旋转剪切式青花椒采摘装置设计与试验

作     者：杨玲 张原 何志远 李守太 蒲应俊 陈维汉 杨仕 杨明金 YANG Ling;ZHANG Yuan;HE Zhiyuan;LI Shoutai;PU Yingjun;CHEN Weihan;YANG Shi;YANG Mingjin

作者机构：西南大学工程技术学院重庆400715 丘陵山区农业装备重庆市重点实验室重庆400715 

基　　金：重庆市科学技术局技术创新与应用发展专项重点项目(cstc2019jscx-gksbX0109) 重庆市北碚区科学技术局科技成果转化及产业化专项(2022-8) 重庆市教育委员会项目(kjcx2020006) 

出 版 物：《农业工程学报》 (Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering)

年 卷 期：2024年第40卷第3期

页      码：72-83页

摘      要：针对基于“下桩”采摘方法的青花椒采摘设备存在喂入困难、易堵塞而造成采摘效率低的问题,该研究设计了一种旋转剪切式青花椒采摘装置。首先基于花椒枝物理、力学特性确定旋转剪切式青花椒采摘过程包括花椒枝旋转驱动、花椒枝导向喂入和剪切采摘,剪切采摘功能由往复式切割器实现。并设计双动刀往复式切割器及其传动机构,确定了剪切采摘装置的结构和运动参数。进一步地,运用ANSYS/LS-DYNA构建花椒枝剪切仿真模型,确定最优齿形参数为:刀齿切割角20°,刀齿刃角50°,刀齿厚度2.5 mm,该条件下峰值切割力为3.739 N。最后通过单因素试验确定了花椒枝喂入角度、花椒枝喂入速度、花椒枝旋转速度的取值范围分别为40°~60°、20~40 mm/s、20~40 r/min;并采用BoxBehnken设计法制定三因素二次回归正交组合试验方案,运用Design-Expert 12对试验结果进行方差分析和响应面分析,得到旋转剪切式青花椒采摘装置的最优工作参数为:花椒枝喂入角度55°,花椒枝喂入速度33.21 mm/s,花椒枝旋转速度30 r/min;通过试验验证得出在最优工作参数下,单人单枝喂入时青花椒平均采摘效率为10.95 kg/h,平均采净率为95.57%,平均伤果率为12.87%。研究结果可为青花椒采摘机的研发提供技术参考。

主 题 词：农业机械 优化 有限元分析 青花椒采摘 下桩采摘法 剪切采摘装置 

学科分类：0828[工学-建筑类] 08[工学] 

核心收录：

D　O　I：10.11975/j.issn.1002-6819.202310135

馆 藏 号：203127329...