吉林大学学报(工学版) ›› 2022, Vol. 52 ›› Issue (11): 2756-2764.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20210385

• 农业工程·仿生工程 • 上一篇    

工厂化上海青流水线收割装置的设计与试验

曾百功1(),黎奎良1,叶进1,任丽丽2(),Rashidov Jaloliddin3,张明1   

  1. 1.西南大学 工程技术学院，重庆 400715
    2.吉林大学 生物与农业工程学院，长春 130022
    3.塔什干农业机械化和灌溉工程师学院 水利工程学院，乌兹别克斯坦 塔什干 845250
  • 收稿日期:2020-08-20 出版日期:2022-11-01 发布日期:2022-11-16
  • 通讯作者: 任丽丽 E-mail:zengbaigong@163.com;liliren@jlu.edu.cn
  • 作者简介:曾百功（1985-），男，副教授，博士.研究方向：农业机械研发，仿生理论与技术.E-mail：zengbaigong@163.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(31601210);重庆市技术创新与应用示范专项产业类重点研发项目(cstc2018jszx-cyzdX0045);中央高校基本科研业务费专项项目(XDJK2019B019)

Design and experiment of harvesting device for industrialized production line of Shanghaiqing

Bai-gong ZENG1(),Kui-liang LI1,Jin YE1,Li-li REN2(),Jaloliddin Rashidov3,Ming ZHANG1   

  1. 1.College of Engineering and Technology，Southwest University，Chongqing 400715，China
    2.College of Biological and Agricultural Engineering，Jilin University，Changchun 130022，China
    3.Faculty of Hydrotechnical Constructions，Tashkent Institute of Irrigation and Agricultural Mechanization Engineers，Tashkent 845250，Uzbekistan
  • Received:2020-08-20 Online:2022-11-01 Published:2022-11-16
  • Contact: Li-li REN E-mail:zengbaigong@163.com;liliren@jlu.edu.cn

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摘要：

针对工厂化种植的叶菜在收获工序中机械化水平不高、劳动强度大、耗时长、效率低等问题，以具代表性的上海青为研究对象，设计了一款以带锯切割、螺杆张紧和V型皮带传动的上海青流水线生产收割装置。基于上海青根茎切割过程的理论研究和仿真分析，确定了影响切割效果的主要因素，并试制试验样机进行正交试验，获得较优参数组合如下：带锯为光刃带锯，进给速度为0.05 m/s，切割转速为400 r/min。进行了验证试验，结果表明：切割效果好，端面平整，合格率达到88.9%，收割装置达到了高效省力的设计要求。该研究可为叶菜流水线生产中的收割设备研发提供参考。

关键词: 农业机械化工程, 工厂化, 上海青, 带锯切割, 仿真分析

Abstract:

To solve the problems of low mechanization level， high labor intensity， long time consuming and low efficiency in the harvesting process of industrialized planting leafy vegetables， the representative Shanghaiqing was taken as the research object， a harvesting device with band saw cutting， screw tensioning and V-belt transmission， was designed for the production line of Shanghaiqing. Based on the theoretical research and simulation analysis of cutting process of Shanghaiqing roots， the main factors affecting the cutting effect was determined， and the prototype was trial-manufactured and orthogonal tests were carried out， the optimal combination of parameters was obtained： belt saw was no teeth， feed speed was 0.05 m/s and cutting speed was 400 r/min. The verification test results show that cutting effect is well and the end face is smooth， and the qualified rate is 88.9%. Therefore， the harvesting device meets the requirements of high efficiency and labor saving. This study can provide reference for the research and development of harvesting device in the assembly line production of industrialized planting leafy vegetables.

Key words: agricultural mechanization engineering, industrialization, Shanghaiqing, band saw cutting, simulation analysis

中图分类号: 

  • S225.92

图1

切割装置三维图"

图2

切割装置与流水线匹配图"

表1

主要设计参数"

设计参数参数值
尺寸规格（长×宽×高）/（mm×mm×mm）1255×500×1000
总质量/kg≤120
切割转速/（r·min-1）300~1000
额定电压/V380
功耗/kW1.1
切割合格率/%≥85.0
切割幅宽/mm450

带锯规格（周长×宽×厚）

/（mm×mm×mm）

2830×16×0.5

图3

切割速度合成示意图"

图4

根茎切割受力示意图"

图5

带锯轮三维图"

图6

张紧力调节装置三维图"

表2

根茎主要物性参数"

参 数参数值
密度/（kg·m-3）946
X方向弹性模量/Pa1.5×106
Y方向弹性模量/Pa1.5×106
Z方向弹性模量/Pa4×106
泊松比0.3

图7

根茎切割模型网格划分"

图8

切割后的根茎"

图9

带锯齿型"

图10

仿真应力-转速结果图"

图11

上海青种植间距分布图"

图12

试验准备"

图13

切割转速-损伤率图"

图14

切割后的上海青状态"

表3

正交试验方案和结果"

序号试验因子合格率/%
A/（m?s-1）B/（r?min-1）空列C
11：0.031：40011：锯齿82.60
212：50022：月牙82.60
313：60033：光刃92.60
42：0.0412394.95
5223177.60
6231282.60
73：0.0513287.60
8321394.95
9332178.90
K1j257.80265.15260.15239.10
K2j255.15255.15244.25252.80
K3j261.45254.10262.80282.50
Rj6.3011.053.7040.40

图15

上海青收获效果图"

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