基于恒力机构的香蕉落梳装置设计与自适应性分析

针对香蕉机械化落梳过程中出现的自适应性差的问题,设计了基于恒力机构的可自适应环抱蕉茎插切式香蕉落梳装置,并对落梳装置的径向自适应性和转动自适应性进行了分析。采用两斜置压缩弹簧的结构,引入负刚度,再与正刚度的水平压缩弹簧并联组成恒力机构,提高了落梳刀具组对果轴粗细的径向自适应性,对恒力机构的力-位移特性曲线和刚度-位移特性曲线进行分析,并优选关键参数,得出斜置压缩弹簧的刚度系数k1=12 N/mm,水平压缩弹簧的刚度系数k2=3 N/mm,初始状态斜置压簧的倾斜角θ0=36. 87°,恒力行程对应的落梳刀组包络圆直径范围为80～100 mm,对应的恒力f=180 N。在加载有扭簧的虎克铰链基础上设计了可释放两个转动自由度的落梳刀盘,根据测定的香蕉果轴弯曲度设置刀盘旋转角范围为±10°,根据建立的三维模型中的几何参数得出,落梳刀具末端的工作空间是一个半径为300 mm的球面。对落梳刀具末端的柔度矩阵进行分析,结果显示,落梳刀盘旋转角为0°,即刀盘与机架上底面平行时线柔度最大,最大值为0. 818 2 mm/N,落梳刀盘旋转角为10°时线柔度最小,最小值为0. 77 mm/N,说明落梳刀具末端的线柔度随刀盘旋转角的增大而减小。试验结果表明,梳柄切口符合试验指标的蕉梳占所有样本的81. 25%,切口质量良好,该装置设计合理,且满足实际落梳作业的要求。     

青香蕉多次敲击力学特性及易损性评估

香蕉通常在绿硬期（即青香蕉）进行采运,在此过程中果指与作业部件和相邻果指之间易发生反复碰撞。为探明果指的机械性质,减少香蕉采运过程中的碰撞损伤,该研究针对不同生长位置的果指进行了敲击试验。通过方差分析检验了敲击次数、敲击能量和生长位置对果指力学特性（加速度峰值和恢复系数）及易损性（损伤尺寸和敏感度）的影响。结果表明,敲击能量越高,加速度越大,恢复系数越小,损伤尺寸和敏感度越大,果指越易损伤;在果指塑性变形对应的敲击能量阈值内,加速度、恢复系数与损伤尺寸随次数以非线性方式增加,但增量主要集中在初始5次,而损伤敏感度则以非线性方式递减,随着敲击次数的增加,果指的易损性呈非线性降低。越靠近果轴底端且在内排生长的果指,越易损伤。该研究成果可为香蕉采运等过程中的防护措施与风险因素的管理提供依据。     

蕉园自走式压穴施肥机设计与试验

为实现香蕉根部肥料深施的机械化作业,设计了一种可变位、变深、变量施肥的蕉园自走式压穴施肥机。压穴性能试验结果表明:压头的直径和锥度均对峰值压穴阻力的影响极显著,呈正相关关系,减少锥度能有效降低施肥机作业能耗,构建的多元线性回归模型可用于压穴作业决策;压头的沉降速度对峰值压穴阻力无显著影响,增大沉降速度有利于提高施肥机工作效率。最后,试验研究了外槽轮的螺旋升角和转速对施肥机排肥稳定性的影响,建立了施肥量变异系数的多元回归方程,为变量施肥控制提供了参考。     

小型活体水产运输箱电解水增氧装置设计与试验

水产长距离运输保证鲜活需要保持水产原生存环境的压力、水质、溶氧度等条件,其中溶氧度直接关系水产的存活,因此增氧装置的设计成为活体水产运输的关键技术之一。为了解决电解水增氧方式能耗大、难以小型化的问题,该研究设计了适用于小型水产运输箱的电解水增氧装置。首先根据计算流体力学软件仿真计算结果设计了装置中可在正负电极间产生恒稳均匀流场的整流结构参数;然后通过试验探索水溶氧规律和装置总能耗在电解电压与水交换流量影响下的关系。试验结果表明在容积为8×10-3 m3的箱体内,采用直流电解,当电解电压为37 V、水交换流量为6.97×10-5 m3/s时,总能耗最低为39.39 kJ。本文的装置设计和试验结果可为电解水增氧方法在水产运输和养殖中的实际应用提供了依据。