【摘 要】
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近年来,我国葡萄栽培面积在逐步扩大,葡萄叶幕整形修剪是一个季节性强、需要大量人工完成、劳动强度大的工作。目前葡萄叶幕人工修剪效率较低,葡萄园生产中对机械化修剪设备需求日渐旺盛。葡萄叶幕修剪机作为葡萄园叶幕修剪规范化、轻简化的关键设备,其修剪性能直接影响葡萄的产量和品质。针对现有葡萄园单篱笆架栽培模式叶幕高效修剪的农艺要求,设计了往复式葡萄叶幕修剪机,实现葡萄叶幕侧部立面和顶部的机械化修剪作业。通过
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近年来,我国葡萄栽培面积在逐步扩大,葡萄叶幕整形修剪是一个季节性强、需要大量人工完成、劳动强度大的工作。目前葡萄叶幕人工修剪效率较低,葡萄园生产中对机械化修剪设备需求日渐旺盛。葡萄叶幕修剪机作为葡萄园叶幕修剪规范化、轻简化的关键设备,其修剪性能直接影响葡萄的产量和品质。针对现有葡萄园单篱笆架栽培模式叶幕高效修剪的农艺要求,设计了往复式葡萄叶幕修剪机,实现葡萄叶幕侧部立面和顶部的机械化修剪作业。通过调研得到保定地区单篱笆架栽培露地葡萄的行距为2～3 m、株距为2 m、立柱间距为5 m,立柱高度为1.8 m,确定了葡萄叶幕修剪宽度为0.4 m、高度为1.5 m的园艺要求;通过实验测定了修剪期葡萄茎秆的含水率、抗压弹性模量与抗压强度,确定了葡萄枝条断裂时的抗剪强度在5.0～9.0 MPa;设计了往复式葡萄叶幕修剪机的总体结构。为了使往复式葡萄叶幕修剪机能够适应不同行距的葡萄园,满足机具在侧部和顶部枝条修剪作业的要求,设计了左右移动装置、垂直升降装置和顶部避障装置;选用单动刀往复式切割器、偏置式曲柄连杆机构、BM2-50型液压马达,计算确定了切割器幅宽、垂直升降装置、左右移动装置和避障装置的基本参数,利用AIP（Autodesk Inventor Professional）设计了往复式葡萄叶幕修剪机零部件模型和数字样机;利用ANSYS/LS-DYNA软件仿真分析了往复式切割器工作过程,得到葡萄茎秆修剪过程中位移云图、等效应力云图、能量曲线和切割力曲线等;采用三因素三水平Box-BehnkenDesign（BBD）正交试验仿真分析了切割倾角、液压马达转速、行进速度及其交互作用对切割力的影响,通过参数优化得到往复式葡萄叶幕修剪机作业优化参数组合。根据往复式葡萄叶幕修剪机左右移动装置、垂直升降装置和顶部避障装置的动作顺序,设计绘制了往复式葡萄叶幕修剪机的液压系统原理图,分析了各装置的液压系统工作原理,计算确定了液压马达、液压缸等元件的主要参数并对其进行选型;利用AMESim对往复式葡萄叶幕修剪机液压回路进行建模,仿真分析了垂直升降机构、左右移动机构和修剪机构的液压工作情况,验证了往复式葡萄叶幕修剪机液压系统的设计合理性。田间试验结果表明,往复式葡萄叶幕修剪机的漏剪率为5.9%,撕碎率为3.9%,液压系统整体运行平稳,机具通过性良好,可满足单篱笆架栽培露地葡萄园叶幕修剪作业要求。
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