辣椒机械采摘分离机理与机构的研究

辣椒是新疆的特色产业，种植面积不断扩大，人工收获费工费时，成本高，迫切需要机械化。本项目基于新疆辣椒种植模式，研究辣椒机械化收获的采摘与分选系统。通过对不同品种、不同成熟度辣椒果实与茎杆的分离实验研究，分析辣椒果茎分离力学特性，建立辣椒分离的数学模型；依据农业物料抖动分离、漂浮特性不同的原理，研究辣椒与枝杆、椒叶等杂料群分离的临界条件，确定分选方案和基本参数，揭示辣椒机械采摘与分选机理。设计弹齿滚筒式辣椒采摘机构和星型轮、气力复式分选机构，进行动态仿真，研究与辣椒果实采摘和分选机构相配套的采摘分离参数并设计制造实验样机；运用回归试验方法，研究辣椒果实成熟度、滚筒转速、弹齿间距及采摘、分离速度等参数对分离性能的影响，确定主次关系，进行优化改进。项目研究对新疆乃至全国辣椒收获机械化具有重要意义和广阔的应用前景，研究成果将为国内发展具有自主知识产权的辣椒收获机核心技术提供理论依据。

辣椒是新疆的特色产业，种植面积不断扩大，人工收获费工费时，成本高，迫切需要机械化。本项目根据新疆辣椒种植模式，依据辣椒的物理力学特性，针对目前存在的辣椒机械化收获掉落量大，含杂率高等问题，提出了弹齿滚筒式（带状梳齿式）辣椒采摘装置和星形轮气流复式辣椒枝叶分离机构。进行了辣椒和辣椒果实的形态、形状尺寸、含水率、拉力等物理力学特性研究；对不同品种、不同成熟度辣椒果实与茎杆进行分离试验，分析了辣椒果茎分离力学特性，建立了辣椒分离的数学模型，揭示了辣椒机械采摘机理；依据农业物料抖动分离、漂浮特性不同的原理，对机械采摘后的辣椒混合物的物料进行试验，分析了辣椒果实与枝杆、椒叶等杂料群分离的临界条件，揭示了机采辣椒的分选机理；设计弹齿滚筒式（带状梳齿式）辣椒采摘机构和星型轮、气力复式分选系统，运用现代设计分析方法进行动态仿真分析，优化主要结构参数，制造了试验样机；运用回归试验方法，研究辣椒果实成熟度、滚筒转速、弹齿间距等参数对采摘质量的影响，以及采摘、清选分离速度等参数对清选性能的影响，确定了主次关系，得到较优的参数组合；进行了弹齿滚筒采摘装置的灵敏度分析及相关机构结构优化。项目揭示了辣椒机械采摘与清选机理；探究了辣椒机械采摘损伤破坏原理；进行了辣椒采摘和清选机构的结构、虚拟样机设计和仿真分析；得到了较优的相关参数，制造了辣椒机械采摘机构样机，进行正交试验，得到影响辣椒采摘质量的主次因素关系；设计并制造辣椒机械化果实、茎叶两级分离机构样机，进行正交试验，得到了影响辣椒清选分离性能的主次因素关系；将项目设计优化的成果应用于自走式辣椒收获机的研制上。公开发表相关研究论文11篇，其中EI检索3篇，核心期刊6篇，获奖两项；申报国家专利4项，获得授权3项；培养硕士研究生7人，参与制定企业标准一项，超额完成了计划任务指标。项目研究对辣椒收获机械化具有重要意义，研究成果为辣椒收获机核心技术提供理论依据。