一种单轨悬挂式采茶机结构设计及通风管流场仿真分析-《江苏农业科学》(2019年20期).docx

龙源版权所有 一种单轨悬挂式采茶机结构设计及通风管流场仿真分析作者：欧阳爱国 邵福 舒盛荣 刘燕德 吴建 曾祥文来源：《江苏农业科学》2019年第20期 摘要：随着茶叶种植面积的不断扩大，收获机械化的实现变得越来越迫切。以单轨悬挂式采茶机械为基础，为改善茶园采茶机中茶叶在收集板上堆积的状况，提高剪切下来的茶叶到集叶袋的输送能力，根据流场动力学原理，对通风系统的结构进行流场仿真分析與优化设计。利用FLUENT软件对通风管内部流场进行仿真，得到了通风管内速度矢量图，揭示了其内部的流场情况，为采茶机通风管装置的进一步设计改进提供可靠的理论依据。 关键词：单轨悬挂式采茶机;通风管;流场仿真分析;优化设计 中图分类号： S225.99文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2019）20-0236-05 我国是茶文化大国，也是茶叶种植生产大国，茶区辽阔，气候多样，茶类品种繁多，栽茶历史悠久，形成了形状各异的许多地方品种，现有国家级认定的地方品种30个，省级认（审）定的地方品种29个。全国现有20个产茶省，8 000万以上茶农，2008年全国茶园面积171.96万hm2，年产茶叶125.96万t，产值超过300亿元。茶产业是集经济效益、社会效益和生态效益于一体的特色农业产业。茶叶是一种季节性和时效性要求较高的产品[1]。如果不能在规定时间之前完成茶叶采摘，那么就会对茶叶的品质产生重要的影响。因此，及时采摘茶叶尤为重要。研究发现，采茶工1 d 8 h约采摘 3 kg 茶叶。虽然茶叶的质量能够得到保证，但效率太低且成本太高。因此，收获机械化的实现变得越来越迫切;结合机械化手段，研究相关机械设备，提高茶叶采摘的效率，降低茶叶采摘的损耗极为必要[2]。 国内对采茶机研究较少，尤其对采茶机通风管内部流场的研究较为薄弱，韩余等分析了往复式采茶机切割器的运动，并对往复式采茶切割器刚柔耦合进行了仿真，得到了刀片的动能、应变能、受力情况，同时得到了偏心轮轴承在旋转过程中的受力变化情况[3]。王中玉等根据现阶段茶园管理的要求，设计出一种适用于茶园管理机全液压传动与控制的底盘，可以用于茶园中耕、施肥、喷药管理作业，操纵简单，达到一机多用的目的[4]。余顺火等阐述抬式采茶及剪枝机所采用的小动力振动烈度的测定方法与分级的意见，并对如何减少振动进行了研究[5]。韩余等设计了一种跨行自走式采茶机机架，该机架具有质量轻、地隙高、重心稳定等特点，运用有限元技术对采茶机机架进行了静力学与动力学特性分析，采茶机正常作业时，机架不会发生共振[6]。 目前国内外尚未检索到基于FLUENT软件对采茶机通风管内部流场的相关研究报道。茶叶种植面积逐年递增，对茶叶采摘以及收集的效率有了较高的要求，通风管在茶叶收集过程中起着至关重要的作用。通风管的结构不合理会引起茶叶收集过程中出现因通风管堵塞而不能把茶叶吹向收集袋内等现象。基于这一问题，本研究针对丘陵山地设计了一种轨道悬挂式采茶机，采茶过程可以做到精确控制且无需人为操作，节省劳动力，同时可以根据不同的茶树需要控制不同的采茶高度，适应性好，应用范围广，提高了采茶的效率;利用FLUENT软件对不同类型采茶机通风管及其出口处的气管内部气流流场进行数值模拟，旨在为采茶机通风管装置的进一步设计改进提供理论依据。 1采茶机总体结构与技术要求 目前，国内外对采茶机的结构有所研究，主要包括以下几种结构：便携式采茶机、双人手扶式采茶机、履带自走式采茶机等。我国南方茶园基本上处在丘陵地带，高低起伏的地貌对采茶机的设计提出了更高的要求，为了提升机采茶叶的品质，减少对茶树的机械性损伤，对整体结构的设计尤为重要。针对丘陵山地，为了提高机采茶叶的效率，本研究设计了一种轨道悬挂式采茶机，如图1所示。 采茶机结构主要由采摘机构、鼓风机构、调节机构、行走机构、电机等组成，如表1所示。采茶机械的工作···试读结束