辊式红花采摘性能试验装置的设计及研究

发布时间：2020-07-04 20:49

【摘要】：红花有重要的食用、医用、油染料等价值,是新疆主要的农作物之一。据统计,目前我国红花的种植面积已经超过5.3万公顷,总产量占全球的80%以上。当前,红花采收依然完全依靠人工采摘完成,在采花期间劳动力短缺,而采摘成本却不断上涨,仅采摘费用就占到整个成本的一半。手工采摘花丝时劳动强度大、效率低,且红花花丝的收获期与农作物收获季节相遇,更加凸显了劳动力的紧张问题,而红花的整体机械化采收水平普遍不高,距离大面积的机械化采收任务还有很大的差距。目前,对红花采收机关键部件也缺乏系统的理论研究,因此增强红花采收机的理论研究,特别是采摘装置等关键部件的分析研究,对提高我国的红花大面积机械化采摘水平有重要意义。红花采摘时,花丝破损是造成收获损失的主要原因,本文在研究各种采摘机构的基础上深入分析了辊式采摘机械结构的工作原理,得出影响收获质量的主要原因,即辊子的结构参数及转速,为验证辊子结构参数等因素对采摘质量的影响程度,设计了一种辊式红花采摘性能试验装置并进行试验研究,该试验装置建立在对红花基本物料特性的研究基础之上,并通过正交试验及对试验数据的方差分析,得出影响因素的最佳参数组合。本文主要做了以下几个方面的工作:1、对红花物料特性的分析及采摘影响因素的分析。通过试验研究等方法确定红花植株特性参数,包括植株外部形态、果球空间分布及花丝密度、含水率等物态特性,以及力学特性,并对采摘影响因素进行理论分析,确定了胶辊直径、对辊间隙及辊子转速为影响采摘质量的主要原因。2、运用Solildworks,AutoCAD等绘图软件对试验装置进行了设计建模及装配,并且对电力驱动、传感系统、导轨滑动装置、台架稳定性等进行了分析,使其满足红花采摘的力学稳定及采摘质量的要求。3、运用ANSYS有限元分析软件对台架稳定性进行有限元分析校核,对采摘装置进行模态稳定性分析,并对装置的加工及装配工艺进行了研究分析,做出最佳的装配流程。4、通过对试制的试验装置进行采摘试验研究,并对试验数据运用minitab分析软件进行正交试验分析,综合平衡找出影响因素的变化趋势,得出最佳的采摘性能影响因素参数组合。所设计的辊式红花采摘试验装置可以模拟红花采收机在不同工作参数下的采收效果状态,为红花采收机关键部件的研制提供了理论依据和试验数据基础,对提高红花采收机的理论研究有重要意义。
【学位授予单位】：石河子大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S225
【图文】：

花丝,红花

其中中东地区如工处理方法与我国目前大致实现了自动化收获，但采收环花采收机主要为手推及背负印度农业研究院 AnilK. Raj一，机体内通过太阳能电池电池、吸盘等，采收过程中依的负压由气流将红花吸入收率，AnilK.Rajvanshi 改进了驱动完成[10]，通过内置的汽油摘、收集装置完全放置在一个，减轻了繁重的背负工作，但声大等缺点。之后德黑兰大计的一种红花采摘机械，该机负沉重的汽油机采摘机收集供的负压的原理将花丝吸取

在果实采摘时将果实用负压产生的吸力拔取下来，进入收集装置内，其采摘部位使用了剪切式设计，有效提升了工作效率。塔城地区是我国新疆红花栽培的主要基地，2005 年该地区的研究员周英试制了一种红花采摘器，如图 3并申请了一种红花采摘的新型实用性专利，该采摘器用刀片把接近的红花花丝通过往复剪切过程采摘下来，并运送到后边的收集装置中，但由于实际采摘过程中效率较低，采摘成本也较大而没有实现大范围使用推广。2011 年，裕民地区的农业研究人员也设计了一种小型红花采摘机，也是根据气吸的原理进行花丝的采摘、分离及收集工作。2012 年，石河子大学葛云、王磊[16]采用气吹及气吸结合的方式完成红花干花丝的采收，在采摘时，用气力将花丝吹落，然后负压吸入，完成花丝的收集，其结构如下图（图 1-4）。同年，石河子大学坎杂[17]等人提出了采用刀片切割机构将鲜花丝切割的方式进行采摘（图 1-5），但仅仅适合小批量的试验研究工作，在田间大规模采摘效率依然不高。2013 年甘肃省酒泉王建生设计出疏剪式药红花采摘器[18]（如图 1-6），同样运用切割头及负压吸收原理收集花丝,并制出多人红花采收机，该装置时依靠电池供能，多个采摘头并行的办法，由多人分别手拿采摘头，同步前进的同时接近花丝进行切割，再用负压收集所得花丝（图 1-7）。

【参考文献】