摘要：割胶是收获胶乳的重要途径,传统人力割胶技术专业性强且难度大,劳动强度高,近十年,机械采胶装备研发已成为破解产业掣肘的重要方向。为进一步提高割胶机械的割胶质量和工作平稳性,减少机械割胶伤树,按照传统人工割胶方式建立橡胶树割面的割胶轨迹方程,设计一种由导向器、割胶刀体、斜度装配体等部件组成的能够限深限厚的切割仿形机构。分析导向器、割胶刀体、斜度装配体等关键部件在割胶过程中的理论受力,并以手持式自动割胶机为试验本体,对设计的仿形切割机构开展大田割胶试验。结果表明:使用切割仿形机构割胶,更加贴合割面和割线,能够沿割胶轨迹切割出条状树皮,能够进行限深限厚仿形切割,减少伤树,切割平均负载电流稳定在1.0~1.5 A,与传统割胶模式相比,耗皮量比设置的上限值平均降低约10%,割胶深度约增加8%,验证切割仿形机构的设计,满足割胶技术要求。为天然橡胶产业机械化、智能化割胶装备关键切割部件的研发提供参考。

摘要：割胶是橡胶树收获胶乳的重要途径,便携式机械化割胶是实现产业升级和节本增效的途径之一。为进一步提高机械割胶效果,根据采胶生理特殊性、割胶工况复杂多变性、橡胶树收获物胶乳黏弹特性、橡胶树生长差异性、割胶形式多样性等农机农艺融合问题对割胶机械的设计需求,优化设计便携式电动割胶装备的切割刀片、电子调速器、导向器等零部件。优化结果表明:采用刃高≥10 mm的刀片割胶,可以轻松切断旧胶线;电子调速器在电机转速为3 201~8 459 r/min区间调速时,灵敏度高,单次割胶轨迹连续平稳;导向器形状从“L”型优化为“T”型,减少旧胶线对割胶机械的干预。优化后的技术,提高便携式割胶机械对割胶农艺的适应性,降低操作技术难度和单株割胶时间,胶工更容易快速掌握。

摘要：针对天然橡胶全自动采胶装备的运动作业形式,设计一种可实现橡胶树干自适应包络夹持的抱紧装置,对该装置的工作原理、组成结构、抓取模式和自适应包络抓取特性等方面进行阐述与分析,为优化抱紧装置的设计提供依据。采用ANSYS workbench软件进行有限元分析,结果显示:实际工况下抱紧装置的最大总形变量为0.01 m,其发生在柔性导轨前端,各形变量均较小且与抱紧装置实际受力情况相符;所受最大应力为0.45 MPa,应力集中在柔性导轨与支撑板连接处。但其存在较大的材料冗余,对抱紧装置进行拓扑优化,按照30%、40%、50%、70%的材料去除率分别计算,结构优化后的质量由0.53 kg降至0.39 kg,结果表明,在保障强度与刚度的要求下,降低抱紧装置材料冗余量,可满足作业需求。并对抱紧装置的样机开展定性和定量测试试验,通过反馈数据进行分析,得出抓取模式的受力情况,夹持效果较好。

摘要：为了获取橡胶树皮结构力学特性参数,解决机械化采胶装备研发中采胶深度精准探测和耗皮厚度精准控制技术无可靠依据提供参考的问题,设计一种基于可编程序逻辑控制器(programmable logic controller, PLC)的橡胶树皮非线性力学性能测量的试验装置,实现橡胶树皮力学特性的自动化连续探测和数据采集,以及树皮厚度的高精低损测量。并应用于热研7-33-97和PR107两个品系的15龄、20龄、25龄橡胶树上进行树皮力学性能试验研究,建立刺入过程中刺入力随刺入深度变化的数学模型。结果表明:该装置工作性能稳定,不同品系、不同树龄的树皮刺入力随刺入深度的变化曲线形态相近,均呈高-低-高的趋势变化,并与树皮结构分层特性高度相关;相同树龄下,热研7-33-97和PR107两个品系的刺入力情况差异不明显,同品系的大树龄比小树龄刺入力更大,在1.0 mm针刺下,刺入力最大峰值可达48.5 N。该试验装置满足橡胶树皮结构力学特性参数的探测需求,并为机械化采胶装备的研发提供理论基础。

摘要：目前,我国菠萝采收主要依靠人工完成,劳动强度大,工作效率低。针对这一问题,基于仿生学原理创新设计了一种差速梳齿式菠萝采收机。首先,针对“巴厘”品种的菠萝进行种植模式与物理性状分析;其次,通过三维软件建模完成差速梳齿式菠萝采收机的设计,确定采摘方式主要为旋转梳齿与固定梳齿差速配合完成菠萝采摘;最后,结合理论分析试制了差速梳齿式菠萝采收机样机,并开展了田间试验。选取机器行进速度、梳齿转速和梳齿数量为影响因素,以菠萝采摘率为评价指标进行田间试验,结果表明:当机器行进速度为2m/s、梳齿转速为15r/min、梳齿数量为6个时,菠萝采摘率最高为85.4%。研究结果可为提升我国菠萝生产机械化进程、减轻菠萝采收劳动强度和提高菠萝产业经济提供技术参考与借鉴。

摘要：天然橡胶是我国重要的战略物资,针对当前胶工流失严重、割胶作业难以实现机械化等问题,设计一种电驱动偏摆式割胶装置。以理论分析结合数学建模为基础进行,通过Adams与ANSYS建立传动结构的有限元模型,并阐述运动特征规律,来验证模型的构建准确性,分析传动部件在运动情况过程下的应力分布、动态特性及振动机理,为便携式割胶装置的设计以及后期改进提供参照途径。通过运动学分析,刀片摆幅、传动结构受力与理论计算值误差分别为4%和3%;在数值模拟中传动结构的最大应力出现在Y型驱动叉与刀座的连接处,XYZ三个方向面的等效应力均小于材料屈服极限,故不会发生失效与出现共振;通过试验分析,偏摆式割胶装置样机相较于传统人工割胶刀,在割胶速度、耗皮厚度以及割胶深度上的平均值相差分别为42.3%、4.3%、0.6%,其中割胶速度差异较为显著。割胶装置的理论模型分析结果与实际样机加工制造的试验情况基本符合。

摘要：针对咖啡人工采收成本高、大型机械采收困难等问题,以曲柄滑块式传动机构为基础,设计一款小型可变幅振动式咖啡收获机。通过建立咖啡果实-果柄的脱落力学模型,分析得到果实脱离果柄的条件,依据曲柄滑块的设计方式,构建传动结构的运动简图与计算公式;采用ANSYS Workbench与Adams软件,进行模型的动力学仿真分析;以传动结构的曲柄长度、摇杆长度和转速为试验因素,惯性力为试验指标,进行三因素三水平的正交试验与响应曲面分析,建立惯性力二次多项式回归模型,以果-柄结合力5.25~7.16 N为优化目标,确定收获机的结构参数和工作参数。结果表明,在保证传动结构运行状态平稳的优先原则下,得到咖啡收获机结构设计的最优参数组合为曲柄长度15 mm,摇杆长度100 mm,转速700 r/min;通过样机试制与田间试验,转速在700 r/min左右,总体的作业效果良好。研究为后续的咖啡机械化收获提供参考。

摘要：针对菠萝叶刮麻机噪声过高的问题,基于噪声频谱分析技术,对分别拆除机罩、凹板、排渣板3个相关部件后的刮麻机噪声进行了测试分析。结果表明,对刮麻机空气动力性噪声影响依次为凹板、机罩、排渣板;对机罩采取了增大与刀片间隙、机罩两侧增设消声孔的措施,刮麻机噪声从93.7dB(A)下降到87.8dB(A),满足了保护操作者听力的要求。

摘要：根据天然橡胶产业发展的实际需求,应用新一代信息技术建立数字化、智能化胶园,帮助橡胶园实现精准化高效管理是未来天然橡胶产业的发展趋势。本文针对橡胶园的生产机械化程度不高、管理低效等问题,提出一种橡胶园智能化生产管理系统的设计思路,该系统包括信息采集、专家远程诊断与决策、生产机械管理等3大功能模块,助力橡胶园种、管、割、防的机械化、智能化设备与技术的研发与推广,为天然橡胶产业高质量发展提供技术支撑。

摘要：为实现电动割胶刀在胶园作业的信息化管理,本研究利用全球定位系统技术,应用于4GXJ-2型电动割胶刀上进行割胶作业的信息监测,将采集胶工在胶园作业时的经纬度位置数据,绘制成相应的移动轨迹。该技术体系由作业信息采集节点、服务器程序与用户界面组成。作业信息采集节点由4GXJ-2型电动割胶刀、STM32单片机、GPS模块以及相关的单元模块组成,用来采集目标区域实时的位置信息数据并将该信号发送给系统服务器程序;系统服务器用来收集节点的实时位置移动信号并进行储存,然后再将相关的数据传送给提出服务请求的用户界面;用户可通过人机交互界面读取目标区域的位置信息,并通过绘制出来的移动轨迹观测作业情况。该系统实现了远程实时监测位置信息的变化情况,为后期的胶园信息化作业管理提供便利。