龙门式枸杞采摘机收集系统结构与参数优化

为降低龙门式枸杞采收机在收集过程时枸杞的损伤率,以采收机收集系统为研究对象,通过分析采收过程和输过程中枸杞的运动轨迹,发现枸杞采收过程存在8个关键阶段。结果表明,在振动采摘阶段枸杞与枝条之间发生多次机械碰撞,枸杞损伤率较高,且得出采摘条材质是降低此阶段机械损伤率的关键因素。由于在收集阶段枸杞与输送带之间存在摩擦和翻滚现象,通过对枸杞输送过程中运动学分析发现,输送带以速度0.5 m/s、倾斜角度36°、落果高度14 mm运行时,枸杞损伤率为最低(3.2%),且试验也发现在田间性能条件下采收机采收效果最佳,研究可为小型浆果输送装置优化提供参考。

基于振动采收的油橄榄树动力学仿真分析

为研制机械振动式油橄榄收获机而针对油橄榄的振动采收进行了动力学仿真分析。根据油橄榄树的基本参数和树形结构,利用SOLIDWORKS软件进行树体三维模型的建立和简化,再使用ANSYS Workbench对油橄榄树进行了模态分析和谐响应分析。由模态分析得到油橄榄树前10阶固有频率,并确定最佳激振力振动频率范围为18~21 Hz;由谐响应分析可知最佳激振力大小为2000 N,最佳激振高度为800 mm,最佳激振频率为20 Hz。结论可为机械振动式油橄榄收获机的设计提供理论依据。

龙门式枸杞采摘机机架有限元分析

为了研制出高强度、低成本枸杞采摘机机架,以确保枸杞机械化采摘要求,借助SOLIDWORKS 2019和ANSYS Workbench 2021对龙门式枸杞采摘机机架进行了强度分析和12阶模态分析,在确保机架的设计强度的条件下,得出了机架固有频率,避免在龙门式枸杞采摘机作业时发生共振现象,研究结果表明,机架应力峰值为170.4 MPa,最大变形量为3.93 mm;机架衡梁应力峰值为149.6 MPa,最大变形量为3.81 mm,得出机架符合强度要求,机架固有频率45.15 Hz大于偏心振动装置可调频率10~25 Hz范围,采摘机作业时机架与振动装置不会发生共振现象。研究可为龙门式枸杞采摘机机架优化设计提供参考。

履带式果园除草机除草装置的设计试验

除草装置是履带式果园除草机的重要组成部分,对整机的作业质量起着重要作用。本文针对课题组自主研发的履带式果园除草机除草装置,确定了碎草刀刀片的结构、数量及排列形式,并对刀片进行了受力分析。通过正交试验,确定在满足碎草率要求前提下,碎草装置的最佳参数组合为刀片形状T型,刀轴转速1900 r/min,前进速度0.4 m/s,此时除草装置的工作效率最高。该研究可为履带式果园除草机结构的优化及改进提供理论依据。

基于EDEM的履带式果园除草机除草过程仿真分析

除草工作装置是履带式果园除草机的核心部件,对整机的作业质量和可靠性起着至关重要的作用。基于自主研发的履带式果园除草机,利用EDEM软件对不同前进速度、不同工作时刻履带式果园除草机除草过程进行了仿真分析。结果表明:前进速度为0.7 m/s时的碎草抛洒范围显著大于0.4 m/s时的抛洒范围,而前进速度为0.7 m/s时的碎草程度明显低于0.4 m/s时的碎草程度。相同转速下,前进速度越高,刀片和刀轴的最大受力均越大。该研究可为果园除草作业效果和除草工作装置结构的改进和优化提供理论依据。

花椒采摘机流场模拟

本研究针对自主研发的梳齿-气吸式花椒采摘机,以采摘装置和输送装置为分析对象,将花椒粒按固相离散体处理,运用DEM-CFD方法仿真气固两相流的运动和受力情况,利用FLUENT-EDEM对采摘装置中的流场进行分析。通过对输送管中气流与花椒粒的耦合仿真,得出最佳输送气流速度30 m/s,采摘头旋转速度300 r/min。当气流速度为30、34、40 m/s时,花椒粒对90°输送管管壁的最大平均碰撞力为0.12 N,不会造成花椒粒的破损。

甘草挖掘机茎土分离装置运动学仿真分析

茎土分离装置是甘草挖掘机的核心组成部分,其工作性能直接影响甘草挖掘后与土壤的分离效果。针对自主研制的甘草挖掘机,设计了一种振动式茎土分离装置,通过ADAMS软件对该分离装置进行运动学仿真分析,选取振动机构前端点、后端点及质心,通过仿真求解得出不同位置的合速度及合位移的变化曲线。结果表明,各机构相应的运动参数基本满足预期的要求,为整机优化设计提供了理论依据。

振动式油橄榄采收机机架有限元分析

为研制具有高强度和刚度的机架,以满足油橄榄采收机的作业需求。采用Solidworks对油橄榄采收机的机架进行三维建模,并利用Ansys Workbench对机架进行静态结构分析和模态分析。结果表明:机架在静载荷下,最大位移为0.022 mm、最大应力为6.69 MPa,说明机架承受的应力应变均满足设计要求;模态分析得到的机架前15阶固有频率主要在81.6~267.9 Hz,与外界激励频率不在同一区间,作业期间不会产生共振。采用模态叠加法,通过谐响应分析确定了机架的振动幅值与激振频率的关系,求出了机架的共振频率点,确定了可能发生大幅振动的频率范围在76.36~95.45 Hz,经验核机架符合设计要求。对机架进行轻量化设计,优化后的机架在满足工况使用条件的同时机架质量减轻了14.3%,实现轻量化目标。可为油橄榄采收机结构优化提供参考。

基于离散元法的履带式电动割草机性能的仿真

针对果园割草机工作时漏割率高、燃油污染大的问题,设计了一种适用于丘陵山地的履带式电动割草机。利用SOLIDWORKS、EDEM软件完成整机模型和杂草模型的构建,并通过单因素仿真试验研究了不同割刀类型下的割刀转速、割刀高度对漏割率的影响,结果表明漏割率随着割刀转速增加和割刀高度的减小而降低,在割刀转速500 r/min、割刀高度75 mm条件下不同割刀割草情况的对比后得出,一字割刀受力最小。在此基础上,进行三因素三水平的正交仿真设计,构建二阶多项式响应面模型,对割刀类型、割刀转速和割刀高度的交互作用进行显著性分析,确定最优参数组合为一字割刀,转速为1017.439 r/min,割刀高度为90.919 mm,根据优化参数进行仿真实验,得出漏割率的值为4.479,满足漏割率≤5%的要求,研究可为履带式电动割草机的结构设计及工作参数优化提供参考。