槟榔收割机结构设计及其有限元分析

【目的】目前槟榔采摘基本停留在人工采摘的阶段,采摘效率低且风险高,因此研制先进的采摘机器,对于提高采摘效率、降低采摘风险有重要意义。【方法】基于视觉和力觉感知理论,设计了一种半自动槟榔收割机。首先,使用SolidWorks软件对槟榔收割机的各个结构1∶1建立模型,主要包括环形本体、开合装置、收网机构、切割机构、轮组机构,然后将各个机构装配起来,以确保整体结构可模块化。其次,对切割机构的锯切力与轮组机构的夹紧力进行计算,以助于液压泵和电机的选型。最后,通过ANSYS软件对收割机的收网机构进行有限元分析,进而验证收网机构的安全性。【结果】轮组机构的最小夹紧力为1000 N,总的锯切力为30.9 N,锯切功率为428.58 W,支撑杆使用低碳钢材料时收网机构比例极限为6.86 GPa,收网机构所受最大应力远小于6.86 GPa,所设计的槟榔收割机结构和材料均符合实用性、安全性、经济性、模块化等要求。【结论】使用该槟榔收割机可大大降低劳动者的采摘风险,降低劳动成本,提高采摘槟榔的效率,同时该槟榔收割机还可应用于其他棕榈科产物的采摘,例如椰子采摘等,对促进智能农业高效发展有着重大意义。