形樹形、長寬葉幕形的生長與管理特點,對振動分離機理進行了研究,獲得了葡萄果-蒂振動分離條件,設計試制出了振動分離裝置,并進行了試驗研究,試驗結果表明振動分離裝置滿足工作要求。研究結果為新疆釀酒葡萄采收機械化奠定了理論和技術基礎。主要研究內(nèi)容及結論：(1)針對新疆釀酒葡萄的多主蔓扇形樹形、高寬單壁直立葉幕形等栽培管理特點進行了研究,獲得了釀酒葡萄種植行距L=3.0～3.3 m,葉幕形高度H2=1.5～2.0m,寬度W=0.8m,修剪高度H1=0.5 m,葡萄串在垂直方向分布范圍為500～1600mm；試驗研究了葡萄果-蒂連接力,確定了果-蒂連接力范圍為5～13N,為裝置外形尺寸設計及葡萄振動分離機理的揭示奠定了基礎。(2)為了研究葡萄振動分離機理,在假設葡萄果粒的主要運動形式為擺動的基礎上,建立了釀酒葡萄果粒振動學模型,分析了葡萄粒運動時受力情況,得到了葡萄果-蒂分離的臨界條件m0A2ω2l'-1cos2ωtF0;搭建了針對單串葡萄的振動分離率測定裝置,進行了正交試驗,試驗結果表明：影響釀酒葡萄分離率顯著因子的主次順序為偏心距離、搖桿長度和電機轉(zhuǎn)速,并在分離率最優(yōu)條件下,結合臨界條件獲得了單串葡萄振動時果-蒂分離的頻率范圍為2.11～3.69Hz、葡萄穗梗處的振幅為169.8mm,為振動分離裝置工作參數(shù)設定提供了依據(jù)。(3)在獲得單串葡萄振動時果-蒂分離的頻率和振幅的基礎上,設計了基于葡萄藤蔓振動的釀酒葡萄振動分離裝置,其驅(qū)動部件為一對曲柄呈180°的RSSR空間四桿機構,工作部件為多組對稱雙搖桿平面四桿機構構成,四桿機構的兩對置肋條組件間距可調(diào)以適應不同葉幕寬度的釀酒葡萄；分析了分離裝置工作原理及調(diào)節(jié)方法,分別利用當量平面法和復數(shù)矢量法對驅(qū)動部件及平面雙搖桿機構進行了運動學分析,得到肋條角位移及角速度理論關系方程；確定了RSSR空間四桿機構偏心距L1=15mm、動力源轉(zhuǎn)速為450～750 r/min、肋條有效振動長度為850mm。利用ADAMS軟件,對振動分離機構進行了運動學仿真驗證,結果表明可以滿足釀酒葡萄振動分離的需求。(4)研制了振動分離裝置物理樣機,并針對帶葡萄串的藤蔓進行了試驗研究,方差分析表明電機轉(zhuǎn)速和枝條裝夾位置是影響分離率的極顯著因素,振動搖桿長度影響不顯著；獲得了釀酒葡萄振動分離裝置的最優(yōu)工作參數(shù)組合為電機轉(zhuǎn)速750 r/min,枝條裝夾位置550mm,振動搖桿長度125mm,采凈率為95.42%;利用高速攝像系統(tǒng)對釀酒葡萄的分離過程進行了分析,在最優(yōu)參數(shù)組合條件下,仿真模型與實際運動角速度、角加速度曲線吻合較好,驗證了裝置作業(yè)機理的合理性。
【關鍵詞】：釀酒葡萄 收獲 振動 分離機理 果-蒂分離
【學位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S225.93
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-18
• 1.2.1 林果振動式收獲機械12-13
• 1.2.2 釀酒葡萄收獲機械及其振動分離機構13-17
• 1.2.3 振動分離影響因素17-18
• 1.3 課題的提出18
• 1.4 論文的主要研究內(nèi)容18-19
• 1.5 研究方法及技術路線19-21
• 1.5.1 研究方法19
• 1.5.2 研究技術路線19-21
• 第二章 釀酒葡萄種植特點與物理機械特性21-31
• 2.1 新疆釀酒葡萄種植特點21-23
• 2.2 釀酒葡萄基本參數(shù)測定23-24
• 2.2.1 試驗目的23
• 2.2.2 試驗方法23
• 2.2.3 結果與分析23-24
• 2.3 果穗垂直方向分布規(guī)律試驗研究24-26
• 2.3.1 試驗目的24
• 2.3.2 試驗方法24
• 2.3.3 結果與分析24-26
• 2.4 釀酒葡萄果-蒂連接力試驗研究26-29
• 2.4.1 試驗目的26
• 2.4.2 試驗儀器及方法26-28
• 2.4.3 結果與分析28-29
• 2.5 本章小結29-31
• 第三章 釀酒葡萄振動分離機理的研究31-41
• 3.1 葡萄果粒振動學模型31-33
• 3.2 葡萄果-蒂分離條件分析33-34
• 3.3 單串葡萄果-蒂振動分離試驗34-38
• 3.3.1 振動分離率測定裝置34-36
• 3.3.2 試驗材料與方法36
• 3.3.3 試驗設計36-37
• 3.3.4 結果與分析37-38
• 3.4 本章小結38-41
• 第四章 釀酒葡萄振動分離裝置的設計41-61
• 4.1 振動分離裝置的技術要求41
• 4.2 振動分離裝置原理及結構41-46
• 4.2.1 振動分離機構41-42
• 4.2.2 振動分離裝置原理42-43
• 4.2.3 振動分離裝置結構43-46
• 4.3 振動分離裝置運動學分析46-51
• 4.3.1 RSSR空間四桿機構運動分析47-48
• 4.3.2 平面雙搖桿機構運動分析48-51
• 4.4 裝置的運動仿真分析51-53
• 4.4.1 振動分離裝置虛擬模型的建立51-53
• 4.4.2 振動裝置振幅仿真分析53
• 4.5 振動裝置機架有限元分析53-58
• 4.5.1 機架模態(tài)分析54-57
• 4.5.2 機架靜力分析57-58
• 4.6 本章小結58-61
• 第五章 釀酒葡萄振動分離試驗研究61-69
• 5.1 物理樣機的研制61
• 5.2 參數(shù)優(yōu)化試驗61-63
• 5.2.1 試驗目的與實驗材料61-62
• 5.2.2 儀器與設備62
• 5.2.3 試驗指標62-63
• 5.2.4 試驗設計63
• 5.3 結果與分析63-65
• 5.4 仿真與高速攝像分析65-67
• 5.4.1 仿真65
• 5.4.2 高速攝像分析65-67
• 5.5 本章小結67-69
• 第六章 結論及展望69-71
• 6.1 結論69-70
• 6.2 創(chuàng)新點70
• 6.3 展望70-71
• 參考文獻71-77
• 致謝77-79
• 作者簡介79

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 趙中華;;新疆葡萄生產(chǎn)機械應用現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J];農(nóng)業(yè)技術與裝備;2008年04期

2 王靜;廖慶喜;田波平;廖宜濤;吳福通;;高速攝像技術在我國農(nóng)業(yè)機械領域的應用[J];農(nóng)機化研究;2007年01期

3 石玉秋;馬兆敏;黃玲;胡波;;收獲機器手定位技術的研究進展[J];農(nóng)機化研究;2010年04期

4 王軍;段長青;;歐亞種葡萄(Vitis vinifera L.)的馴化及分類研究進展[J];中國農(nóng)業(yè)科學;2010年08期

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本文編號：791551