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多功能辅助高空采摘装置设计

发布时间:2023-09-10 18:45:34

A. 目前苹果采摘存在哪些问题

我个人认为目前采摘机器的问题包括以下四点,

1、辅助采摘机械设计功能单一。现有辅助采摘装置的基本原理类似于剪刀,采用长杆式或伸缩杆式结构,大多采用手持,在采摘刀具下一般都设有网兜,当果实落下兜住果实。一方面此类结构仅适用于采摘高处的果实,当果实位于高处,刀具是否能够与果柄接触存在不确定性,在一定程度上会伤及果实表面;一方面采摘效率极低,果农需要人工定位果柄与枝干的位置,拉动手把等操作才能将果实摘下,若一个接一个把果实放入收集装置,则消耗的时间更多,若一直存放在网兜中果实不仅受到下一个果实撞击还会被枝干等划伤表面;另一方面仍需要人手动将果实放入收集装置,反而增加了果农从网兜中拿取果实的步骤,增加了果农弯腰的次数,在一定程度上增加了劳动强度。目前我国的苹果采摘主要还是靠果农用手一个一个将果实采摘下来,然后放入背篓或者身边的箩筐中,在采摘高处果实时采用梯子,其劳动强度、采摘效率、果实完好率甚至超过一些辅助采摘装置。

4、农机与农艺发展不协调。我国苹果农艺发展落后于国外,我国苹果主要分户种植,难以形成大片成规模种植产业,同时种植的品种繁杂,种植的果树植株不规则,这些都给机械化采收带来困难。同样,针对我国这种特殊的种植模式,机械化采收还不够智能,灵活程度达不到科研人员和果农的要求,现阶段苹果采摘效率仍然不能满足果农需求,且较为智能的机器人价格又较为昂贵,果农的承受能力有限,无法大面积应用,且不能保证其成本低于人工采收。所以现在苹果采摘仍存在农艺发展水平与农机发展水平不协调的矛盾。

B. 高大果树水果采摘装置的意义

减少采摘的危险性。以辅助密集、高枝水果的采摘。可以降低劳动强度,提升采摘效率,减小采摘时高空作业的危险性,因此研究开发辅助人工水果采摘机械装置具有重要意义。水果采摘装置,属于水果采摘领域。水果采摘装置包括采摘单元、输送管及收集单元。采摘单元包括采摘杆及设置于采摘杆顶部的刀具。

C. 如何利用TRIZ理论创新设计采摘执行器

针对采摘执行器在采摘过程中无法控制采摘压力导致水果受损的问题,设计一种基于TRIZ的矛盾冲突理论和物场模型的采摘执行器。
研究目的与方法:
为提高果类在适宜采收期内的采摘效率,各种类型的水果辅助采摘机械应运而生,而这些采摘机械中的核心部件是末端执行器。末端执行器是水果采摘机械中完成水果抓取功能的组件,具体包括定位、抓取、采摘和复位等动作的执行,但市面上常用的简易型采摘器所配置的末端执行器多是靠人力控制以实现功能,其自动化程度低,采摘耗时耗力。针对现有采摘执行器在采摘过程因无法控制水果采摘压力导致水果易损伤的问题,应用TRIZ矛盾冲突理论和物场模型分析方法进行采摘执行器的创新设计。
通过TRIZ系统组件分析和功能模型进行问题分析,找出采摘执行器的有效功能和不足功能;运用TRIZ的技术冲突理论、物理冲突理论以及物场模型分析得出各种解决方案,经综合比较,最终运用分割原理方案实现执行器的压力可控且安装简易,运用空间分离原理实现执行器爪头自动扭转。新型的力度可控执行器在压力传感器和电机的相互配合下实现水果的无损自动抓取和采摘。
研究结果与结论:
1、综合应用TRIZ矛盾冲突理论和物场分析模型方法,设计了基于TRIZ理论的新型采摘执行器。新型采摘执行器主要由爪头、爪座、传感器和电机等组成,且采摘压力可控。从而实现水果的无损自动抓取和采摘,同时适用于不同果品采摘作业。
2、对采摘执行器进行了运动仿真和试验验证,进一步证明了采摘执行器的稳定性和可靠性。试验结果表明采摘执行器的抓取压力为2.5 N时采摘效果最佳且水果无挤压损伤,在30 min的采摘试验中,平均每个水果的采摘时间约为6 s,采摘成功率为93%。试验表明,采摘执行器的采摘效率和成功率符合采摘创新设计要求,为后续采摘器的研究提供了理论参考依据。

D. 我们毕业论文题目是:机械制造与机械设计的关系 谁能帮帮我 怎么写 小弟不胜感激!满意的话加高分!

透析吉林大学刘谊宾、汪秀山、马文星、吕景忠
之《振动清雪铲静动态强度分析》和最新除雪机械技术
王锡山
本人于2000年着重研发除雪设备,是“振动”除雪铲的发明人。研究设计除雪机械设备首先要保证除冰雪机械设备的使用性和性能的实现,现就吉林大学刘谊宾、汪秀山、马文星、吕景忠等教授之《振动清雪铲静动态强度分析》进行透析,并对除雪机械设备在设计中必须具备的结构加以简要说明,本人尽量达到语言通俗易懂,已引导研发机械设备除雪领域的思维不入误区,促进产品的发展。
吉林大学刘谊宾、汪秀山、马文星、吕景忠之《振动清雪铲静动态强度分析》(简称:《分析》),来源于2011年春天吉林大学受白山市一家企业之托,为该企业改进振动除雪铲的生产工艺的基础之上,该《分析》和实际相差很远。《分析》在【摘要】中提到的“振动”、“冰雪振碎”、“自动越障”以及【正文快照】中提到的“清雪铲可对压实的冰雪冲击破碎并予以清除”实属不切合实际。《分析》本身的概念和论述有误,其内容固然偏离实际,本人就此加以透析,以便对研发除冰雪机械起到正确引导作用,充实研发中的理论和实际依据,更好的服务于人民群众和社会。
一、除冰雪机械设备性能现状 目前在国内外没有一台真正意义上能够除掉路面上积冰的机械设备,原因之一是除雪机械相对其他机械发展的比较晚,各国没有对路面形成的冰必须清除等特别要求。原因二是冰的形成是典型的物质三态,即从液态水遇冷之后在路面上形成了固态,所以冰和路面的亲和力非常强,冰和沥青的硬度又基本相符,要想把两者硬度相符的物体剥离且不损坏路面,是机械力难以实现的,本人正在对路面冰的有效去除进行研发并有突破性进展,不久产品将会面世。
世界各国对路面积雪的清除都根据国情的不同有着不同的除雪机械设备,并有实际除雪效果。就我国冬季路面的积雪有一定的特殊性,碾压过的压实雪占70%以上,碾压过的压实雪在路面上的附着力非常强且具有一定的亲和力,目前国内外没有性能稳定的除压实雪机械设备。我国的城市路面和公路路面均有不同的凸出物体,这就迫使各种除雪机械设备必须要有很好的避让性,在这方面的性能所有的除雪机械都不是很理想,就是有避让性能的除雪机械设备其除雪效果也达不到要求。吉林捷盈研发生产的各种除雪机械设备经过市场验证,其除压实雪、冰雪混合物(雪没有完全形成冰)、自然积雪的效果非常好,当遇到路面凸出物体时能够自行越过,越过后伺服复位继续作业,这方面值得业内研究借鉴并值得重组扩大生产服务于社会。
二、透析吉林大学刘谊宾、汪秀山、马文星、吕景忠之《振动清雪铲静动态强度分析》(简称:《分析》)的概念 该《分析》在【摘要】中提到的“振动”、“冰雪振碎”、“自动越障”,的确不切合实际,除冰根本不能实现。
1、“振动”透析 除压实雪机械设备具有震动性能确实有一定效果但绝不是“振动”,震动与“振动”不是一个概念。震动是指机械设备整体有源震动,除雪铲作业执行结构部分是铲刃,铲刃具有震动频率超过5000次/min以上的功能并且和路面形成一定角度,对除冰雪能起到很好的作用,本人经过多年的研发已经完成这种震动铲并很快问世,这种震动铲能把冰雪震碎加以清除。“振动”是指机械设备有源往复运动的一种形式,“振动”对各种机械设备要有一定限制,“振动”的频率不能过高否则机械设备产生共振使设备无法作业。在除雪机械设备中,如果铲刃和路面形成的夹角适合除雪、“振动”连接部分结构的质量为300kg、“振动”往复8mm、频率600次/min、除雪机械整体不产生共振在相对平衡值的情况下,按着这组数据计算则铲刃单向“振动”线速度为4800mm/min,如果整体除雪机械设备作业速度设定50000 mm/min(3km/h),则铲刃没有实现往复“振动”,也就是“振动”在除雪作业中就没有实现 “冰雪振碎”的性能,所以【正文快照】中提到的“清雪铲可对压实的冰雪冲击破碎并予以清除”实属不切合实际。论述本身性能概念有误,其《分析》中的内容固然偏离实际。
2、“自动越障”描述不清 除雪铲除雪作业越过路面凸出物体性能很关键,这个性能决定了该除雪铲是否能够进行除雪作业。吉林大学照搬吉林白山企业生产的除雪铲结构、并申请的实用新型专利(201220271647.4),所阐述的主要结构和他人早在2010年申请的国家专利(201020162151.4)完全一样,该结构除雪铲在慢速除雪作业时可自动越过路面凸出物体,越过后不能自动复位,需要作业人员伺服复位,其“自动越障”的描述极易误导业内人士和使用者对性能的真实理解。本人设计的全自动越障复位除压实雪铲即将面向市场。
三、除雪机械设备在结构设计中的基本要求
1、除雪机械现状 我国冬季降雪的城市基本是降雪的同时车辆在道路上不间断行驶,这样城市道路上都是以压实雪为主,目前除了吉林捷盈生产的除雪铲外,没有性能稳定的除压实雪机械设备。因为铲刃和路面夹角的设计不合理、越障方面设计上的不足,导致各种除雪铲在作业时基本都对向下压力有限制,使除雪铲达不到除雪性能。整机除雪行走机械更是因为消耗件消耗太快、结构设计上有欠缺等因素导致性能不稳定。由于除雪机械的市场需求很大、又有一定的利润空间、一般的制造手段就可以实现等因素,就促使了有一定条件单位或个人有一个想法就生产并销售,使除雪机械设备市场鱼目混珠。
2、除雪机械设备在结构设计中的基本要求 越障结构设计和铲刃与路面夹角的设计直接影响除雪机械的性能。根据多年试验和对各种积雪的研究,城市道路除雪以除雪铲为最佳选择,根据路况和雪情的不同铲刃与路面的夹角30°—50°(形成的锐角)、铲刃越障结构以后翻滚式为最佳设计。压实雪的硬度和一般硬化路面的硬度差别很大,根据铁锹人工除雪的力学分析,除雪铲刃必须具备三点受力,这样铲刃就像人工除雪一样把压实雪从路面上剥离,但铲刃的材料要求很高,通过实验其硬度应在HRC52—58且要具有一定的抗冲击性,除雪铲除雪作业速度适合在5Km/h-30Km/h。
公路或高速公路除雪速度相对要求高、除净率比城市道路要相对低,因此铲刃与路面的夹角适合75°—80°(形成的锐角)、除雪作业速度适合在15Km/h-60Km/h。由于除雪设备的作业环境比较恶劣,在设计中要使设备整体能够承受各方面的承受力、材料的选择要使设备受力后具有一定的弹性变形。吉林捷盈生产的城市道路除雪铲和公路除雪铲是比较成功的设计,相关结构可以参考,但因知识产权原因不能仿制。
3、除雪滚刷 除雪机械设备中滚刷是不可或缺的设备,滚刷最大的优点是除净率高但只限于清除相对较少的降雪量的自然积雪。目前由于滚刷在结构设计上存在欠缺,在作业时滚刷对地面的压力不等,导致于转数或高或低甚至停车,刷丝的磨损也很大或从根部断裂,这是因为路面的不平整和挂载车辆轮胎气压的变化所导致,因此滚刷在结构设计上要消除或补偿这些因素带来的不利作用。
城市道路两侧是人行道,高架桥也很多,滚刷或其他除雪机械设备清除的积雪不能向两侧抛送或堆放,更不能重复作业,因此除雪机械设备要具有把清除的积雪直接抛送到运输车辆上的性能。

透析汪秀山之《多功能振动清雪铲研究》
与最新除雪机械技术
王锡山
本人于2000年着重研发除雪设备,是“振动”除雪铲的发明人。研究设计除雪机械设备首先要保证除冰雪机械设备的使用性和性能的实现,现就吉林大学汪秀山之《多功能振动清雪铲研究》进行透析,并对除雪机械设备在今后设计中必须具备的结构加以简要说明,本人尽量达到语言通俗易懂,已引导研发机械设备除雪领域的思维不入误区,促进产品的发展。
吉林大学汪秀山之《多功能振动清雪铲研究》(简称:《论文》)的论文,来源于2011年春天吉林大学受白山市一家企业之托,为该企业改进振动除雪铲的生产工艺的基础之上,该《论文》和实际相差很远。《论文》在【摘要】中提到的“抛扬效果”、“振动”、“越障高度”等理论,与实际设计理论相差很大,具有很大的片面性,任何机械设备只有最新的设计没有最好的设计,本人本着对技术负责、对产品负责、对社会负责的态度就此加以透析,以便对研发除冰雪机械起到正确引导作用,充实研发中的理论和实际依据,更好的服务于人民群众和社会,同时本人也把最新研发设计的产品技术及性能加以介绍。
一、除冰雪机械设备性能现状 目前在国内外没有一台真正意义上能够除掉路面上积冰的机械设备,原因之一是除雪机械相对其他机械发展的比较晚,各国没有对路面形成的冰必须清除等特别要求。原因二是冰的形成是典型的物质三态,即从液态水遇冷之后在路面上形成了固态,所以冰和路面的亲和力非常强,冰和沥青的硬度又基本相符,要想把两者硬度相符的物体剥离且不损坏路面,是机械力难以实现的,本人正在对路面冰的有效去除进行研发并有突破性进展,不久产品将会面世。
世界各国对路面积雪的清除都根据国情的不同有着不同的除雪机械设备,并有实际除雪效果。就我国冬季路面的积雪有一定的特殊性,碾压过的压实雪占70%以上,碾压过的压实雪在路面上的附着力非常强且具有一定的亲和力,目前国内外没有性能稳定的除压实雪机械设备。我国的城市路面和公路路面均有不同的凸出物体,这就迫使各种除雪机械设备必须要有很好的避让性,在这方面的性能所有的除雪机械都不是很理想,就是有避让性能的除雪机械设备其除雪效果也达不到要求。吉林捷营研发生产的各种除雪机械设备经过市场验证,其除压实雪、冰雪混合物(雪没有完全形成冰)、自然积雪的效果非常好,当遇到路面凸出物体时能够自行越过,越过后伺服复位继续作业,这方面值得业内研究借鉴并值得重组扩大生产服务于社会。
二、透析吉林大学汪秀山《多功能振动清雪铲研究》(简称:《论文》)的概念 《论文》在【摘要】中提到的“抛扬效果”、“振动”、“越障高度”等理论,与实际设计概念相差很大,具有很大的片面性。
1、“振动”透析 除压实雪机械设备具有震动性能确实有一定效果但绝不是“振动”,震动与“振动”不是一个概念。清除压实雪的铲主要在于铲刃和路面夹角的设计和越障结构的设计。震动是指机械设备整体有源震动,除雪铲作业执行结构部分是铲刃,铲刃具有震动频率超过5000次/min以上的功能并且和路面形成一定角度,对除冰雪能起到很好的作用(本人经过多年的研发已经完成这种震动铲并很快问世,这种震动铲能把冰雪震碎加以清除)。“振动”是指机械设备有源往复运动的一种形式,“振动”对各种机械设备要有一定限制,“振动”的频率不能过高否则机械设备产生共振使设备无法作业。在除雪机械设备中,如果铲刃和路面形成的夹角适合除雪、“振动”连接部分结构的质量为300kg、“振动”往复8mm、频率600次/min、除雪机械整体不产生共振在相对平衡值的情况下,按着这组数据计算则铲刃单向“振动”线速度为4800mm/min,如果整体除雪机械设备作业速度设定50000 mm/min(3km/h),则铲刃没有实现往复“振动”,也就是“振动”在除雪作业中就没有实现 “冰雪振碎”的性能,所以【摘要】中提到的“通过振动铲破冰除雪试验得出:对于不同的冰雪密度,振动铲的除净率均能达到95%,满足现代清雪的要求”实属虚构和想象。
2、“越障试验”描述片面 除雪铲除雪作业越过路面凸出物体性能很关键,这个性能决定了该除雪铲是否能够进行除雪作业。吉林大学照搬吉林白山企业生产的除雪铲结构、并申请的实用新型专利(201220271647.4)(汪秀山是参与人之一),所阐述的主要结构和他人早在2010年申请的国家专利(201020162151.4)完全一样,铲刃越障高度取决于其他相关结构件的尺寸,越障高度是以系列数据链的终端数据。随着铲刃不断在作业中的磨损,其越障高度也随之改变,除雪作业中任何时候都要随时有越障现象,所以《论文》中阐述“通过铲刃越障试验验证了清雪铲能够越过障碍物的最大高度为140mm”非常片面。能够使铲刃达到越障效果的机械结构很多种,本人设计的多种铲刃后翻滚式越障、全自动越障复位、无震动或振动除压实雪铲以及公路快速除雪越障除雪铲即将面向市场。
3、《论文》中的论述透析 除雪铲把积雪剥离路面后会随着除雪铲主板的弧度、作业行走方向的夹角斜度向一侧滑动排放。滑动排放的速度和高度和铲刃的材料、铲刃与地面的夹角、行走方向的夹角、主板弧度的大小、雪的粘度值、雪粒(块)的大小、雪粒(块)的密度、作业速度快与慢、天气温度高低等有直接关系,此类机械是以作业目的、作业效果、作业成本为终极目标的非标准机械设计,因此该《论文》中对该形式结构除雪铲的数据不符合实际。
《论文》中的“清雪铲抛扬效果良好”很片面。抛扬效果应由人行道、建筑物等不受影响而确定,更不能把积雪抛向市内公路高架桥两侧或堆积。
三、除雪机械设备在结构设计中的基本要求
1、除雪机械现状 我国冬季降雪的城市基本是降雪的同时车辆在道路上不间断行驶,这样城市道路上都是以压实雪为主,目前除了吉林捷营生产的无震动除雪铲外,没有性能稳定的除压实雪机械设备。因为铲刃和路面夹角的设计不合理、越障方面设计上的不足,导致各种除雪铲在作业时基本都对向下压力有限制,使除雪铲达不到除雪性能。整机除雪行走机械更是因为消耗件消耗太快、结构设计上有欠缺等因素导致性能不稳定。由于除雪机械的市场需求很大、又有一定的利润空间、一般的制造手段就可以实现等因素,就促使了有一定条件单位或个人有一个想法就生产并销售,使除雪机械设备市场鱼目混珠。
2、除雪机械设备在结构设计中的基本要求 越障结构设计和铲刃与路面夹角的设计直接影响除雪机械的性能。根据多年试验和对各种积雪的研究,城市道路除雪以除雪铲为最佳选择,根据路况和雪情的不同铲刃与路面的夹角30°—50°(形成的锐角)、铲刃越障结构以后翻滚式为最佳设计。压实雪的硬度和一般硬化路面的硬度差别很大,根据铁锹人工除雪的力学分析,除雪铲刃必须具备三点受力,这样铲刃就像人工除雪一样把压实雪从路面上剥离,但铲刃的材料要求很高,通过实验其硬度应在HRC52—58且要具有一定的抗冲击性,除雪铲除雪作业速度适合在5Km/h-30Km/h。
公路或高速公路除雪速度相对要求高、除净率比城市道路要相对低,因此铲刃与路面的夹角适合75°—80°(形成的锐角)、除雪作业速度适合在15Km/h-60Km/h。又于除雪设备的作业环境比较恶劣,在设计中要使设备整体能够承受各方面的承受力、材料的选择要使设备受力后具有一定的弹性变形。吉林捷营生产的城市道路除雪铲和公路除雪铲是比较成功的设计,相关结构可以参考,但因知识产权原因不能仿制。
3、除雪滚刷 除雪机械设备中滚刷是不可或缺的设备,滚刷最大的优点是除净率高但只限于清除相对较少的降雪量的自然积雪。目前由于滚刷在结构设计上存在欠缺,在作业时滚刷对地面的压力不等,导致于转数或高或低甚至停车,刷丝的磨损也很大或从根部断裂,这是因为路面的不平整和挂载车辆轮胎气压的变化所导致,因此滚刷在结构设计上要消除或补偿这些因素带来的不利作用。
城市道路两侧是人行道,高架桥也很多,滚刷或其他除雪机械设备清除的积雪不能向两侧抛送或堆放,更不能重复作业,因此除雪机械设备要具有把清除的积雪直接抛送到运输车辆上的性能。
四、本人最新设计的各种除雪机械性能 除雪机械设备的应用,使冬季清雪得到了快捷,但是由于除雪设备的使用环境特别恶劣,使用人群又得不到很好的业务技术培训,促使这个领域的产品要有很好的使用性能和性能的稳定。除雪机械设备的研制,是一个非常复杂难度很大的技术工程,经多年研究生产实验,各种路面除雪机械相继研制成功并问世并得到了市场好评,这些产品技术的问世标志着我国道路除雪机械领域跨越了一个新的发展时期,是一次质的飞跃,也标志着我国在除雪机械领域、路面清洁设备领域领先于国际水平。
根据我国道路建设的多样化的格局和我国的雪情,设计研发了全新的各种除雪机械设备,这些系列除雪机械设备能清除各种道路的积雪、压实雪并减少了清雪程序,降低了单位面积清雪成本,节约了清雪费用及降低了作业人员的劳动强度。通过各种力学分析和对各种路面雪情的分析,使各种除雪机械结构设计合理化,确保了系列除雪机械设备的使用性能和性能的稳定性。
1、抛雪滚刷 清雪滚刷是道路及时清雪的应急清雪设备,该滚刷自带动力,作业时挂载在各种运输车辆上,清雪对象是自然积雪,适合城市道路、公路、机场清雪作业,作业速度20km/h左右及以下,作业宽度2.4m—6m。该滚刷最大特点是路沿石以内的雪都能清除、清雪宽度大,不用人工或其他机械二次处理,节省大量人工和机械重复作业,适合各种工程车辆挂载,除净率90%以上,在清雪的同时能把清除的雪直接抛送进挂载的运输车辆,也可以向道路两侧抛送。当运输车辆的雪满载后,滚刷可挂在第二台运输车辆继续作业,更换挂载时间脱卦不超过一分钟、挂载不超过三分钟非常快捷。
2、重型抛雪滚刷 清雪滚刷是道路及时清雪的应急清雪设备,该重型滚刷自带动力,作业时挂载在各种运输车辆上,清雪对象是各种自然积雪或轻度压实雪以及24小时以内的压实雪,适合城市各种道路作业,作业速度20km/h左右及以下,作业宽度2m—3.5m。该滚刷最大特点是能够清除轻度压实雪和清除路沿石以内的雪,不用人工或其他机械二次处理,适合各种工程车辆的拖挂,除净率90%以上,在清雪的同时能把清除的雪直接抛送进挂载的运输车辆,也可以向道路两侧抛送。当运输车辆的雪满载后,滚刷可挂在第二台运输车辆继续作业,更换挂载时间脱卦不超过一分钟、挂载不超过三分钟非常快捷节省大量人工和机械重复作业。
3、公路除雪铲 公路除雪铲是道路及时清雪的应急清雪设备,能使公路的积雪快速清除,该型公路除雪铲自带动力,作业时挂载在各种运输车辆上,清雪对象是各种自然积雪、轻度压实雪,适合城市各种道路、公路、高速公路作业,作业速度30km/h左右及以下,作业宽度2m—3.5m。该除雪铲最大特点是能够清除轻度压实雪以内的雪并实现快速清雪,在清雪的同时能把清除的雪直接抛送进挂载的运输车辆,也可以把雪向道路两侧抛送,适合各种工程车辆的挂载,越障性能好、除净率90%以上。当运输车辆的雪满载后,除雪铲可挂在第二台运输车辆继续作业,更换挂载时间脱卦不超过一分钟、挂载不超过三分钟非常快捷。
4、城市道路除雪铲 城市道路除雪铲是城市及时清雪的应急清雪设备,能使城市道路的各种积雪及时清除,该型道路除雪铲自带动力,作业时挂载在各种运输车辆上,清雪对象是各种自然积雪、轻度压实雪、24小时之内的重度压实雪,适合城市各种道路作业,作业速度15km/h左右及以下,作业宽度2m—3.5m。该除雪铲最大特点是能够清除24小时之内的重度压实雪以内的各种积雪,适合各种工程车辆的挂载,越障性能好、除净率90%以上,在清雪的同时能把清除的雪直接抛送进挂载的运输车辆,也可以向道路两侧抛送。当运输车辆的雪满载后,滚刷可挂在第二台运输车辆继续作业,更换挂载时间脱卦不超过一分钟、挂载不超过三分钟非常快捷,节省大量人工和机械重复作业。
5、压力角除雪铲 该型道路除雪铲作业时挂载在各种装载机上,清雪对象是各种自然积雪、轻度压实雪和重度压实雪,适合城市各种道路作业,作业速度15km/h左右及以下,作业宽度2m—3.5m。该除雪铲最大特点是能够清除重度压实雪以内的各种积雪,越障性能好、除净率90%以上。
6、刮式清雪铲 该型除雪铲适合公路、高速公路快速清除积雪,挂载在各种装载机上,清雪对象是各种自然积雪、轻度压实雪,适合城市各种道路、公路、高速公路作业,作业速度30km/h以上,作业宽度2m—3.5m。该除雪铲最大特点是能够清除轻度压实雪以内的雪并实现快速清雪,越障性能好、除净率90%以上。
7、中置大、中型抛雪滚刷清雪机 该系列滚刷清雪机底盘为自行设计专用底盘,符合国家行走机械标准,清雪对象是各种自然积雪或轻度压实雪,适合城市各种道路、公路、机场清雪作业,非作业时速为40km/h,作业速度20km/h左右及以下,作业宽度2m—7m。该滚刷最大特点是能够清除轻度压实雪和清除路沿石以内的雪、清雪宽度大速度快,不用人工或其他机械二次处理,除净率90%以上,清除的雪可抛送到路基以外,抛送距离可根据要求进行调节,实现了实际意义的机械化作业。
8、中置轻型、重型除雪机 该系列除雪机底盘为自行设计专用底盘,符合国家行走机械标准,清雪对象是各种自然积雪、轻度压实雪、重度压实雪,适合城市各种道路、公路作业,非作业时速为40km/h,作业速度20km/h左右及以下,作业宽度2m—3.5m。该除雪机最大特点是能够清除重度压实雪以内的雪,除净率90%以上,清除的雪可直接抛送到运输车辆上或抛送在路基两侧,实现了实际意义的机械化作业。
9、前置公路除雪机 该系列除雪机底盘是采用汽车厂生产的二类底盘,符合国家相关标准,清雪对象是各种自然积雪、轻度压实雪,适合各种公路、高速公路快速清雪作业,非作业时速为90km/h以上,作业速度30km/h以上,作业宽度2m—3.5m。该除雪机最大特点是能够快速清除公路、高速公路上的积雪,除净率90%以上,清除的雪可直接抛送到路基以外区域。
10、双向驾驶道路联合除雪机 该系列除雪机为前后双向驾驶,不用更换作业单元总成操作方便,底盘为自行设计专用底盘,符合国家行走机械标准,清雪对象是各种自然积雪、轻度压实雪、重度压实雪,适合城市各种道路、公路、高速公路作业,非作业时速为40km/h以上,作业速度30km/h左右及以下,作业宽度2m—3.5m。该除雪机最大特点是前后双向驾驶易操作,转弯半径小,携带清雪滚刷、重型除雪铲以及抛雪机,根据路面雪情不同可选择作业单元进行作业,也可联合作业,能够清除重度压实雪以内的雪,除净率90%以上,清除的雪可直接抛送在道路路基以外,也可把雪装载在运输车辆上,实现了实际意义的机械化作业并一机多用。
五、道路清洁车
1、无刷无污染清扫车 全新设计无刷无污染夏季道路清扫车,在设计方面采用了独特而高端的结构设计,使道路污染物随着空气的流动被清除。由于结构方面创新,使路面重物体轻松的被收集到垃圾储存仓里。由于是无刷清扫清洁路面,所以给环卫部门减少了很多成本,也给国家节约了大量资金。
2、滚刷无污染通用清扫车 该滚刷是采用全新设计无污染一年四季通用道路清扫车,在设计方面采用了独特而高端的结构设计,使道路各种污染物及积雪一次性被清除。由于结构方面创新,使路面重物体及积雪轻松的被收集到储存仓里或道路两侧,实现一机多用给环卫部门减少了成本,也给国家节约了大量资金。
3、回收污水道路路面清洗车 目前路面清洗车在清洗路面时不能实际回收污水,路面的污染物最终还存在路面上。该技术生产的路面清洗车,采用合理的特殊结构根据流体力学原理,能够把清洗路面的污水回收到污水箱里,使污染路面的污染物能够彻底从路面上清除,达到实际清洗路面的目的。
环卫机械技术是一个广阔的技术领域,本人愿意探讨这方面的技术交流以便共同提高技术水平,制造出符合市场需求、价格低、性能稳定的产品,可通过邮箱[email protected]和本人联系探讨。

E. 怎样才能让生鸡蛋从二楼自由落体下去不碎啊(辅助工具只有一张白纸和胶水)求帮帮!!!

古代人常用“鸡蛋碰石头”来比喻自不量力。可见,鸡蛋是极易碎的,轻轻一磕就碎了。如果说鸡蛋能从十几米高的地方落下而安然无恙,那简直就是天方夜谭。但是科学有时能将不可思议的事情变为现实。今天,就让我们共同走进这个神话吧。
首先,让我们明确一下从十几米的高空落下是一个什么概念。不难算出,若不计空气阻力,物体落地时的速度将达到十多米每秒。为了让大家更好地明白这么快的速度将产生什么样的作用效果,我打一个比方。这就好比一辆时速达40km/h的汽车突然撞到了墙上,后果可想而知。如果不采取任何措施,不要说是鸡蛋,就是一块石头,恐怕也要粉身碎骨。
这样一件看似不可能的事情,是否就不可办到呢?不是的,科学的魅力正在于此。只要我们依据正确的科学道理,提出可行的解决方案,再经过一次次实践的检验,不断改进,是完全可以办到的。
今天,第四届科技节的“高空坠蛋”比赛给我们提供了自由发挥的机会。让我们放飞想象的翅膀,来创造这个奇迹!
比赛规则:
将一个采取了一定保护措施的鸡蛋从五楼阳台上扔下,使其自由下落。在鸡蛋不破的前提下,整个装置重量(不包括鸡蛋)越小,落地点距指规定的地点越近,其比赛成绩就越靠前。
一、科学道理:
(一)、理论依据:
1、动量定理表达式:Ft =△p
其中△p指的是动量的变化,F指的是冲力的大小,t指的是力的作用时间。
由于鸡蛋在下落的过程中,动量的变化△p一定,鸡蛋所受的力F与力的作用时间t成反比,即t越大,F就越小,作用在鸡蛋上的力就越小。这样,鸡蛋就不容易碎了。
2、由空中垂直下落的物体所受空气阻力f与空气的密度ρ、物体的有效横截面积S、下落的速率v的平方成正比,阻力的大小可表示为f=CρSv2,其中C为阻力系数,一般在0.2~0.5之间,ρ=1.2kg/m3,物体下落经过一段时间将达匀速,这称为终极速率。
我们可以发现如下的一些日常现象:
雨滴在空气中下落,速度越来越快,所受空气阻力也越来越大。 当阻力增加到与雨滴所受重力相等时,二力平衡,雨滴开始匀速下落。
跳伞运动员在空中张开降落伞,凭借着降落伞较大的横截面积取得较大的空气阻力,得以比较缓慢地降落。这些都是这个公式在生活中的应用。
明白了这以后,就不会认为装置的加速度是9.8m/s2了。
3、一切物体都具有惯性。在“高空坠蛋”整个装置落地的一瞬间,装置静止,然而鸡蛋由于惯性,还会继续运动,造成与装置挤压、碰撞,容易损坏。如何将鸡蛋由于具有惯性而造成的影响降到最低,还需要我们进一步分析解决。
(二)、规则分析:
有了理论指导,就可以分析比赛规则了。目的是在不违反比赛规则的情况下,充分考虑各方面的影响和应当解决的问题,以制定切实可行的方案。
由于比赛规则有一个大前提就是鸡蛋不破,鸡蛋一旦破了,便会被淘汰,一切努力也就白费了。因此,最重要的就是要保证鸡蛋不破,然后再考虑如何使装置重量尽可能小,使装置稳定性尽可能高。保证鸡蛋不破就要加强保护措施;重量尽可能小就要选用密度小的材料,能省就省;稳定性尽可能高,一是要投得准,二是装置受大气影响尽可能小。
二、方案设计:
在前面理论依据的支持下,又认真分析了比赛规则,找到了问题的关键所在,现在可以制定可行性方案了。
结合在同学们中的调查和全国各地举行过类似比赛的方案来看,比较常见的、有一定可行性的方案有以下几种:
1、降落伞型:
降落伞型,顾名思义,就是利用降落伞,增大空气阻力,以使鸡蛋连同整个装置平稳落地。
这种方案最容易想到,因为跳伞、宇宙飞船减速,都运用了这个方法,效果很好。安全性极高,使整个装置达到较小的速度即可匀速下落。装置的重量也不会很重。唯一的缺点就是:受大气扰动影响太厉害,会使实验装置飘忽不定,准确性较差,往往不能落到指定位置,从而影响了比赛成绩。
2、外包装型:
外包装型,就是用较多的减震材料将鸡蛋严严实实地包裹起来。比如泡沫、棉花、各种填充材料等。通过这些材料的缓冲作用,达到保护鸡蛋的目的。
这种方案也较容易想到。平常生活中用各种填充材料保护贵重用品的方法相信大家都见到过。这的确是一个有效的方法。这种方案由于受空气阻力影响很小,所以准确性较高。由于所使用的材料都是密度极小的,所以可将整个装置的重量降到最低。但美中不足的是:整个装置是自由下落状态,到达地面时的速度较大,因而对装置的坚固度和缓冲效果要求较高,安全性稍差一点。
3、不倒翁型:
不倒翁型,就是使整个装置像不倒翁一样,把重心尽可能降低,使得装置下落时能保持稳定状态,确保始终让一个面着地。那么保护工作只需要在这一个面做好就行了,从而节省了材料。
这种方案充分考虑到了上一种方案可能出现在空中翻滚现象,经过改进形成的。其可靠性远远高于第一种方案,材料更节省,准确性更高。美中不足的就是为了确保装置的重心降低,势必要在底部放上一个质量较大的物体,这就大大加重整个装置,将影响比赛成绩。
4、多面体型:
多面体型,就是把整个装置制作成一个多面体,将鸡蛋用结实的绳子固定在多面体的中央,使整个鸡蛋悬空。装置落地后,不论哪个面着地,鸡蛋都不会着地,鸡蛋就完好无损了。
这种方案无需额外的材料,只需要制作多面体的骨架和几根线即可,用料极其节省,因而重量会大大降低。因受空气阻力较小,所以稳定性较好。但这种方案也有一个大的缺点就是多面体不易扎制,结实程度不高,落地后可能会散架,鸡蛋也就岌岌可危了。
5、双气球型:
双气球型,就是将鸡蛋放在一个气球中,充入一定量空气,在外面再套一个气球,充入适量空气。这样两层气球之间就会形成一个气垫,会使鸡蛋免受地面的冲击。
这种方案所用材料应该是所有方案中最省的,重量只是两个气球的重量,几乎可以忽略不计。但这种方案有一个致命的缺点就是两层气球之间有一块是紧密接触的,没有气垫的保护,如果此面着地,一切都完了。另外,由于重量太轻,受空气扰动影响,其稳定性也不是很好。
6、螺旋桨型:
螺旋桨型,就是在整个装置上方安置一个螺旋桨,靠流动的空气推动或遥控,使螺旋桨旋转起来,以提高安全性和准确度。这极像直升飞机的飞行原理。
这种方案因螺旋桨的转动而减小了装置下落的速度,安全性更高。如果是遥控,准确性也会很高。问题是如何保证螺旋桨始终朝上,螺旋桨一旦不朝上,准确性将无从谈起。如何保证螺旋桨平稳旋转也是一个问题。
7、滑翔机型:
滑翔机型,顾名思义,就是将鸡蛋悬挂在滑翔机下方,整个装置就会在空气中滑翔,最后会平稳地降落。
这种方案准确性极差,降落地点不确定。如果不限制落地点的话,这无疑是一个好方案,安全性较高。在这种比赛规则下,不提倡这种方法。
8、盐水型:
盐水型,就是配一个密度很大的氯化钠溶液,让鸡蛋漂浮在上面,落地后盐水就充当了缓冲材料,保证鸡蛋不破。
这种方案新颖独特,用盐水作缓冲,安全性较高,受到空气阻力影响很小,准确性较高。但装置不易控制,如果装置在空中翻滚,盐水洒出,就起不到保护作用了,因此,一定要保证装置重心要稳,并且尽可能降低。这种装置的重量问题也是不容忽视的,毕竟,盐水的密度要比泡沫大得多。
9、吸管组型:
吸管组型,用几根吸管绑在一起做成吸管组,将几组吸管组搭成金字塔形,将鸡蛋夹在中间,用胶条固定。吸管由于是中空的,可以起到缓冲作用。
这种方案材料来源广泛,重量轻,体积小,因而准确性较好。至于安全性嘛,可能要差一点,吸管的缓冲作用毕竟有限。
10、综合型:
综合型,就是将几种保护措施结合起来使用,造出的装置也是五花八门。
综合型装置的安全性肯定会大大提高,这是毫无疑问的。准确性很难说究竟是提高了还是降低了。不过有一点可以确定,那就是装置的总重量大大增加,可能会影响比赛成绩。
… …
上面大体介绍了十种方案。其实还有很多方案,就不一一列举了。不难看出,这十种方案各有利弊,很难找出一个十全十美的方案。而且,各种方案的偶然性较大。以上仅是从理论层面对各种方案进行了分析,实际操作中会有各种意想不到的事情发生。
三、实践检验:
(一)、外界影响分析:
受当时天气状况、场地情况、装置制作情况、鸡蛋的大小和形状等,都会对比赛结果产生一定影响。
1、天气状况的影响:
天气状况对这种比赛的影响可以说是非常大的。主要影响是风力的大小。理想的天气状况应该是几乎没有风,这样才能保证一些需要借助空气阻力来减速的装置能够平稳降落。如果风太大,那么降落伞型、螺旋桨型、双气球型等类型的实验装置就会在风中摇摆不定,准确性会很差,安全性也会大大降低。
2、场地情况的影响:
场地情况的好坏直接影响了比赛成绩。这里的场地场地主要是指装置落地的场地。理想的场地应该平坦、松软,这样会大大增加成功的几率。遗憾的是这次比赛场地是大理石地面,平坦尚还可以,但是坚硬无比,这无疑是对装置的一次严酷的考验。这就要求我们的装置一定要结实,缓冲效果要好。
3、装置制作情况的影响:
装置制作的好坏具有很大的不确定性。试验时试验成功并不代表着在正式比赛中会成功。因为试验时整个装置从十几米高的地方落下,会造成装置整体或局部的损坏,如果再用试验过的装置去比赛,这些损坏造成的影响便会显现出来。会让认为安全可靠的装置出现意外情况。如果再制作一个新的装置,即使原理跟试验时的装置一模一样也无法保证制作得和试验时的装置没有差别,问题往往就出现在这细小的差别上。
4、鸡蛋的大小和形状的影响:
也许你会问:鸡蛋的大小和形状还对试验效果有影响吗?回答是肯定的。经请教物理老师宋老师后得知:鸡蛋越小越不容易破。对此你可能会不理解,其实我也不明白。宋老师给了一个恰当的事例:将大小不等的一筐鸡蛋晃几晃,你会发现:大的鸡蛋先破,小的鸡蛋后破。由此可以得知:小的鸡蛋更结实一点。如果拿两个蛋壳厚薄不同不一样的鸡蛋相碰,一定是蛋壳薄的鸡蛋先破。由此可以得知:蛋壳厚的鸡蛋更结实一点。另外,形状规则的鸡蛋由于受力均匀,会比不规则的鸡蛋结实。因此,所用鸡蛋太长、太圆、太扁或鼓出一块、凹下一块都不行。
如果比赛规则允许自带鸡蛋的话,一定要注意以上内容。如果不让自带鸡蛋,只好听天由命了。

由此可以看出,这种比赛中许多不确定因素都是人们难以预料的。对于前两种影响,对每一个参赛者都是公平的。条件好对大家都好,条件不好对大家都不好。对于后两种影响,要求我们一定要细心,力求将装置调试得完美无缺,比赛时才能确保万无一失。
(二)、临场窍门:
一切准备工作准备就绪后,就只等着实地检验自己的装置了。
正式比赛也并不意味着结局已定。经分析,这里面还是有很多窍门的。
首先,一定要将自己的装置对准投掷点。如果没有对准投掷点,装置落地时还有什么准确度可言?对准投掷点,可以先向下扔一个小石子,看小石子落地点与起落点的关系,再根据这个确定自己装置的起落点。可以反复试验几次,以找到最好的起落点。
再次,对于要求稳定下落的装置,一定要调整好落地面朝下,确保重心稳定,装置的这种姿态一定要求重心最低,才会避免装置在空中翻滚、摇摆、抖动。如果重心不够低,可临时在装置底面捆绑一个重物。但这样会使装置重量大大增加,这是不得已而为之呀。
最后,尽量将装置置于所允许高度的最低点,这样下落高度就会降低,装置落地时的速度就会降低,增加了安全性。
四、最佳方案:
在充分考虑了各中方案的利弊和外界环境对装置影响的大小之后,我们选取了一个最佳方案,即外包装型。选取它的理由如下:
1、外包装型装置选用材料密度小,重量轻,能够以较少的材料,较轻的重量达到较好的保护效果。
2、稳定性高。因其受空气阻力的影响较小,可以沿着一条近似竖直向下的轨迹下落,如果起落点选得准,落地点也会很准。
3、排除了装置在空中翻滚可能造成的影响。由于鸡蛋周围各个方向的保护程度都是一样的,因此,装置哪一个面先着地,都会受到缓冲材料的保护。即使装置在空中翻滚,也不会对装置的安全性产生太大影响。
4、材料来源广泛。因为所选材料是泡沫、棉花等常见材料,因而便于寻找,装置的造价也不会太高。
5、成功几率高。只要保护材料足够厚,保护效果足够好就可以了。无须进行各种调试,使装置状态最佳。在下落过程中无须手动干预,就不会因人们可能的失误而对比赛产生影响了。
因而,“外包装型”方案应该是最好的。最好只是相对而言,其实这种方案也有缺点,那就是落地后可能会反弹,影响了准确性。
解决的方法就是在装置外包一层弹性较小的材料,使得装置落地后不会弹起。另外,在装置外面贴双面胶也是一个好方法。
五、总结分析:
高空坠蛋,看似不可能的事情经过一番讨论分析也会变成现实。科学的魅力正在于此。它能用科学的手段解决这种类似问题。小小的高空坠蛋中竟有这么复杂的内容,竟蕴涵着这么多的科学道理,不禁想起毕达格拉斯的一句话:处处留心皆学问。
留心身边的小事吧!其中会蕴涵着丰富的科学道理,只要我们去发现,去实践。科学真理的大门刚刚向我们敞开,里面充满了神秘与未知,等待我们去探索!

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