【《核桃振动采摘机的整体方案的选择分析》2100字】

核桃振动采摘机的整体方案的选择分析1.1振动式核桃采摘机采摘方式的选择我国现代化农业生产中应用较多的一种采摘模式为机械振动，该振动模式基本原理是运用激振装置加快振动核桃速度，利用夹持装置向树体传递振动力量，并向树枝上生长的核桃果实传递，让树上的核桃完成加速度运动，树上的核桃惯性力与果实间的果梗结合力相比较大的情况下会使得核桃从树上脱落，该采摘模式的优势为效率更高，也可以提升采摘效率。与人工采摘相比其振动速度超过20倍，如今应用较多的振动模式为树冠振动、气流冲击振动、树干振动及树枝振动。果实比较轻的果树可采取振动与气流冲击方式[6]，如图1、2所示。图1Whitney设计的采摘机图2Coppock设计的采摘机树冠振动在植株直径较小的果树上应用，由图3所示。该装置采摘果树效率与人工相比是其1.5倍，然而会损伤树冠结构，本研究核桃树的高度通常为4m至5m，使用树冠振动不合理；树枝振动可在一些较为成熟的果园中应用，由图4显示，该装置结构非常灵活紧凑，使用较小作用力即可晃动树枝进行采摘，然而效率较低，要耗费大量时间完成一颗果树的采摘操作；振动采摘可在浆果类树木中使用，不会对果实造成损坏，由图5显示。振动树干所需的激振力较大，也会直接损伤树皮自身，利用偏心轮机构可实现激振需求，也可以在夹持部分上安装减振装置来降低损伤果树程度。振动树干后可提高果树采摘效率，通常在30s至60s内即可对一颗果树采摘[7]，同时自带移动装置，用来满足各种地形需求。本文将多种方式优势与不足对比，再与核桃树特征相结合最终使用振动树干方式进行采摘。图3树冠振动采摘图4树枝振动采摘机图5树干振动采摘机1.2振动式核桃采摘机驱动方式的选择驱动的本质是机械装置上的动力元件，人们日常生活中也有各种各样的驱动装置，利用驱动模式将驱动力添加，在各种场所使用相应的驱动力可将机械效率全面提升。本文重点探索在果园环境下的采摘方式，该采摘是一种树干振动采摘模式，树干振动的特征在于要利用强大的激振力振动树体，因而要选取相应的驱动方式。在机械设计过程中常用到的驱动方式包括电机、液压及汽油机等，下列详细描述：（1）液压驱动液压驱动器可转换流体压力为机械系统上的机械能，液压马达利用联轴器与偏心轮轴支撑件连接，并且偏心轮和传动轴通过键连接。当液压马达运行时，偏心块的旋转会产生振动，并且该振动会向果树持续传递从而让果树坠落[8]，图6显示。液压驱动器传动稳定性强，可生成较大力，然而传动过程效率较低；温度作为一项因素会干扰液压驱动，因而工作于低温或者高温环境下存在一定阻碍。图6液压驱动（2）电机驱动电动机驱动上有振动与旋转驱动方式，首先振动电动机作为一种驱动方式，且电动机具备偏心结构，打开电动机后会振动果树导致果实掉落[9]。另一种是普通电动机的旋转带动振动结构产生振动，振动力使水果掉落，如图7所示。电机驱动的优点是精度高、调速方便。但是，由于需要一定的激振力来使核桃树振动，并且由驱动电动机产生的推力较小，因此当推力较大并且需要外部电源时，生产成本就会比较高。图7电机驱动（3）汽油机驱动汽油发动机的驱动轴是通过联轴器连接至该轴。当汽油发动机启动时，偏心块被驱动以高速旋转。偏心轮经过旋转生成一定惯性力，在果树上使用夹紧装置，其惯性力会使得果树发生振动并导致水果掉落，如图8所示。操作汽油发动机生成的动力较大[10]。运行效率非常高，而且外部的采摘环境对汽油机影响微乎其微，无需连接外部电源，并且可以适应相对复杂的环境。图8汽油机驱动综上所述，树干振动采摘机所需的驱动力大，若电机驱动上设定的驱动力过小则无法进行驱动操作，若设置的驱动力过大投入的成本增加，同时电机驱动时还要与外部电源连接，处于野外环境下完成采摘工作时无匹配的电源装置；汽油机驱动与液压驱动均可产生较大的力进行驱动，无需连接外部电源，然而外部环境因素会直接影响液压驱动，导致其效率低下。汽油机驱动还具备液压驱动优势，运行效率快，稳定性强，因而本文在设计采摘机时以油机驱动当作主要驱动方式。1.3核桃振动采摘机的夹持方式的选择采摘机设备的主要部分为夹持装置，因而设置夹持方式十分关键，选取一个最佳的夹持模式可以将树干夹紧不会出现松动现象，也可以降低损伤树干树皮程度。应用较多的夹持方式机械结构有两种，分别为液压夹持与机械夹持，下列对两种夹持方式描述：（1）图9显示机械结构夹持。该结构约束为不同机械结构间存在的相互作用，以实现夹紧功能[11]。例如，有一种用钢链锁紧的机械装置。钢链的一端固定在激励器上，另一端固定在棘轮装置上，也固定在振动激励器上，最后通过运用棘轮装置进行夹紧工作。夹持机构优势在于重量小、结构简洁等，然而夹持期间要由人工协助完成，如人工固定链条，必须手动将链条缠绕在树上，这很不方便；夹紧机构容易松动。松开时，会对树皮造成很大的损害，本夹紧机构在树枝较细的果树、小植物等上应用。（2）图10为液压夹持。该方式是运用液压缸方式对采摘夹手上的夹持区间控制，树干在两个采摘机械手内部的情况下，可利用对液压缸调整的方式让采摘机械可以将树干抱住，运用液压机构自锁原理将树干缩紧[12]完成夹持操作，基于液压机构自锁原理，会固定夹持机构，且损伤树木程度小。图9机