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基于TRIZ理论的红花丝盲采装置设计与试验 总被引：6，自引：0，他引：6
针对红花花球分布层次不齐造成机械采收效率低等问题,设计一种红花丝盲采装置。通过分析人工手采摘红花丝的过程,利用TRIZ理论,建立红花丝采摘的物质-场模型,得出红花丝最佳采摘方案为利用采摘齿与红花丝碰撞的盲采。采用凸轮机构作为红花丝采摘的驱动机构,利用TRIZ理论的冲突矩阵对应的发明原理,对凸轮机构的结构进行改进,使凸轮机构完成红花丝的夹紧与拉拔两个驱动。设计了一种新的弧形采摘齿,解决了红花丝漏采难题。利用Creo软件建立红花丝盲采装置的三维模型,并研制样机进行试验,试验结果表明,当该装置前进速度为0.5 m/s,采摘齿转速大于6 r/s时,红花丝的采摘效果最佳,采净率约为90%。 相似文献
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青花椒采收过程中，果皮上散生多数突起的油苞极易破裂导致果实干后变黑，有效成分挥发而严重影响质量。青花椒的油苞破损程度直接影响其品质，在保证花椒低油苞破损率的前提下，为实现花椒机械化采收，基于枝条环切原理，设计了一种花椒采收机的穗枝分离装置。通过理论分析得到影响采收效果的结构参数和作业参数，并根据花椒枝条物理特性和加工经济性进行优化。选取环切式穗枝分离装置的环切刀刃口角度、环切刀转速和枝条进给速度为试验因素，以花椒采收效率和油苞破损率作为评价指标，进行了单因素试验及二次正交旋转组合试验。采用响应曲面法对试验结果进行分析并找出主控因素，运用Design-Expert软件的多目标优化算法进行参数优化。结果表明，枝条进给速度是影响花椒采收效率和油苞破损率的主要因素，枝条进给速度与花椒采收效率成正比关系。各因素对花椒采收效率和油苞破损率的影响程度由大到小依次为枝条进给速度＞环切刀转速＞环切刀刃口角度。随着枝条进给速度的增加，花椒采收效率迅速提高，花椒油苞破损率先缓慢增加后急剧增加。随着环切刀转速的增加，花椒采收效率并无明显增加，在枝条进给速度＜0.4 m/s时，花椒油苞破损率随环切刀转速增加先小幅减小后趋于平稳最后小幅增加，在枝条进给速度＞0.4 m/s时，花椒油苞破损率随环切刀转速增加平稳减小。该装置最优参数组合:环切刀转速2 800 r/min，枝条进给速度0.45 m/s，环切刀刃口角度25°。样机田间试验表明，花椒采收效率和油苞破损率分别为50.7 kg/h和6.7%，优于目前人工采摘作业效果。 相似文献
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大蒜收获机浮动切根装置作业机理分析与参数优化 总被引：1，自引：0，他引：1
为深入研究大蒜浮动切根装置的作业机理和作业质量提升技术途径,对大蒜根系浮动切割作业过程中的力学特性进行理论研究,推导了切根作业过程鳞茎碰撞动力学方程,得出鳞茎初始碰撞相对速度是影响碰撞损伤的关键参数;分析了根系滑切原理,建立了刀刃切割阻力力学模型,分析了根系群切割阻力的形成原因;运用高速摄影技术解析了鳞茎碰撞、根系群扰动和断裂等力学行为的产生过程。针对影响切根作业质量的主要因素进行了响应面试验,建立了伤蒜率、切净率预测数学模型,分析了各因素对伤蒜率、切净率的影响,并进行了综合参数优化,得到浮动切根装置较优参数组合为：输送速度1m/s、切刀转速2600r/min、刃口倾斜角33°、螺旋防护栅螺距28mm,试验测定伤蒜率为2.78%,切净率为93.17%,各项作业指标满足大蒜机械化收获切根作业要求。 相似文献
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为深入研究大蒜仿形浮动切根机构作业机理,进一步提升仿形浮动切根作业质量,开展切根机构仿形浮动作业过程运动学解析,构建切根机构浮动位移量数学模型、回转切刀刃口轨迹曲面数学模型、切刀刃口切割速度数学模型,探明切根机构结构参数和运动参数对仿形浮动切根作业过程的影响;同时,通过ADAMS虚拟样机仿真试验,获取切刀运动轨迹曲线、时间—切割速度曲线和位移—切割速度曲线,分析不同切刀转速、切刀数量、刃口位置点、切刀位移等对切割次数、漏切区、切刀运动轨迹、切割速度的影响。研究结果表明,通过合理设置切根机构结构参数和运动参数,可有效实现机构的仿形浮动切割作业,提升切根作业效果;当蒜株输送速度为1 m/s、切刀倾斜角度为33°、回转切刀转速为2 600 r/min时,根盘处的根系被单个切刀刃口旋转最高点的切割次数可达到2次,且漏切区面积很小;当蒜株输送速度为1 m/s、切刀倾斜角度为33°、回转切刀转速为1 000 r/min、切刀数量为4片时,根盘处的根系被所有切刀的刃口旋转最高点的切割次数为2次,且漏切区面积很小。该研究可为大蒜联合收获仿形浮动切根作业机理研究和机构优化提供理论参考。 相似文献
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针对研制的梳夹式红花采收装置存在采摘后的花丝掉落严重,导致花丝采集效率低的问题,提出一种新型的气吹-气吸组合式集花机构。该机构利用正压气流吹动粘附花丝脱离采摘头,同时结合梳夹装置前端安装的采摘头护罩,利用负压气流收集采摘后的花丝并防止花丝掉落。通过分析花丝在正压气流中受力情况,优化了集花机构的关键结构及工作参数。为验证整机性能,以含水率≥44.5%的新疆裕民红花为对象,对集花机构优化后的梳夹式红花采收装置进行了田间试验。试验结果表明：优化后的红花采收装置花丝采净率提升至81.74%,花丝掉落率降低至2.31%,相较于优化前采净率提高了4.47%,掉落率降低了0.31%,减少了花丝损失,整机性能得到提升,可为红花机械化高效低损采收提供参考。 相似文献
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为实现白芦笋高效、低损伤采收,设计了一种适用于白芦笋选择性收获机的末端执行器,并推导出一种驱动力的计算方法。为驱动末端执行器完成入土、剪切、夹持、拔取等动作,需对其入土驱动力、剪切力以及夹持力等控制参数给出定量描述。首先,针对入土驱动力问题,利用DEM仿真建立末端执行器-土壤离散元模型,研究末端执行器与土壤作用过程,分析末端执行器入土驱动力;其次,从切割白芦笋和土壤两方面分析末端执行器的剪切力,利用万能试验机与DEM仿真建立白芦笋-末端执行器-土壤的互作用模型,借助万能试验机模拟末端执行器的刀片切割白芦笋过程,确定白芦笋剪切强度,结合从DEM仿真角度测得末端执行器刀片切割土壤所需的剪切力,确定末端执行器剪切力参数范围;再次,通过万能试验机模拟末端执行器夹持白芦笋过程,确定白芦笋抗压强度,结合从DEM仿真角度分析末端执行器在土壤中完成夹持动作所需的夹持力,确定末端执行器夹持力参数范围。最终,确定末端执行器入土驱动力FRT195 N、剪切力FJQ1.8 N、夹持力FJC13 N的参数范围。根据确定的末端执行器的参数范围,选取几组参数组合进行田间采收试验,试验结果表明:在入土驱动力200 N、剪切力2 N、夹持力11 N的参数组合下,白芦笋的采收率大于99%,损伤率小于3%,损伤率的数值在可接受范围内,符合白芦笋低损伤采收的要求,为白芦笋选择性收获机实现选择性、低损伤采收提供了一定的理论支持。 相似文献
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旋转剪切式红花花丝采摘机械关键部件的设计 总被引：2，自引：0，他引：2
针对新疆红花采摘时对花难、切割时破碎率高、采集时采净率低等问题,设计一种旋转剪切式红花花丝采摘机械,该机械采用偏心式进花口及斜置割刀;基于测定的物料特性,含水率为50%左右的花丝适合旋转剪切收获,偏心的进花口与具有7°斜置角度的刀具对红花进行点切割,降低花丝破碎率;设计拟合瘦果轮廓的球面箱体,确定采摘箱地面半径为68 mm,进花口直径设定为35 mm,提高盲采成功率;运用Fluent软件进行分析不同转速下花丝运动情况,确定负压风机适宜为2 400 r/min。 相似文献
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针对目前采用气力-切割组合式红花丝采摘器收获时破碎率高的问题,提出在切割分离前增加梳理整形环节的思路,使粘附在果球上的冠状红花丝在负压气流场中竖立悬浮,显露出红花缩颈切割部位,便于准确切割,从而减少红花丝破碎率。利用空气动力学理论,以提高吸附效率为优化目标,建立红花丝在气流场作用下梳理整形过程的动力学模型,揭示气流的流动变化规律。试验测得裕民无刺红花花丝最大迎风面积为11~4 0 mm2,当负压气流速度大于2.78 m/s时,即可完成红花丝的梳理整形。 相似文献
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为解决红花花丝采收不及时、采摘效率低及雇工难等问题,提高红花花丝的采收效率,降低劳动成本,设计了一种便携对辊式红花采收机。该机主要由采摘头、风机、汽油机等组成,工作原理是利用高速旋转的双辊挤压吸附花丝,并利用风机产生的气流进行花丝的输送与收集。为此,对花丝经辊子挤压、拉拔采摘过程中的力学特性进行了分析,对风机的特性参数进行了计算,并对采摘腔室内的气流场进行了仿真。田间样机试验结果表明:该机能较好地完成红花花丝的采摘与输送、收集工作,花丝的平均采净率为90.22%,掉落率为2.26%,含杂率为0.05%。该机型对于降低劳动强度,促进当地经济增长具有较好的实际作用。 相似文献
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为提高梳夹式采收装置的作业质量,利用实验室研制的梳夹式采收装置试验台,以新疆裕民无刺红花为试验对象,以顶部位置差、顶部高度差、中间位置差和中间高度差为影响因素,以整株采净率、含杂率和采摘质量度为评价指标,进行四因素五水平正交中心组合优化试验。通过Design Expert 10(32-bit)软件,建立了评价指标和各影响因素的数学回归模型,分析了显著因素对评价指标的影响,确定了最优参数组合为:顶部位置差198mm,顶部高度差108mm,中间位置差200mm,中间高度差135mm。在该参数组合下,取植株顶部80%以上花球开花后1~5天的红花(含水率≥44.6%)进行花丝采摘试验,结果表明:整株采净率为79.55%,含杂率为1.52%,采摘质量度为0.9,效果理想。本研究为梳夹式红花采收机具的设计提供了参考依据。 相似文献
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巨菌草收获机切割器的模型与工作参数直接影响到收割能耗与质量。基于虚拟样机设计技术与切割仿真理论，利用ugnx1847参数化建立整杆式巨菌草双圆盘切割器三维实体模型及巨菌草物理模型，在adams/view模块中将巨菌草茎秆柔性化，导入adams中完成虚拟样机设计并进行刚柔耦合动力学仿真分析，试验验证虚拟样机设计及仿真的正确性。以刀盘倾角、刀片刃角、刀盘转速为影响因素，切割茎秆的切割力为评价指标表征切割损耗，对影响切割力与切割损耗的因素设计三因素三水平虚拟正交试验，运用统计学软件进行响应面回归分析和方差分析。结果表明：切割器转速为480 r/min，刀片刃角为25°，刀盘倾斜角为2°时，切割力为最低水平266 N，切割损耗有效降低，为巨菌草切割器关键部位的优化设计提供理论和试验依据。 相似文献
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凯斯A8000甘蔗联合收割机切割质量影响因素的试验 总被引：2，自引：0，他引：2
针对凯斯A8000甘蔗联合收获机实际操作参数对切割质量影响大的问题,采用二次回归通用旋转组合设计和田间物理试验方法,对其切割质量影响因素(实际操作参数)进行了研究,探明了各影响因素对切割质量的影响规律和影响机理,且优化了影响因素。结果表明:随刀盘转速x1增大,甘蔗破头率先减小后增大,随前进速度x2的增大,甘蔗破头率y增大;使用大的刀盘倾角时,小深度的入土切割有利于降低甘蔗破头率,但采用大深度的入土切割,甘蔗破头率增大;使用小的刀盘倾角时,贴地切割对降低甘蔗破头率最有利。使用小的刀盘倾角时,因素优组合为:刀盘转速为516.4r/min,前进速度为4km/h,刀盘的离地高度为0,相应可靠性为99%的甘蔗破头率预测区间为(3.9%~8.12%)。使用大的刀盘倾角时,因素优组合为:刀盘转速为544r/min,前进速度为4km/h,刀盘的离地高度为-2.78cm,相应可靠性为99%的甘蔗破头率预测区间为(5.85%~9.34%)。 相似文献
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在现有牧草切割机的基础上,结合广西复杂的种植环境情况,设计了小型往复式平衡惯性牧草收割机。该小型往复式平衡惯性牧草收割机采用对称的双曲柄连杆机构将旋转运动来变换成割刀的往复运动,由机架、动力机构、传动机构及执行机构4部分组成。首先通过小型柴油机带动传动装置,从而带动双动刀片往复切割牧草;双动刀片同时做方向相反的往复直线运动,对双刀间的牧草进行剪切,牧草切割完后便沿着特殊设计的犁型曲面挡板滚落到车轮两侧。对称设计的动刀片在刀片变向瞬间可抵消大部分惯性,可有效平衡刀片在切割过程产生的惯性振动,使得切割后留茬平整,破头率降低,利于牧草的再次生长。试验结果证明:牧草破头率降低25%,作业质量符合农艺要求,结构设计合理,为非平原地带牧草收割提供了技术支持。 相似文献
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针对绿叶菜收获拟采用双动刀往复式切割器进行结构设计,并基于切割图进行切割器性能优化。通过分析切割图中一次切割区、重割区和漏割区对切割性能的影响,确定漏割区面积为0、重割率最小时割刀切割性能达到最优,以此为依据对切割器进行优化设计。针对现有切割图绘制与分析方法不能同时兼顾高精度和易操作的问题,综合运用SolidWorks和Adams软件进行切割图绘制,并使用Image Pro Plus软件获取图中数据对切割图定量分析与评价。针对现有切割图评价指标不能显著反映刀片尺寸参数和割刀运动参数共同影响切割性能变化问题,提出以漏割距离、重割率为评价指标来反映三区域的变化,并以此为目标值,基于现有刀片尺寸参数优化其切割性能。研究提出采用切割图绘制、分析、评价方法进一步优化切割性能,分析割刀尺寸参数（刀片前宽、刀片高度、刀片节距）和切割器运动参数（切割速比）对漏割距离和重割率的影响,采用Box Behnken中心组合试验设计理论进行四因素三水平仿真试验。试验结果表明,刀片前宽、刀片高度、刀片节距、切割速比对漏割距离和重割率均有显著影响。参数优化结果：当刀片前宽为5 mm、刀片高度为32 mm、刀片节距为30 mm、切割速比为0.7时,漏割区面积为0、一次切割率为88.26%、重割率为11.74%,与优化前相比,漏割面积仍为0,但一次切割率提高了6.18%,重割率降低了6.18%。 相似文献
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切段甘蔗收获技术是我国甘蔗收获机械化的主推技术,入厂原料蔗含杂率较高,特别是机收原料蔗泥土含量较大,使糖厂产生抵触,影响机械化收获技术的推广。针对上述问题,设计了一种糖厂原料蔗滚筒除杂装置,并对所设计的滚筒除杂装置进行EDEM试验仿真。为了研究滚筒除杂装置的结构参数和作业参数对除杂率及质量流率的影响,采用3因素3水平正交试验对滚筒除杂装置进行除杂仿真。正交试验结果极差分析得出,影响除杂率指标的因素主次顺序为:除杂滚筒倾角、滚筒转速、螺旋输送导板螺距;最优因素水平组合为:滚筒倾角20°、滚筒转速12 r/min、螺旋输送导板螺距1800 mm。影响蔗段质量流率指标的因素水平主次顺序为:滚筒倾角、滚筒转速、螺旋输送导板螺距;最优因素水平组合为:滚筒倾角20°、滚筒转速12 r/min、螺旋输送导板螺距1600 mm。正交试验结果方差分析表明,对试验指标除杂率的影响,滚筒倾角因素和滚筒转速因素极显著,螺旋输送导板螺距显著;对试验指标质量流率的影响,滚筒倾角因素和滚筒转速因素极显著,输送导板螺距不显著。通过平衡分析得出,滚筒设计的最优参数组合为:滚筒倾角20°、滚筒转速12 r/min、螺旋输送导板螺距1800 mm。 相似文献
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