双边齐切柑橘修剪机设计与研究

发布时间：2020-06-15 07:33

【摘要】：水果产业是我国的重要支柱产业,我国水果产量和出口量均居世界前列。消费者对柑橘、苹果等水果的需求量不断增加,水果已经成为消费者日常生活中不可或缺的消费品。果枝修剪是果园管理中重要的环节,对水果产量具有重要影响。传统的果园修剪机修剪效率低、修剪繁琐、功能单一。果树修剪工作难、劳动强度大、效率低的问题一直困扰着果农。因此,研制高效率的果树修剪机势在必行。针对当前柑橘隔年交替结果种植模式,需要对柑橘果树进行整行齐切作业,为了提高修剪效率,提高水果产量,完善果园管理环节,节省人力物力。结合大型标准化果园果树的种植特点,设计了一种适用于平地或缓坡地形的形状可调双边齐切柑橘修剪机,用拖拉机提供修剪和牵引动力,实现对整行柑橘果树进行较高效率的齐切作业。工作与结论如下:1)对修剪机的切割器进行了修剪力学特性分析:选择圆盘锯片作为修剪切割器,在枝条直径、进给速度、锯片参数一定的情况下,探究不同锯片转速对柑橘枝条修剪扭矩、功率和修剪断面质量的影响。通过试验分析,筛选出了切割器最佳修剪转速:外径300 mm圆锯片转速选择2200 r/min,外径500 mm锯片转速选择1500 r/min。在修剪转速确定的条件下,对不同直径的柑橘枝条进行锯切试验,各枝条修剪断面符合交替结果修剪要求,验证了修剪参数的可行性,为修剪机方案研究提供设计依据。2)对修剪机的整体结构进行了设计:借鉴国内外修剪机研究现状及修剪方法,结合柑橘交替结果修剪要求,提出了空间可调双边齐切修剪方案。结合已定的空间可调双边齐切方案,对方案进行改进优化,确定出选用大、中马力拖拉机作为修剪动力,修剪作业速度为3 km/h,设计了整机参数和总体构成,阐述了其工作原理。3)对修剪机的关键零部件进行了设计:设计了修剪臂装置,对锯片修剪切割过程进行了理论分析,运用计算机软件对修剪臂装置进行了仿真分析验证。运用ANSYS/wb软件对修剪锯片、锯片旋转轴进行了静力学分析和验证,确保其满足工作强度要求;对修剪锯片、锯片旋转轴、修剪臂进行了自由模态仿真分析,得出其固有频率,并与激振频率进行比较,避免共振的发生,确保修剪安全性。通过对修剪臂形状变化规律进行Adams/view运动学仿真,检验了修剪臂形状变化的可行性和修剪臂形状变化对树形修剪要求的符合程度。设计了空间调节移动装置,实现修剪臂装置上下和左右的空间移动功能,对空间调节移动装置进行了理论分析与选型,确保其满足强度要求和预定功能。4)对修剪机的传动路线进行了设计:为了实现修剪机的空间可调修剪功能,解决修剪臂在空间移动和形状变化过程中动力传递的问题,设计了液压传动系统、机械传动系统,选择与修剪机动力相匹配的液压和机械传动部件。5)对双边齐切柑橘修剪机进行了试制与功能验证:功能验证得出,修剪机修剪效果良好,修剪效率为14~18棵/min,修剪机可以直观修剪出预定树形,修剪整齐度较好。修剪机的修剪效果基本符合柑橘交替结果农艺修剪要求,提高了修剪效率,满足设计目标。
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S224
【图文】：

柑橘,修剪机

陵山区果园作业机械，丘陵山地果园地形复杂，手工修剪为修剪机械，在果园机械化方面整体水平低。对于平地或缓化程度较低，修剪机械多为小型化修剪机械，大型高效率了我国农业现代化的发展（李树江等 2019）。近年来，务工的青壮年不断增多（廖文梅等 2019），农村留守人村劳动力日益减少，人工成本高，生产率低，柑橘产前、阻碍了我国柑橘种植产业的发展（吴景和祁春节 2018）。树大小年结果现象十分常见，柑橘大年结果，产量增加但产量降低且品质下降，从而造成柑橘的大量浪费和市场供柑橘隔年交替结果模式，即加强对枝条的修剪管理，使柑通过水肥管理，增加果树养分，使柑橘果树在结果年多结式具有简化优质和现代化省力的优点，可以有效减少浪费柑橘种植大力示范和推广的种植模式。因此，针对当下柑景，为了提高柑橘果树机械化修剪水平，降低修剪成本，提持续发展（罗锡文等 2016），研究安全高效率的果树修剪

修剪机,独立式

国外修剪机械的机械化和智能化水平较剪机械，修剪水平远高于国内修剪水平（盛玲地域小、地形复杂等因素，日韩地区的修剪机工修剪受到修剪高度的限制，日本设计研制了剪的问题。为了解决手动修剪劳动强度高的问剪机，比较著名的有日本的小松、ARS（爱丽而成。日本已研究出包括行走式、履带式、移车辆具有自调平衡和爬坡功能，履带式车辆具辆可以实现复杂环境移动作业（唐果 2018）山地居多，果园大部分分布在坡地或丘陵地带型独立式或拖拉机改装修剪机在德意国家普遍通过数据分析与处理，修剪机可以精确导航效果，适应不同的作业情况。2014 年，意大机具有整株几何修剪的功能，修剪范围大，作地形的成排果树修剪（Alberto 2014）。

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