收 稿 日 期 2 0 2 4 0 6 1 0 基 金 項 目 吉 林 省 教 育 廳 科 學 技 術 研 究 項 目 J J K H 2 0 2 4 0 6 5 0 C Y 教 育 部 產(chǎn) 學 研 協(xié) 同 育 人 項 目 2 3 1 1 0 6 0 7 1 2 7 1 7 5 2 吉 林 省 第 二 十 批 創(chuàng) 新 創(chuàng) 業(yè) 人 才 資 助 項 目 石 油 機 械 裝 備 關 鍵 部 件 創(chuàng) 新 設 計 與 性 能 提 升 通 化 師 范 學 院 應 用 型 課 程 機 械 設 計 基 礎 建 設 項 目 2 0 2 2 Y Y X K C 0 0 6 通 化 師 范 學 院 課 程 思 政 機 械 制 造 基 礎 建 設 項 目 2 0 2 2 K C S 2 0 3 9 作 者 簡 介 1 左 勝 甲 吉 林 通 化 人 博 士 通 化 師 范 學 院 物 理 學 院 副 教 授 王 姝 力 劉 傾 城 張 彩 紅 孫 琰 月 通 化 師 范 學 院 吉 林 通 化 1 3 4 0 0 2 2 左 勝 甲 王 麗 萍 通 化 石 油 化 工 機 械 制 造 有 限 責 任 公 司 3 張 彩 紅 吉 林 省 石 油 機 械 研 發(fā) 校 企 聯(lián) 合 創(chuàng) 新 實 驗 室 4 王 姝 力 劉 傾 城 東 北 大 學 5 左 勝 甲 王 麗 萍 通 化 市 策 源 裝 備 制 造 產(chǎn) 業(yè) 創(chuàng) 新 研 究 院 通 信 作 者 左 勝 甲 博 士 通 化 師 范 學 院 物 理 學 院 副 教 授 E m a i l z u o s h e n g j i a 1 6 3 c o m 左 勝 甲 等 便 攜 式 藍 莓 采 摘 機 設 計 與 實 驗 2 0 2 4 年 第 1 2 期 第 4 5 卷 總 第 3 5 7 期 學 報 便 攜 式 藍 莓 采 摘 機 設 計 與 實 驗 左 勝 甲 1 2 5 王 姝 力 1 4 劉 傾 城 1 4 張 彩 紅 1 3 王 麗 萍 2 5 孫 琰 月 1 摘 要 藍 莓 被 譽 為 高 檔 水 果 之 王 是 聯(lián) 合 國 糧 農(nóng) 組 織 推 薦 的 五 大 水 果 之 一 具 有 果 汁 多 果 皮 薄 產(chǎn) 量 大 成 熟 期 短 等 特 點 然 而 每 年 藍 莓 采 收 需 耗 費 大 量 人 力 采 收 不 及 時 會 造 成 巨 大 損 失 在 藍 莓 資 源 豐 富 的 長 白 山 地 區(qū) 每 年 都 有 大 量 人 工 栽 培 及 野 生 藍 莓 因 未 能 及 時 采 收 致 使 經(jīng) 濟 效 益 受 損 阻 礙 了 相 關 產(chǎn) 業(yè) 的 發(fā) 展 長 白 山 地 區(qū) 藍 莓 采 收 作 業(yè) 主 要 以 人 工 為 主 采 收 效 率 低 勞 動 強 度 大 作 業(yè) 成 本 高 且 該 地 區(qū) 地 形 條 件 不 適 于 大 型 藍 莓 采 收 機 械 作 業(yè) 為 了 提 高 采 收 效 率 該 文 基 于 共 振 原 理 設 計 了 一 種 便 攜 式 振 動 式 藍 莓 采 摘 機 經(jīng) 實 驗 證 明 所 設 計 的 藍 莓 采 摘 機 結 構 簡 單 操 作 便 捷 效 率 高 適 合 長 白 山 地 區(qū) 山 地 中 小 規(guī) 模 藍 莓 栽 培 戶 進 行 采 收 作 業(yè) 有 效 解 決 了 山 區(qū) 藍 莓 采 收 難 的 問 題 關 鍵 詞 振 動 式 采 摘 機 高 叢 藍 莓 果 實 采 摘 長 白 山 地 區(qū) 中 圖 分 類 號 S 2 2 5 9 2 文 獻 標 志 碼 A 文 章 編 號 1 0 0 8 7 9 7 4 2 0 2 4 1 2 0 0 1 0 0 7 D O I 1 0 1 3 8 7 7 j c n k i c n 2 2 1 2 8 4 2 0 2 4 1 2 0 0 2 在 全 球 環(huán) 境 污 染 愈 加 嚴 重 的 背 景 下 隨 著 科 學 知 識 的 深 入 研 究 與 普 及 人 們 的 環(huán) 保 意 識 不 斷 增 強 生 態(tài) 綠 色 消 費 概 念 應 運 而 生 近 三 十 年 來 有 機 食 品 生 態(tài) 食 品 火 爆 全 球 綠 色 消 費 成 為 主 流 趨 勢 1 藍 莓 作 為 新 一 代 生 態(tài) 綠 色 消 費 的 王 牌 產(chǎn) 品 具 有 良 好 的 保 健 功 效 2 如 對 視 力 恢 復 眼 睛 保 護 記 憶 力 增 強 均 有 顯 著 效 果 3 還 能 預 防 腦 神 經(jīng) 衰 老 和 心 臟 疾 病 兼 具 抗 癌 舒 筋 活 血 增 強 肌 體 免 疫 力 等 作 用 4 其 所 含 花 青 素 對 心 血 管 類 疾 病 糖 尿 病 及 癌 癥 等 也 有 良 好 的 預 防 功 效 5 6 但 由 于 其 特 殊 的 成 熟 期 生 長 環(huán) 境 等 因 素 導 致 藍 莓 的 采 摘 方 式 要 求 苛 刻 極 大 地 阻 礙 了 藍 莓 產(chǎn) 業(yè) 的 發(fā) 展 因 此 開 展 對 藍 莓 采 摘 的 研 1 0左 勝 甲 等 便 攜 式 藍 莓 采 摘 機 設 計 與 實 驗 究 實 現(xiàn) 藍 莓 機 械 化 采 收 具 有 重 要 的 意 義 國 外 對 果 實 采 摘 技 術 研 究 的 起 步 相 對 較 早 在 2 0 世 紀 4 0 年 代 初 法 國 人 率 先 開 發(fā) 出 一 種 簡 易 的 采 摘 器 至 4 0 年 代 中 期 美 國 開 始 著 重 于 振 動 采 集 果 實 的 研 究 到 了 2 0 世 紀 5 0 年 代 這 種 采 收 方 式 在 歐 美 等 地 得 以 發(fā) 展 與 推 廣 美 國 是 率 先 開 始 研 發(fā) 藍 莓 采 收 機 的 國 家 自 1 9 5 9 年 M C K I B B E N H 發(fā) 明 第 一 項 藍 莓 采 收 技 術 專 利 起 美 國 的 科 研 人 員 便 針 對 藍 莓 采 收 技 術 開 展 了 相 關 研 究 至 2 0 世 紀 6 0 年 代 振 動 采 摘 機 已 由 單 一 的 定 沖 程 推 搖 的 方 式 發(fā) 展 到 慣 性 振 動 氣 動 驅 動 等 多 種 驅 動 方 式 現(xiàn) 在 美 國 有 三 大 公 司 在 研 發(fā) 藍 莓 采 摘 機 催 生 出 B E I L i t t a u 和 K o r v a n 三 種 各 具 特 色 的 品 牌 其 中 B E I 公 司 技 術 最 為 先 進 該 公 司 研 究 的 多 種 藍 莓 采 摘 機 已 廣 泛 應 用 于 生 產(chǎn) 推 動 了 藍 莓 行 業(yè) 在 美 國 的 發(fā) 展 并 獲 得 了 巨 額 的 經(jīng) 濟 效 益 如 今 世 界 上 多 數(shù) 藍 莓 采 摘 機 都 借 鑒 了 美 國 的 技 術 我 國 自 2 0 世 紀 7 0 年 代 開 始 研 究 果 園 采 摘 機 械 但 關 于 藍 莓 采 摘 機 的 研 究 較 少 7 藍 莓 采 收 作 業(yè) 主 要 以 人 工 為 主 存 在 采 收 效 率 低 勞 動 強 度 大 作 業(yè) 成 本 高 等 問 題 近 些 年 雖 引 進 了 國 外 的 大 型 藍 莓 采 收 機 械 但 并 不 適 合 我 國 中 小 規(guī) 模 藍 莓 栽 培 戶 藍 莓 的 采 收 藍 莓 采 收 技 術 已 經(jīng) 嚴 重 滯 后 于 藍 莓 種 植 業(yè) 發(fā) 展 的 需 求 限 制 了 藍 莓 行 業(yè) 的 發(fā) 展 因 此 開 展 藍 莓 機 械 化 采 收 技 術 的 研 究 極 具 重 要 意 義 當 前 我 國 的 藍 莓 采 摘 機 大 部 分 由 東 北 農(nóng) 業(yè) 大 學 與 東 北 林 業(yè) 大 學 的 學 者 研 發(fā) 如 趙 永 超 等 8 的 氣 吸 式 小 漿 果 撿 拾 輸 送 裝 置 郭 艷 玲 等 9 的 手 推 式 矮 叢 藍 莓 采 摘 機 周 敏 等 1 0 的 矮 叢 野 生 藍 莓 生 產(chǎn) 物 流 一 體 機 但 專 門 針 對 長 白 山 區(qū) 藍 莓 種 植 農(nóng) 藝 特 點 的 藍 莓 采 收 機 具 較 為 鮮 見 我 國 長 白 山 地 區(qū) 種 植 的 藍 莓 一 般 可 分 為 兩 種 一 種 是 矮 叢 藍 莓 樹 高 3 0 5 0 c m 具 有 極 強 的 抗 旱 能 力 適 合 高 寒 山 區(qū) 大 面 積 種 植 矮 叢 藍 莓 顆 粒 小 富 含 花 青 素 人 工 采 摘 時 需 蹲 伏 于 灌 木 前 進 行 采 摘 另 一 種 是 人 工 培 育 的 高 叢 藍 莓 樹 高 1 5 3 m 其 果 實 較 大 果 肉 飽 滿 口 感 極 佳 更 有 助 于 人 體 對 花 青 素 的 吸 收 2 人 工 采 摘 時 需 站 在 藍 莓 樹 前 逐 顆 采 摘 本 發(fā) 明 為 解 決 長 白 山 地 區(qū) 高 叢 藍 莓 采 摘 效 率 低 的 問 題 依 據(jù) 長 白 山 地 區(qū) 高 叢 藍 莓 的 種 植 農(nóng) 藝 特 征 設 計 了 一 種 便 攜 式 藍 莓 采 摘 機 該 機 由 小 型 汽 油 機 驅 動 涵 蓋 動 力 部 分 傳 動 部 分 和 執(zhí) 行 部 分 小 型 汽 油 機 通 過 軟 軸 萬 向 聯(lián) 軸 器 等 與 執(zhí) 行 部 分 連 接 通 過 振 動 使 藍 莓 掉 落 進 而 達 成 采 摘 藍 莓 的 目 標 1 設 計 原 則 便 攜 振 動 式 藍 莓 采 摘 機 的 設 計 既 要 滿 足 長 白 山 地 區(qū) 高 叢 藍 莓 采 收 功 能 還 要 遵 循 一 定 的 機 械 原 理 和 機 械 設 計 準 則 設 計 如 下 一 是 在 不 傷 害 藍 莓 植 株 與 藍 莓 果 實 的 前 提 下 應 該 高 效 迅 速 地 完 成 藍 莓 采 摘 以 滿 足 農(nóng) 藝 要 求 二 是 對 長 白 山 地 區(qū) 不 同 地 形 的 高 叢 藍 莓 應 能 夠 簡 單 流 暢 地 完 成 采 摘 工 作 三 是 在 滿 足 使 用 強 度 的 情 況 下 作 業(yè) 裝 備 應 盡 量 輕 質 化 以 降 低 操 作 難 度 達 到 便 攜 的 目 的 四 是 應 該 有 穩(wěn) 定 的 結 構 以 保 證 采 摘 過 程 順 暢 連 續(xù) 2 總 體 方 案 2 1 總 體 設 計 思 想 本 機 采 用 振 動 的 方 式 將 藍 莓 與 植 株 連 接 斷 開 通 過 選 取 適 宜 的 振 動 頻 率 在 確 保 實 現(xiàn) 藍 莓 采 摘 功 能 的 同 時 避 免 對 植 株 和 藍 莓 果 實 造 成 損 傷 為 延 長 機 械 的 工 作 時 間 使 用 汽 油 機 為 振 動 提 供 動 力 本 設 計 將 汽 油 機 與 傳 1 12 0 2 4 年 第 1 2 期 學 報 動 減 速 器 安 置 于 使 用 者 的 背 部 作 業(yè) 時 由 操 作 者 背 負 使 用 并 使 用 軟 軸 進 行 扭 矩 傳 輸 以 此 分 散 本 機 的 重 量 讓 使 用 者 能 夠 更 加 輕 松 地 完 成 高 叢 藍 莓 的 采 收 工 作 2 2 整 機 結 構 本 設 計 的 長 白 山 高 叢 藍 莓 便 攜 式 采 摘 機 能 夠 便 捷 高 效 地 完 成 藍 莓 采 摘 工 作 是 一 種 振 動 式 器 具 整 體 可 分 為 背 負 部 分 和 手 持 部 分 其 三 維 虛 擬 模 型 如 圖 1 所 示 a 為 整 機 示 意 圖 b 手 持 部 分 示 意 圖 1 小 型 汽 油 發(fā) 動 機 2 背 負 支 架 3 減 速 器 4 軟 軸 5 提 手 6 木 質 手 柄 7 振 動 機 構 8 機 架 9 萬 向 節(jié) 聯(lián) 軸 器 1 0 振 動 桿 1 1 限 位 塊 1 2 振 動 夾 圖 1 長 白 山 區(qū) 高 叢 藍 莓 便 攜 式 采 摘 機 三 維 虛 擬 模 型 2 3 工 作 過 程 當 操 作 者 啟 動 機 械 時 安 裝 在 背 架 上 的 汽 油 發(fā) 動 機 通 過 軟 軸 將 動 力 傳 遞 給 曲 柄 使 其 做 圓 周 運 動 持 續(xù) 做 圓 周 運 動 的 曲 柄 帶 動 搖 桿 做 往 復 運 動 搖 桿 通 過 連 桿 與 萬 向 軸 連 接 至 振 動 桿 在 限 定 塊 的 制 約 下 使 其 做 振 幅 為 2 2 m m 頻 率 為 1 5 H z 的 往 復 振 動 振 動 桿 通 過 振 動 夾 將 振 動 傳 遞 給 藍 莓 植 株 使 藍 莓 果 實 與 植 株 的 連 接 斷 開 完 成 采 摘 工 作 2 4 整 機 參 數(shù) 根 據(jù) 長 白 山 高 叢 藍 莓 便 攜 式 采 摘 機 的 設 計 參 數(shù) 及 采 摘 機 實 際 運 行 時 的 振 動 頻 率 1 4 1 6 H z 振 動 幅 度 長 寬 高 重 量 等 進 行 設 計 振 動 頻 率 藍 莓 采 摘 機 的 振 動 頻 率 應 在 1 4 1 6 H z 之 間 1 1 為 保 證 本 設 計 藍 莓 采 摘 機 的 采 摘 效 果 選 定 本 機 的 振 動 頻 率 為 1 5 H z 振 動 幅 度 為 保 證 振 動 力 度 能 將 藍 莓 從 植 株 振 落 且 不 傷 藍 莓 植 株 與 藍 莓 果 實 本 藍 莓 采 摘 機 選 定 振 動 幅 度 為 2 2 m m 整 機 尺 寸 經(jīng) 設 計 本 機 總 長 度 為 6 4 0 m m 總 寬 度 為 9 0 m m 總 高 度 為 2 4 0 m m 整 機 重 量 為 減 輕 使 用 者 的 負 重 降 低 本 機 的 使 用 難 度 本 機 重 量 應 控 制 在 2 0 k g 以 內 經(jīng) 計 算 本 機 重 量 為 1 6 k g 作 業(yè) 效 率 經(jīng) 過 現(xiàn) 場 實 驗 本 藍 莓 采 摘 機 每 小 時 可 采 摘 1 8 k g 藍 莓 是 人 工 采 摘 的 4 5 倍 可 極 大 程 度 地 提 高 果 農(nóng) 的 采 摘 效 率 3 關 鍵 零 部 件 設 計 本 機 的 主 要 工 作 部 件 由 汽 油 機 軟 軸 振 動 機 構 組 成 通 過 三 個 部 件 間 的 連 接 與 協(xié) 同 運 作 完 成 相 應 動 作 3 1 汽 油 發(fā) 動 機 的 選 擇 汽 油 發(fā) 動 機 是 將 汽 油 的 熱 能 轉 化 成 旋 轉 機 械 能 的 機 械 執(zhí) 行 元 件 適 宜 在 惡 劣 條 件 下 使 用 具 有 較 高 的 轉 矩 可 直 接 帶 負 荷 啟 動 因 此 本 設 計 選 用 汽 油 發(fā) 動 機 作 為 驅 動 采 摘 機 振 動 的 動 力 源 綜 合 整 機 重 量 功 率 扭 矩 負 載 等 因 素 選 用 重 慶 蛟 馬 動 力 科 技 有 限 公 司 生 產(chǎn) 的 1 5 2 F 型 四 沖 程 汽 油 發(fā) 動 機 其 具 體 參 數(shù) 見 表 1 1 2左 勝 甲 等 便 攜 式 藍 莓 采 摘 機 設 計 與 實 驗 表 1 1 5 2 F 型 汽 油 發(fā) 動 機 參 數(shù) 參 數(shù) 減 速 比 功 率 k W 轉 矩 N m 轉 速 r m i n 1 油 箱 容 量 L 質 量 k g 數(shù) 值 4 1 1 3 0 9 0 0 1 4 8 3 2 振 動 機 構 的 設 計 振 動 機 構 是 藍 莓 采 摘 機 的 關 鍵 工 作 元 件 本 機 是 由 汽 油 機 提 供 動 力 故 需 要 將 汽 油 機 提 供 的 旋 轉 運 動 轉 換 成 固 定 行 程 的 往 復 運 動 常 用 的 三 種 轉 換 方 案 分 別 是 滾 珠 絲 杠 凸 輪 機 構 曲 柄 滑 塊 機 構 其 中 滾 珠 絲 杠 具 有 高 精 度 可 逆 性 和 高 效 率 的 特 點 1 2 但 是 此 方 案 成 本 高 結 構 復 雜 并 不 適 合 在 本 設 備 上 使 用 而 凸 輪 機 構 通 常 需 要 借 助 鎖 緊 機 構 使 從 動 件 與 凸 輪 輪 廓 始 終 接 觸 進 而 將 轉 動 轉 化 為 往 復 運 動 1 3 如 果 在 本 設 備 中 使 用 凸 輪 機 構 需 要 額 外 添 加 彈 簧 為 凸 輪 結 構 提 供 外 力 考 慮 到 作 為 一 個 采 收 設 備 通 常 需 要 較 長 的 使 用 周 期 在 這 期 間 彈 簧 可 能 會 發(fā) 生 范 式 變 形 導 致 采 收 的 效 率 下 降 或 者 設 備 失 效 因 此 本 設 備 使 用 曲 柄 滑 塊 機 構 進 行 動 力 的 轉 換 如 圖 2 圖 3 所 示 在 滑 動 部 分 和 搖 桿 之 間 采 用 銷 鏈 接 方 式 通 過 曲 柄 帶 動 搖 桿 間 接 帶 動 滑 動 部 分 實 現(xiàn) 將 轉 動 轉 化 為 往 復 運 動 1 曲 柄 2 搖 桿 圖 2 振 動 機 構 裝 配 示 意 圖 a 曲 柄 結 構 示 意 圖 b 搖 桿 示 意 圖 圖 3 振 動 機 構 零 件 示 意 圖 確 定 機 械 結 構 后 根 據(jù) 振 動 幅 度 對 曲 柄 搖 桿 的 相 關 參 數(shù) 進 行 計 算 選 定 搖 桿 擺 動 角 度 為 2 6 計 算 過 程 如 下 圖 4 振 動 機 構 計 算 簡 圖 如 圖 4 所 示 曲 柄 A O 長 1 5 m m 搖 桿 G C 長 8 0 m m 本 機 械 滑 動 裝 置 的 行 程 D E 2 2 m m A O C D F C O A C F D C A C O D C F 故 A O C D F C G O A O 1 5 m m O C G C O G 6 5 m m A O D F O C F C 1 5 1 1 D C 2 D F 2 F C 2 D C 4 9 m m 最 終 確 定 D C 4 9 m m 通 過 校 核 機 構 最 小 傳 動 角 檢 驗 機 構 的 傳 動 性 能 1 4 在 機 構 的 運 轉 過 程 中 傳 動 角 不 斷 變 化 傳 動 角 越 大 表 1 32 0 2 4 年 第 1 2 期 學 報 明 機 構 的 傳 動 性 能 越 好 通 常 要 求 機 構 的 傳 動 角 大 于 4 0 1 4 當 搖 桿 處 于 極 位 時 傳 動 角 度 最 小 通 過 計 算 該 連 桿 機 構 最 小 傳 動 角 為 7 7 符 合 一 般 機 構 對 最 小 傳 動 角 的 要 求 表 明 本 機 構 具 有 良 好 的 傳 動 性 能 3 3 軟 軸 的 設 計 與 選 用 軟 軸 在 機 械 設 計 領 域 一 般 應 用 于 非 直 線 傳 動 過 程 或 非 同 平 面 間 傳 動 部 件 的 連 接 它 能 簡 化 傳 動 機 械 結 構 且 具 有 極 高 的 傳 動 精 度 現(xiàn) 以 選 定 的 汽 油 發(fā) 動 機 輸 出 功 率 與 扭 矩 為 參 數(shù) 并 綜 合 操 作 人 員 工 作 時 的 合 理 回 轉 半 徑 對 軟 軸 作 以 下 要 求 T 0 T k 1 k 2 k 3 n n 0 式 中 T 0 為 軟 軸 能 傳 遞 的 最 大 轉 矩 N c m n 0 為 額 定 轉 速 r m i n T 為 軟 軸 從 動 端 所 需 傳 遞 的 轉 矩 N c m n 為 軟 軸 的 工 作 轉 速 r m i n k 1 為 過 載 系 數(shù) k 2 為 軟 軸 轉 向 系 數(shù) k 3 為 軟 軸 支 承 情 況 系 數(shù) 為 軟 軸 傳 遞 的 效 率 T 0 最 小 值 為 3 7 5 N c m 查 閱 相 關 技 術 規(guī) 格 最 終 選 用 直 徑 為 2 5 m m 長 度 為 1 m 的 軟 軸 其 最 小 彎 曲 半 徑 為 4 5 0 m m 額 定 轉 速 為 9 5 0 r m i n 經(jīng) 核 查 符 合 設 計 要 求 3 4 萬 向 節(jié) 聯(lián) 軸 器 的 選 用 萬 向 節(jié) 即 萬 向 接 頭 是 實 現(xiàn) 變 角 度 動 力 傳 遞 的 機 件 用 于 需 要 改 變 傳 動 軸 線 方 向 的 位 置 本 機 使 用 萬 向 節(jié) 連 接 搖 桿 與 振 動 桿 以 達 到 角 度 變 更 與 動 力 傳 輸 的 目 的 綜 合 所 需 性 能 與 價 格 因 素 選 用 W S D 式 剛 性 萬 向 節(jié) 3 5 軸 承 的 選 用 當 尺 寸 相 同 時 滾 子 軸 承 的 承 載 能 力 為 球 軸 承 的 1 5 3 倍 在 有 沖 擊 載 荷 或 載 荷 較 大 時 使 用 滾 子 軸 承 效 果 更 佳 但 本 機 械 安 裝 軸 承 處 軸 承 內 徑 小 于 2 0 m m 在 這 種 情 況 下 兩 種 軸 承 的 承 載 能 力 基 本 相 同 球 軸 承 價 格 更 低 故 選 用 球 軸 承 查 閱 相 關 標 準 選 定 軸 承 型 號 為 6 1 8 0 3 的 深 溝 球 軸 承 其 參 數(shù) 如 表 2 所 示 表 2 6 1 8 0 3 型 深 溝 球 軸 承 參 數(shù) 參 數(shù) 內 徑 m m 外 徑 m m 寬 度 m m 基 本 額 定 動 載 荷 徑 向 N 基 本 額 定 靜 載 荷 徑 向 N 質 量 k g 數(shù) 值 1 7 2 6 5 1 6 8 0 9 3 0 0 0 0 6 根 據(jù) G B T 6 3 9 1 2 0 1 0 軸 承 基 本 額 定 壽 命 計 算 公 式 為 L 1 0 C P 式 中 L 1 0 為 基 本 額 定 壽 命 C 為 基 本 額 定 動 載 荷 P 為 當 量 動 載 荷 經(jīng) 測 量 為 2 0 N 為 壽 命 指 數(shù) 球 軸 承 3 經(jīng) 計 算 L 1 0 的 值 為 5 2 9 7 0 4 1 0 1 1 r 3 6 手 柄 的 設 計 農(nóng) 作 物 的 采 收 通 常 需 要 數(shù) 個 小 時 的 連 續(xù) 工 作 故 采 摘 機 械 應 具 有 較 好 的 使 用 舒 適 度 本 設 計 選 擇 雙 持 設 計 極 大 地 降 低 了 使 用 者 單 手 使 用 機 械 時 肌 肉 的 負 重 進 而 提 高 了 工 作 效 率 提 升 了 使 用 者 的 操 作 體 驗 本 機 在 手 柄 上 加 入 了 一 個 護 手 的 裝 置 圖 5 這 一 設 計 既 美 化 了 外 觀 又 保 護 了 使 用 者 的 安 全 1 木 質 手 柄 2 護 手 3 機 架 圖 5 手 柄 結 構 圖 4 實 驗 4 1 實 驗 條 件 實 驗 在 吉 林 省 通 化 市 通 化 縣 禾 韻 藍 莓 種 1 4左 勝 甲 等 便 攜 式 藍 莓 采 摘 機 設 計 與 實 驗 植 基 地 進 行 對 藍 莓 采 摘 機 進 行 實 驗 并 與 人 工 采 摘 比 較 如 圖 6 所 示 藍 莓 多 為 密 植 大 型 機 器 無 法 實 施 作 業(yè) 本 實 驗 機 器 組 由 二 人 組 成 一 人 負 責 操 作 機 器 采 摘 另 一 人 負 責 收 集 藍 莓 人 工 組 由 多 人 組 成 圖 6 藍 莓 采 摘 機 實 驗 圖 4 2 實 驗 方 法 實 驗 過 程 中 在 保 證 時 間 相 同 的 情 況 下 大 約 2 0 分 鐘 采 收 作 業(yè) 時 間 測 試 機 器 組 和 人 工 組 采 摘 藍 莓 的 重 量 對 比 情 況 共 進 行 四 組 對 比 實 驗 如 表 3 所 示 機 器 組 與 人 工 組 采 摘 的 藍 莓 都 必 須 滿 足 作 為 鮮 食 用 果 實 所 需 要 達 到 的 破 損 率 的 要 求 表 3 實 驗 方 法 及 結 果 組 別 1 組 2 組 3 組 4 組 采 收 方 式 人 工 采 收 3 人 人 工 采 收 6 人 人 工 采 收 1 0 人 機 械 采 收 2 人 采 收 質 量 k g 9 1 8 5 3 0 3 1 4 3 實 驗 結 果 該 機 可 以 實 現(xiàn) 按 照 設 計 目 標 通 過 振 動 采 摘 的 工 作 原 理 對 藍 莓 進 行 采 摘 同 時 通 過 調 整 頻 率 可 對 具 有 不 同 成 熟 度 的 藍 莓 進 行 篩 選 相 對 于 人 工 作 業(yè) 規(guī) 定 時 間 內 機 器 組 的 采 摘 重 量 相 當 于 1 0 人 采 摘 的 藍 莓 重 量 且 采 摘 的 破 損 率 比 人 工 組 要 低 采 摘 質 量 更 佳 5 結 語 本 設 備 是 基 于 機 械 振 動 原 理 設 計 的 一 種 新 型 便 攜 式 高 叢 藍 莓 采 摘 機 完 善 了 現(xiàn) 有 藍 莓 采 摘 機 不 能 持 續(xù) 工 作 機 身 笨 重 及 不 方 便 攜 帶 的 缺 點 它 通 過 振 動 的 方 式 將 藍 莓 果 實 與 植 株 分 離 本 機 采 用 曲 柄 搖 桿 機 構 離 合 器 軟 軸 傳 動 機 構 作 為 主 要 工 作 部 件 以 汽 油 機 為 動 力 通 過 多 個 部 件 間 的 協(xié) 同 作 用 與 傳 動 確 保 采 摘 工 作 的 完 成 在 設 計 參 數(shù) 條 件 下 只 需 短 短 幾 秒 便 可 完 成 整 株 藍 莓 的 采 收 本 設 備 可 以 滿 足 采 收 長 白 山 地 區(qū) 高 叢 藍 莓 的 工 作 需 求 極 大 提 高 了 當 地 采 收 效 率 該 機 采 用 汽 油 發(fā) 動 機 為 整 個 機 器 提 供 動 力 具 有 較 好 的 通 用 性 和 適 應 性 綜 上 所 述 本 次 所 設 計 的 新 型 便 攜 式 高 叢 藍 莓 采 摘 機 整 體 方 案 選 擇 合 理 結 構 簡 單 易 于 生 產(chǎn) 制 造 便 于 完 成 后 續(xù) 的 維 護 保 養(yǎng) 工 作 具 有 較 強 的 市 場 推 廣 性 和 實 際 應 用 價 值 參 考 文 獻 1 陳 毅 顧 瑩 宋 平 等 利 用 低 場 核 磁 共 振 分 析 藍 莓 貯 藏 過 程 中 水 分 含 量 及 遷 移 變 化 J 農(nóng) 業(yè) 工 程 學 報 2 0 2 2 3 8 1 7 8 2 李 健 張 皓 瑜 郭 艷 玲 等 自 走 式 藍 莓 采 摘 機 行 走 液 壓 系 統(tǒng) 的 設 計 與 仿 真 J 機 床 與 液 壓 2 0 2 2 5 0 2 3 8 8 9 2 3 李 穎 暢 藍 莓 花 色 苷 提 取 純 化 及 生 理 功 能 研 究 D 沈 陽 沈 陽 農(nóng) 業(yè) 大 學 2 0 2 4 9 4 G O N G A P C H E N B F X W A N G A L e t a 1 P r o t e c t i v e e f f e c t s o f b l u e b e r r i e s Y a c c i n i u m c o r y m b o s u m L e x t r a c t a g a i n s t c a d m i u m i n d u c e d h e p a t o t o x i c i t y i n m i c e 1 52 0 2 4 年 第 1 2 期 學 報 J E n v i r o n t o x i c o l p h a r m 2 0 1 4 3 7 3 1 0 1 5 1 0 2 7 5 周 曉 梅 湯 珍 妮 白 鶴 等 土 壤 環(huán) 境 對 藍 莓 植 株 生 長 發(fā) 育 的 研 究 現(xiàn) 狀 與 展 望 J 吉 林 師 范 大 學 學 報 自 然 科 學 版 2 0 1 9 4 0 1 1 0 0 1 0 5 6 王 艷 王 瑩 劉 兵 等 藍 莓 的 生 理 生 態(tài) 學 研 究 進 展 J 吉 林 師 范 大 學 學 報 自 然 科 學 版 2 0 1 5 3 6 2 1 2 2 1 2 4 7 鮑 玉 冬 郭 艷 玲 郭 帥 藍 莓 采 摘 機 械 的 現(xiàn) 狀 及 發(fā) 展 趨 勢 J 節(jié) 能 技 術 2 0 1 4 3 2 3 2 2 8 2 3 0 8 趙 永 超 孔 德 剛 霍 俊 偉 等 氣 吸 式 小 漿 果 撿 拾 輸 送 裝 置 仿 真 與 試 驗 J 農(nóng) 業(yè) 工 程 學 報 2 0 1 6 3 2 1 7 3 2 3 9 9 郭 艷 玲 鮑 玉 冬 何 培 莊 等 手 推 式 矮 叢 藍 莓 采 摘 機 設 計 與 試 驗 J 農(nóng) 業(yè) 工 程 學 報 2 0 1 2 2 8 7 4 0 4 5 1 0 于 莎 莎 劉 成 立 林 寶 山 順 華 藍 莓 一 號 安 全 高 效 種 植 技 術 J 北 華 大 學 學 報 自 然 科 學 版 2 0 1 0 1 1 3 2 6 3 2 6 6 1 1 王 海 濱 郭 艷 玲 鮑 玉 冬 等 振 動 式 藍 莓 采 摘 的 機 理 分 析 與 仿 真 J 農(nóng) 業(yè) 工 程 學 報 2 0 1 3 2 9 1 2 4 0 4 6 1 2 劉 晶 晶 凸 輪 機 構 參 數(shù) 化 建 模 及 運 動 分 析 J 科 學 技 術 創(chuàng) 新 2 0 1 7 7 3 2 1 7 3 1 7 4 1 3 李 繼 成 左 勝 甲 梁 歆 雅 等 氣 松 注 藥 一 體 化 作 業(yè) 裝 備 設 計 J 通 化 師 范 學 院 學 報 2 0 2 2 4 3 1 2 8 1 2 1 4 王 開 寶 劉 曉 飛 李 建 永 等 表 取 采 樣 機 構 懸 吊 式 低 重 力 補 償 裝 置 設 計 J 北 華 大 學 學 報 自 然 科 學 版 2 0 2 1 2 2 4 5 4 0 5 4 5 責 任 編 輯 張 志 新 D e s i g n a n d E x p e r i m e n t o f P o r t a b l e B l u e b e r r y P i c k i n g M a c h i n e Z U O S h e n g j i a 1 2 5 W A N G S h u l i 1 4 L I U Q i n g c h e n g 1 4 Z H A N G C a i h o n g 1 3 W A N G L i p i n g 2 5 S U N Y a n y u e 1 1 T o n g h u a N o r m a l U n i v e r s i t y T o n g h u a 1 3 4 0 0 2 C h i n a 2 T o n g h u a P e t r o c h e m i c a l M a c h i n e r y M a n u f a c t u r i n g C o L t d T o n g h u a 1 3 4 0 0 2 C h i n a 3 J i l i n P r o v i n c e P e t r o l e u m M a c h i n e r y R D J o i n t I n n o v a t i o n L a b o r a t o r y T o n g h u a 1 3 4 0 0 2 C h i n a 4 N o r t h e a s t e r n U n i v e r s i t y S h e n y a n g 1 1 0 8 1 9 C h i n a 5 T o n g h u a C e y u a n E q u i p m e n t M a n u f a c t u r i n g I n d u s t r y I n n o v a t i o n R e s e a r c h I n s t i t u t e T o n g h u a 1 3 4 0 0 2 C h i n a A b s t r a c t B l u e b e r r y i s k n o w n a s t h e k i n g o f h i g h g r a d e f r u i t s a n d i s o n e o f t h e f i v e m a j o r f r u i t s r e c o m m e n d e d b y F A O I t h a s t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f m o r e j u i c e t h i n p e e l l a r g e o u t p u t a n d s h o r t m a t u r i t y b u t i t t a k e s a l o t o f m a n p o w e r t o h a r v e s t e v e r y y e a r w h i c h l e a d s t o h u g e l o s s e s E s p e c i a l l y i n C h a n g b a i M o u n t a i n w h i c h i s r i c h i n b l u e b e r r y r e s o u r c e s a h u g e a m o u n t o f a r t i f i c i a l l y c u l t i v a t e d a n d w i l d b l u e b e r r i e s c a n n o t b e h a r v e s t e d i n t i m e e v e r y y e a r w h i c h a f f e c t s t h e e c o n o m i c b e n e f i t s a n d h i n d e r s t h e d e v e l o p m e n t o f r e l a t e d i n d u s t r i e s T h e h a r v e s t i n g o f b l u e b e r r y i n C h a n g b a i M o u n t a i n w a s m a i n l y m a n u a l w i t h l o w h a r v e s t i n g e f f i c i e n c y h i g h l a b o r i n t e n s i t y a n d h i g h o p e r a t i n g c o s t w h i c h w a s n o t s u i t a b l e f o r l a r g e s c a l e b l u e b e r r y h a r v e s t i n g m a c h i n e r y B a s e d o n t h e p r i n c i p l e o f r e s o n a n c e t h i s p a p e r d e s i g n s a p o r t a b l e v i b r a t i n g b l u e b e r r y p i c k e r T h e f i e l d e x p e r i m e n t p r o v e s t h a t t h e d e s i g n e d b l u e b e r r y p i c k e r h a s s i m p l e s t r u c t u r e c o n v e n i e n t o p e r a t i o n a n d h i g h e f f i c i e n c y w h i c h i s s u i t a b l e f