CN105334037B - 一种用于水果振动采收的振动参数测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于水果振动采收的振动参数测试装置，包括：实验装载台、液压驱动系统、偏心轮、连杆、执行机构；执行机构有两组，一组是在实验装载台上夹住果树树干或树枝进行摇晃的直线往复振动机构，一组是在实验装载台上敲打果树树冠的往复摆动振动机构；液压驱动系统的液压马达驱动偏心轮在实验装载台上转动；连杆的一端与偏心轮连接，连杆的另一端与直线往复振动机构或往复摆动振动机构可拆卸式连接，根据摇晃或敲打果树的需求选择安装一组执行机构。本发明可广泛应用于柑橘、荔枝、龙眼、红枣、核桃、板栗等林果振动采收的参数测试，适用于各种水果以及各种水果振动采收机，通用性强，属于水果机械化采收技术领域。

Description

一种用于水果振动采收的振动参数测试装置

技术领域

本发明涉及水果机械化采收技术，应用于水果振动采收的振动频率、振幅、果实脱落时间等参数的测试。

背景技术

水果采收是水果生产过程中一个重要环节，需要大量的劳力，且劳动强度大、采收成本高。在广东地区，人工水果采收费用已占水果生产成本35％左右。为降低水果采收成本，近年来国内外对水果机械化采收进行了大量的研究。其中一类为水果机械振动采收机，通过机械振动迫使果实与果树分离，可大幅度提高水果的采收效率、降低生产成本。

水果机械振动采收机，包括树干振动采收机、树冠振动采收机、树枝振动采收机。树干振动采收机采用机械振动装置夹持果树的主树干并进行激振，迫使果实进行振动并脱落，然后采用果实收集装置进行果实收集；树冠振动采收机通过将多个振动棒插入果树树冠中，并进行振动敲打树枝和果实，使果实从果树上脱落掉下，然后采用果实收集装置进行果实收集；树枝振动采收机与树干振动采收机原理相同，只是夹持果树的树枝而不是主树干，整个装置较树干振动采收机轻便，但采收效率较树干振动采收机低。

近几年，国内在水果机械振动采收领域进行了一些研究开发，如新疆农垦科学院农机研究所研究开发了一种振动式果树采收机(专利号：200820125040.9)，采用钳式振动头夹紧树干，由拖拉机动力通过液压系统驱动振动头内置的偏心轮回转机构推摇果树使果实振落；华南农业大学开发了一种树冠振动型水果采收机(专利申请号：CN201210112479)，采用拖拉机作动力机，驱动立柱上的采收装置纵向和/或横向振动击打果树树冠使果实脱落，在采收装置下方设有固定接果盘及果实传送装置；新疆农业科学院农业机械研究所研究开发了一种牵引式林果振动采收装置(专利申请号：CN201320441584)，通过夹持振动装置的夹钳夹住树枝，对果树施加振动，将果实振落，用接果布收集果实，然后利用卷轴收回接果布并将果实收集到输送带上。

现有的这些水果振动采收机在针对某类水果进行采收时，由于该类水果振动采收的振动频率、振幅、果实脱落时间等参数未知，因此需要较长的测试适应时间，导致费时、成本高，且不合适的振动频率和振幅测试可能使果树果实受到损伤。现有技术中不存在水果振动采收的振动参数测试装置。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种用于水果振动采收的振动参数测试装置，能适用各种水果及各种水果振动采收机，可获取果树振动采收的频率、振幅、脱落时间等参数，为水果振动采收机的设计及水果采收提供实验数据支撑。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于水果振动采收的振动参数测试装置，包括：实验装载台、液压驱动系统、偏心轮、连杆、执行机构；执行机构有两组，一组是在实验装载台上夹住果树树干或树枝进行摇晃的直线往复振动机构，一组是在实验装载台上敲打果树树冠的往复摆动振动机构；液压驱动系统的液压马达驱动偏心轮在实验装载台上转动；连杆的一端与偏心轮连接，连杆的另一端与直线往复振动机构或往复摆动振动机构可拆卸式连接，根据摇晃或敲打果树的需求选择安装一组执行机构。

作为一种优选，直线往复振动机构包括滑块、导轨、延伸杆、快速夹紧装置；导轨固定在实验装载台的上端面，滑块沿着导轨前后平移；快速夹紧装置固定在延伸杆的前端，延伸杆的后端固定在滑块的前端，滑块的后端通过销轴与连杆的前端转动式连接，连杆的后端与水平布置的偏心轮相接且相对于偏心轮转动。

作为一种优选，往复摆动振动机构包括摇杆、振动棒固定器、振动棒、摇杆底座；摇杆底座固定在实验装载台的上端面，振动棒固定器与摇杆底座通过销轴转动式连接，振动棒的后端固定在振动棒固定器上；摇杆的一端与连杆的前端铰接，摇杆的另一端与振动棒固定器固定，连杆的后端与水平布置的偏心轮相接且相对于偏心轮转动。

作为一种优选，快速夹紧装置包括固定夹紧座、活动夹紧块、挡板、转块、旋转手柄；固定夹紧座包括顶紧部分、安装部分、连接部分，顶紧部分和安装部分正对，连接部分将顶紧部分和安装部分连接；装有旋转手柄的转块包括大端和小端，大端置入安装部分的安装孔中，套在小端的挡板安装在安装部分对大端进行限位；延伸杆的一端设有外螺纹，与转块的内螺纹孔配合；延伸杆穿过转块和安装部分，延伸杆的端部与活动夹紧块固定连接，活动夹紧块位于顶紧部分和安装部分之间；延伸杆和安装部分通过滑动平键连接；转动转块时，活动夹紧块靠近或远离顶紧部分。

作为一种优选，实验装载台的上端面为T型槽工作台，T型槽工作台的上端设有多条相互平行的、沿着前后方向延伸的、安装用的T型槽。

作为一种优选，偏心轮上设有带有刻度的长条形的安装槽；连杆的端部通过销轴和螺母固定在安装槽中，在安装槽中选择的不同安装位置对应连杆的端部与偏心轮转动中心的不同距离。

作为一种优选，液压马达的输出轴与偏心轮相接，该输出轴上装有光栅编码器，转速显示表与光栅编码器相接。

作为一种优选，液压驱动系统包括油箱、叶片泵、溢流阀、三位四通换向阀、调速阀、液压马达；叶片泵的入口与油箱连接，叶片泵的出口与三位四通换向阀的进油口连接；溢流阀安装在叶片泵的出口和油箱之间；油箱与三位四通换向阀的回油口相接；三位四通换向阀、调速阀、液压马达、单向阀依次相接，再接入三位四通换向阀。

作为一种优选，三位四通换向阀位于中间档位时，叶片泵的出口与油箱连通，调速阀和液压马达断开；三位四通换向阀位于左边档位时，叶片泵的出口与调速阀、液压马达的进油口连通，液压马达的回油口与单向阀、油箱连通，液压马达工作；三位四通换向阀位于右边档位时，叶片泵的出口与单向阀、液压马达连通，液压马达不工作。

作为一种优选，液压马达架设在马达底座上，液压马达通过转动轴连接水平转动的偏心轮；马达底座安装在T型槽中。

本发明的原理是：液压驱动系统中的液压马达作定速旋转并可调节液压马达的转速，与液压马达连接的测速装置(包括光栅编码器和转速显示表)显示液压马达的转速，液压马达带动可调偏心距的偏心轮转动，驱动连杆随偏心轮转动，连杆通过直线往复振动机构夹持树干或树枝振动，或连杆通过往复摆动振动机构敲打树枝和果实。调节连杆端部在偏心轮的安装槽中的位置，即可调整振动幅度。可根据水果的种类灵活更换两组执行机构。

调速阀调节液压马达的旋转速度，以控制振动频率；手动换向式三位四通换向阀用来启动液压马达的旋转并保证液压马达启动速度的稳定。

总的说来，本发明具有如下优点：

1.可广泛应用于柑橘、荔枝、龙眼、红枣、核桃、板栗等林果振动采收的参数测试，适用于各种水果以及各种水果振动采收机，通用性强。

2.更换执行机构即可模拟树干振动采收机、树冠振动采收机或树枝振动采收机，能分别用于树干、树枝和树冠的振动测试。

3.通过液压驱动系统的调速阀及测速装置，可快速设定水果采收的振动频率。

4.通过偏心轮上的安装槽及安装槽上的刻度显示，可调整水果采收的振动幅度。

5.由于快速夹紧装置的结构改进，可实现树枝、树干的快速夹紧。

6.T型槽工作台上设置多条T型槽，用于马达底座、导轨、摇杆底座的快速安装，同时也便于快速调整它们的安装位置。

附图说明

图1为本发明实施例一的立体图。

图2为本发明实施例二的立体图。

图3为实施例一的执行机构的立体图。

图4为快速夹紧装置的立体图。

图5为实施例二的执行机构的立体图。

图6为液压驱动系统的原理图。

其中，1为实验装载台，2为液压驱动系统，3为偏心轮，4为连杆，5为直线往复振动机构，6为往复摆动振动机构，7为测速装置。

11为T型槽工作台，12为T型槽。

21为油箱，22为叶片泵，23为三位四通换向阀(手动)，24为单向阀，25为液压马达，26为调速阀，27为溢流阀，28为马达底座。

31为安装槽。

51为滑块，52为导轨，53为延伸杆，54为快速夹紧装置。541为固定夹紧座，542为活动夹紧块，543为挡板，544为转块，545为旋转手柄。5411为顶紧部分，5412为安装部分，5413为连接部分。

61为摇杆，62为振动棒固定器，63为振动棒，64为摇杆底座。

具体实施方式

下面来对本发明做进一步详细的说明。

实施例一

一种用于水果振动采收的振动参数测试装置包括：实验装载台、液压驱动系统、偏心轮、连杆、执行机构。执行机构有两组，与连杆可拆卸式连接，一组是在实验装载台上往复平移的摇晃果树的直线往复振动机构，夹持树干/树枝进行直线往复振动摇晃，一组是在实验装载台上往复摆动的敲打果树的往复摆动振动机构，利用振动棒插入树冠进行往复摆动敲打。两组执行机构可根据测试需要(摇晃还是敲打)进行更换。

本实施例模拟树干振动采收机或树枝振动采收机获取实验参数，因此执行机构选用直线往复振动机构。

实验装载台为整个测试装置的装载载体，但本发明并不局限于固定的装载台，亦可根据需要将其更改为可移动的装载台。实验装载台的内部提供了液压驱动系统的安装空间，实验装载台的上端面为T型槽工作台。T型槽工作台为一安装平面，上端设有多条沿着前后方向延伸的T型槽，各T型槽相互平行设置。可根据需要将马达底座、导轨安装在T型槽的正确位置上。

液压驱动系统包括油箱、叶片泵、三位四通换向阀、调速阀、单向阀、溢流阀、液压马达。叶片泵的入口与油箱连接，叶片泵的出口与三位四通换向阀的进油口连接；溢流阀安装在叶片泵的出口和油箱之间；油箱与三位四通换向阀的回油口相接；三位四通换向阀、调速阀、液压马达、单向阀依次相接，再接入三位四通换向阀。三位四通换向阀位于中间档位时，叶片泵的出口与油箱连通，调速阀和液压马达断开；三位四通换向阀位于左边档位时，叶片泵的出口与调速阀连通，调速阀与液压马达的进油口连通，液压马达的回油口与单向阀、油箱连通；三位四通换向阀位于右边档位时，叶片泵的出口与单向阀连通，液压马达不工作，保证液压马达只能单向旋转。三位四通换向阀采用M型中位，以保证液压马达不工作时，叶片泵处于卸载状态。三位四通换向阀采用手动操作进行换位，由操作者自行控制何时需要启动液压马达工作。使用溢流阀和调速阀结合的方式调节液压马达的转速，保证马达转速的稳定性。整个液压系统结构简单、操作方便，同时能保证液压马达启动速度快速稳定。液压马达通过马达底座架设在水平转动的偏心轮的上方，马达底座的安装脚安装在T型槽中。液压马达的输出轴与偏心轮相接，该输出轴上装有光栅编码器，转速显示表与光栅编码器相接，通过转速显示表显示液压马达的转速，系统的振动频率可通过液压马达的转速换算获得。

偏心轮在T型槽工作台上水平转动。偏心轮上加工有安装槽，安装槽上标有刻度。连杆与偏心轮通过销轴进行连接，销轴用螺母固定在偏心轮的安装槽中，可根据测试振动幅度要求调整销轴在安装槽中的安装位置，即可改变曲柄滑块机构的曲柄长度，从而改变滑块的振动幅度。

直线往复振动机构包括滑块、导轨、延伸杆、快速夹紧装置；导轨固定在T型槽工作台上，滑块沿着导轨前后平移，滑块与导轨采用V型连接方式；快速夹紧装置固定在延伸杆的前端，延伸杆的后端固定在滑块的前端，滑块的后端通过销轴与连杆的前端转动式连接，连杆的后端与水平布置的偏心轮相接。延伸杆的长度可根据树冠的直径进行设计。

快速夹紧装置由固定夹紧座、活动夹紧块、挡板、转块和旋转手柄组成。固定夹紧座包括顶紧部分、安装部分、连接部分，顶紧部分和安装部分正对，连接部分将顶紧部分和安装部分连接，三者构成三边环绕结构。安装部分有通孔与延伸杆配合，延伸杆的头部通过螺钉与活动夹紧块固定在一起，延伸杆的前端加工有矩形螺纹。转块的中间有矩形螺纹的内螺纹孔，外部形状为圆柱阶梯状，大端沉入安装部分的安装孔中，并通过挡板限制位置。转块与延伸杆通过矩形螺纹形成旋转副，通过旋转手柄旋转转块，可改变固定夹紧座与活动夹紧块的相对位置，即改变顶紧部分和活动夹紧块的距离，实现快速夹紧。固定夹紧座的通孔中加工有导向键槽，通过导向平键限制固定夹紧座和延伸杆之间的相对转动。为避免快速夹紧装置损伤树干和树枝，固定夹紧座的顶紧部分和活动夹紧块相对面上粘贴有硬度较低、具有一定弹性的橡胶层。

本发明适合于柑橘、龙眼、荔枝、核桃、红枣等水果振动收获参数的测试。本发明在使用过程中，通过驱动液压马达旋转，液压马达通过偏心轮带动直线往复振动机构实现直线往复的振动，被快速夹紧装置装夹的树干、树枝实现直线往复的振动。通过调整连杆端部在偏心轮的安装槽中的安装位置可调节振动幅度，通过液压驱动系统调节振动频率，从而可通过实验获得各类水果树干、树枝振动落果的最佳振动参数。

实施例二

本实施例模拟树冠振动采收机获取实验参数，因此执行机构选用往复摆动振动机构。将实施例一中的执行机构更换为往复摆动振动机构，可实现往复摆动的振动方式，从而获得树冠振动落果的振动参数。

往复摆动振动机构包括：摇杆、振动棒固定器、振动棒、摇杆底座。摇杆底座固定在T型槽工作台的上端面，振动棒固定器与摇杆底座通过销轴转动式连接，振动棒的后端通过螺栓固定在振动棒固定器上；连杆的一端通过销轴与摇杆连接，摇杆的另一端与振动棒固定器固定，连杆的后端与水平布置的偏心轮相接且相对于偏心轮转动。由液压马达带动偏心轮进行旋转，通过连杆带动摇杆进行往复摆动运动，从而带动振动棒击打树冠及果实，使果实掉落。

本实施例中未提及部分同实施例一。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于水果振动采收的振动参数测试装置，其特征在于：包括：实验装载台、液压驱动系统、偏心轮、连杆、执行机构；执行机构有两组，一组是在实验装载台上夹住果树树干或树枝进行摇晃的直线往复振动机构，一组是在实验装载台上敲打果树树冠的往复摆动振动机构；液压驱动系统的液压马达驱动偏心轮在实验装载台上转动；连杆的一端与偏心轮连接，连杆的另一端与直线往复振动机构或往复摆动振动机构可拆卸式连接，根据摇晃或敲打果树的需求选择安装一组执行机构；

所述往复摆动振动机构包括摇杆、振动棒固定器、振动棒、摇杆底座；摇杆底座固定在实验装载台的上端面，振动棒固定器与摇杆底座通过销轴转动式连接，振动棒的后端固定在振动棒固定器上；摇杆的一端与连杆的前端铰接，摇杆的另一端与振动棒固定器固定，连杆的后端与水平布置的偏心轮相接且相对于偏心轮转动。

2.按照权利要求1所述的一种用于水果振动采收的振动参数测试装置，其特征在于：所述直线往复振动机构包括滑块、导轨、延伸杆、快速夹紧装置；导轨固定在实验装载台的上端面，滑块沿着导轨前后平移；快速夹紧装置固定在延伸杆的前端，延伸杆的后端固定在滑块的前端，滑块的后端通过销轴与连杆的前端转动式连接，连杆的后端与水平布置的偏心轮相接且相对于偏心轮转动。

3.按照权利要求2所述的一种用于水果振动采收的振动参数测试装置，其特征在于：所述快速夹紧装置包括固定夹紧座、活动夹紧块、挡板、转块、旋转手柄；固定夹紧座包括顶紧部分、安装部分、连接部分，顶紧部分和安装部分正对，连接部分将顶紧部分和安装部分连接；装有旋转手柄的转块包括大端和小端，大端置入安装部分的安装孔中，套在小端的挡板安装在安装部分对大端进行限位；延伸杆的一端设有外螺纹，与转块的内螺纹孔配合；延伸杆穿过转块和安装部分，延伸杆的端部与活动夹紧块固定连接，活动夹紧块位于顶紧部分和安装部分之间；延伸杆和安装部分通过滑动平键连接；转动转块时，活动夹紧块靠近或远离顶紧部分。

4.按照权利要求1所述的一种用于水果振动采收的振动参数测试装置，其特征在于：所述实验装载台的上端面为T型槽工作台，T型槽工作台的上端设有多条相互平行的、沿着前后方向延伸的、安装用的T型槽。

5.按照权利要求1所述的一种用于水果振动采收的振动参数测试装置，其特征在于：所述偏心轮上设有带有刻度的长条形的安装槽；连杆的端部通过销轴和螺母固定在安装槽中，在安装槽中选择的不同安装位置对应连杆的端部与偏心轮转动中心的不同距离。

6.按照权利要求1所述的一种用于水果振动采收的振动参数测试装置，其特征在于：所述液压马达的输出轴与偏心轮相接，该输出轴上装有光栅编码器，转速显示表与光栅编码器相接。

7.按照权利要求1所述的一种用于水果振动采收的振动参数测试装置，其特征在于：所述液压驱动系统包括油箱、叶片泵、溢流阀、三位四通换向阀、调速阀、液压马达；叶片泵的入口与油箱连接，叶片泵的出口与三位四通换向阀的进油口连接；溢流阀安装在叶片泵的出口和油箱之间；油箱与三位四通换向阀的回油口相接；三位四通换向阀、调速阀、液压马达、单向阀依次相接，再接入三位四通换向阀。

8.按照权利要求7所述的一种用于水果振动采收的振动参数测试装置，其特征在于：所述三位四通换向阀位于中间档位时，叶片泵的出口与油箱连通，调速阀和液压马达断开；三位四通换向阀位于左边档位时，叶片泵的出口与调速阀、液压马达的进油口连通，液压马达的回油口与单向阀、油箱连通，液压马达工作；三位四通换向阀位于右边档位时，叶片泵的出口与单向阀、液压马达连通，液压马达不工作。

9.按照权利要求4所述的一种用于水果振动采收的振动参数测试装置，其特征在于：所述液压马达架设在马达底座上，液压马达通过转动轴连接水平转动的偏心轮；马达底座安装在T型槽中。