旋筒供料锤式饲草粉碎机设计与试验

针对我国养殖业缺乏高效饲草粉碎机的问题，设计了一种旋筒供料锤式饲草粉碎机，建立了粉碎和旋转作业的理论模型，对锤片尺寸形状、回转半径、粉碎转速、抛送距离、输送能力、供料转速和粉碎长度等关键参数进行了设计与计算，采用EDEM对粉碎羊草的转速、锤片数量、动定刀间隙和出料口仰角等关键因素进行了仿真分析。分析表明随着粉碎转速增高、锤片数量增加和动定刀间隙减小，颗粒尺寸均减小，粉碎扭矩先减小后增大，羊草抛送距离先增大后减小。随着出料口仰角的增大，羊草抛送距离先增大后减小。仿真得到的羊草最佳粉碎条件为粉碎转速1500r/min、锤片数量24把、动定刀间隙22mm和出料口仰角20°。取羊草进行粉碎试验，试验结果与仿真分析基本一致。当旋筒转速为8r/min时，成捆压实羊草的粉碎效率为25m3/h，单人作业效率是铡草机的12倍，单机作业效率是铡草机的3倍。粉碎羊草破壁率大于90%，搓揉效果良好。粉碎羊草直径为0.1~1.2mm，平均直径为0.65mm。粉碎羊草长度为16~157mm，平均长度为47mm，抛送距离为11m。粉碎后的羊草饲喂效果较好，达到了设计目标。     

甘薯秧蔓回收机仿垄切割粉碎抛送装置设计与试验

针对甘薯秧蔓垄沟匍匐生长不易全部机械回收的难题,设计了一种甘薯秧蔓回收机,并对关键部件仿垄刀辊机构和风机抛送装置进行了设计计算,该机可一次性完成甘薯秧蔓切割、粉碎、抛送和回收作业。以刀辊转速、离地间隙、风机转速为试验因素,甘薯秧蔓粉碎合格率、含土率、回收率为试验指标,采用响应面分析方法,建立了试验因素与试验指标之间的回归模型,分析了试验因素对试验指标的影响。试验结果表明：最优工作参数组合为刀辊转速2070r/min、离地间隙16mm、风机转速890r/min,秧蔓粉碎合格率均值为93.10%、含土率均值为8.56%、回收率均值为91.19%,研究结果满足甘薯秧蔓回收机的使用要求。     

牵引式挖坑机

适用于树苗移栽时的挖坑作业。采用旋转挖掘方式,坑形整齐,出土松散,而且效率高,是植树挖坑作业的理想机具。可与6～9kW手扶拖拉机配套使用,结构简单,操作方便。成坑直径45cm,最大坑深50cm,出土率90%,工作效率50个坑/h。牵引式挖坑机     

带状旋耕式小麦免耕播种机耕作部件作业机理研究

为明确带状旋耕式免耕播种机耕作过程中耕作机具与土壤间的相互作用机理,利用离散元仿真软件从微观层面对典型的且已广泛应用的IT225型旋耕刀、直刃旋耕刀和凿型旋耕刀进行仿真,研究发现旋耕刀具的抛土特性是影响土壤回填效果的关键因素。田间试验表明,土壤破碎体的回填率随刀轴转速的增加而下降。IT225型旋耕刀在高刀轴转速(280 r/min)下侧向抛土现象最为明显,在超高刀轴转速(510 r/min)时创造的土壤侧抛率最高,达到了92%,因此产生回填效果最差,回填率仅为8%,无法满足播种时种—土接触的需要。凿型旋耕刀耕作过程中可以勾带起部分土壤破碎体向机具前进方向抛洒,在刀轴转速为510 r/min时土壤侧抛率为85%,能够产生接近36%的土壤回填效果。直刃旋耕刀的侧向抛土集中在刀轴两侧10 cm范围内,在刀轴转速为510 r/min时侧抛率只有70%,回填率高达60%显著高于其他两种刀具。鉴于土壤回填效果对种—土接触的重要性,直刃旋耕刀耕作过程中具有土壤扰动范围小、土壤破碎体侧抛率低、回填效果好等优点,本文推荐直刃旋耕刀作为带状旋耕播种机的耕作部件。     

板蓝根收获机组合筛面摆动式根土分离装置设计与试验

针对板蓝根收获机作业根土分离率低、根茎伤损率高等问题,设计了组合摆动式板蓝根根土分离装置,阐述了该机整体结构及工作原理。结合板蓝根种植模式及板蓝根收获机的作业要求,通过对筛分过程中组合式筛面根土复合体的动力学分析,确定了影响根土分离效果的主要因素及其取值范围。以根土分离率和根茎伤损率为评价指标,以筛面倾角、曲柄转速、曲柄半径为试验因素,进行二次回归正交旋转组合试验,建立了试验因素与评价指标之间的回归模型,分析了试验因素对评价指标的影响,对组合摆动式板蓝根根土分离装置的结构与工作参数进行优化,结果表明,在筛面倾角为14.94°、曲柄转速为440 r/min、曲柄半径为19.95 mm时,模型得到的根土分离率为97.19%,根茎伤损率为2.66%。对优化后的数据在相同条件下进行田间验证试验,结果表明,根土分离率为96.09%,根茎伤损率为2.75%,满足板蓝根根土分离要求。在相同条件下进行田间对比试验,结果表明,筛条-筛板组合式筛面根土分离性能优于全筛条式筛面和全筛板式筛面。     

不同转速和不同水平风速对离心式喷头喷雾漂移的影响

在离心式喷头喷雾系统中,转速和水平风速是影响其喷雾漂移的主要原因。为此,对雾滴建立能量方程,从理论方面描述了雾滴漂移的程度;搭建了离心式喷雾系统试验平台,分析不同转速下雾滴直径变化情况以及不同转速、不同水平风速对离心式喷头喷雾漂移的影响规律。雾滴漂移率的理论计算和试验结果表明:水平风速不变时,理论漂移率与试验漂移率都随着转速增大而增大;转速不变时,理论漂移率和试验漂移率也随着水平风速的增大而增大;当喷头转速和水平风速都较大时,漂移率急剧上升且达到了非常大的数值;理论漂移率和试验漂移率之间的误差不超过3%,说明从能量角度对雾滴的喷雾性能进行理论描述是合理、可行的。该理论分析和试验研究可为离心式喷头喷雾系统实际应用提供参考。     

油菜联合收获机组合式旋风分离清选参数分析与试验

针对传统油菜联合收获机风筛组合式清选装置结构复杂、振动较大的问题，设计了一种组合式旋风分离清选系统，主要由抛扬装置、组合式旋风分离筒、吸杂管道、离心风机等组成，其中，组合式旋风分离筒包括上锥段、中间圆柱段、下锥段、可拆卸圆弧或锥形挡料板等部件。结合油菜脱粒分离装置中脱出物输出量分析计算得出抛扬装置主轴理论转速不小于569.6r/min，结合杂余分离最小风量需求分析得出组合式旋风分离筒出粮口直径小于256mm；基于运动学与动力学建立了单粒油菜籽粒在旋风分离筒稳定气流场中的运动方程组，分析了挡料板对籽粒分离的影响；以抛扬装置主轴转速、吸杂口风量为因素，以旋风分离系统清洁率与损失率为评价指标开展了单因素试验；开展了正交试验寻求抛扬装置主轴转速、吸杂口风量、上锥段锥角、挡料板形式、出粮口直径的最佳参数组合。单因素试验结果表明：抛扬装置主轴转速与吸杂口风量分别在500~700r/min、0.566~0.692m3/s范围内清选性能较优。正交试验结果表明：旋风分离清选系统清选性能影响主次因素为吸杂口风量（吸杂口风速）、挡料板形式、上锥段锥角、出粮口直径、抛扬装置主轴转速；最佳参数组合为吸杂口风量0.692m3/s、抛扬装置主轴转速600r/min、上锥段锥角30°、无挡料板、出粮口直径200mm；最佳参数组合与不同工况条件下，开展验证试验得出旋风分离清选系统清洁率和损失率分别为86.80%~94.45%和5.90%~7.73%。该研究为油菜联合收获机清选装置的结构优化和改进提供了参考。     

牵引式挖坑机

该机由中国农业大学农机研究所最新研制成功，适用于树苗移栽时的挖坑作业。该机采用旋转挖掘方式，坑形整齐，出土松散，出土率高，是植树创坑作业的理想机具。该机与手扶拖拉机配套使用，结构简单，使用方便。主要技术多数：配套动力588－8．skw手扶拖拉机成坑直径450nun最大坑深500mm出土率90％工作效率SO个／h牵引式挖坑机@王立臣$中国农业大学     

柔性刷辊式葡萄藤清土机设计与试验

为解决新疆地区现有葡萄藤清土机械伤藤率高、彩条布上方大量覆土影响葡萄藤清土上架和彩条布回收的问题,采用柔性刷辊设计了一种刷辊式葡萄藤清土机。该机关键部件为清土装置,作业时通过清土刷的旋转运动和横向伸缩机构的往复运动将彩条布上方的覆土清除。首先进行清土刷结构设计和材料选择,然后对清土刷工作过程进行运动学理论分析,得到影响清土机作业性能的主要参数。通过单因素试验确定清土刷转速、横向伸缩机构往复速度、清土刷回转直径的合理取值范围,以清土刷转速、横向伸缩机构往复速度、清土刷回转直径为试验因素,以清土率和伤藤率为评价指标,开展三因素三水平正交试验。试验结果表明,各试验影响因素对清土率和伤藤率的影响显著性大小顺序为清土刷转速、横向伸缩机构往复速度、清土刷回转直径。较优参数组合为：清土刷转速250r/min、横向伸缩机构往复速度0.14m/s和清土刷回转直径600mm,在此参数组合下进行3次验证试验取平均值,清土率为90.98%,伤藤率为3.27%,与优化值相对误差均小于5%,证明样机设计合理。     

虎杖根系脱土装置设计与试验

为了实现中药材虎杖根系机械化脱土,设计了一种由击打辊、翻抛辊和栅板等组成的脱土装置。通过试验确定了辊指长度为40 mm,运用速度矢量投影定理确定了翻抛辊指布置的螺旋升角范围为60.5°~78.4°,应用Matlab软件采用描点拟合作图法得到击打辊与翻抛辊轴心的水平距离与物料尺寸呈幂函数关系,并确定了此距离范围为180~275 mm。性能试验表明,通过物料的随机振动、自身翻转、交替击打、逐层脱土等综合作用,装置的工作性能得到了明显提高。当击打辊转速为500 r/min、翻抛辊转速为240 r/min、两辊轴水平距离为230 mm时,脱净率为91.2%,生产率为1.35 t/h,满足虎杖根系药用生产要求。     

中间集抛后送式双侧斜输烟草培土机设计与试验

针对南方丘陵山区烟叶种植区传统铣抛式培土作业存在土块抛送不集中、定点覆土效果差等问题,采用“旋耕碎土—集中后抛—斜置送土”的作业方式,设计一款中间集抛后送式双侧斜输烟草培土机。根据土壤铣削加工和土壤螺旋输送器输送原理,对整机土壤加工关键部件进行了研究,分析集中后抛斜输过程,确定了培土机的主要结构和工作参数。利用EDEM离散元仿真,建立培土作业仿真模型,以机具前进速度、旋耕深度、螺旋输送器轴转速为试验因素,培土高度、培土幅度、取土率为试验指标,进行了二次正交旋转回归仿真试验与优化,得到最优工作参数。田间试验结果表明,作业后沟底土壤松碎,培土土量均匀,培土高度为24.37 mm,培土幅度为130.42 mm,取土率为21.19%,与仿真结果误差分别为12.21%、1.90%、10.44%。能够满足烟田培土需求,为烟草培土技术农机农艺融合提供了新途径。     

水田机械式强制排肥装置设计与试验

目前水田机械施肥均匀性差，且作业时在施肥开沟器末端容易出现肥料粘结、架空、堵塞开沟器等现象。针对以上问题，本文设计了一种水田机械式强制排肥装置，并对其关键部件进行了结构设计及性能试验。将水田机械式强制排肥部件的工作过程分为3个阶段，通过运动学和动力学研究方法分析了各工作阶段肥料在螺旋强制排肥部件内的状态，以及影响排肥部件工作性能的关键因素，对螺旋强制排肥部件的直径、转速、螺距3个因素进行了设计计算。以排肥均匀性变异系数为响应指标，进行了螺旋强制排肥部件的单因素台架试验，通过对最小显著性差异进行统计分析，确定了各因素的取值范围；安排了二次正交旋转组合试验，并对试验结果进行了方差分析和响应面分析，确定了影响排肥性能指标因素的影响由大到小为转速、螺距、直径，建立了排肥性能指标与各因素之间的回归方程，运用Design-Expert软件对试验因素优化求解，确定了较优工作参数组合为螺旋输送器转速120.09r/min、直径23.90mm、螺距21.54mm，此时施肥装置台架试验的排肥均匀性变异系数为7.18%。将所设计的强制排肥部件分别安装在水稻插秧机及水稻气力式施肥播种机上，进行了田间验证试验，试验结果表明，机械式强制螺旋排肥装置工作稳定、堵塞率低，水田防堵塞效果优于无该部件的施肥机械。     

基于振动的土壤挖掘阻力与耗能特性试验研究

为了研究振动频率、振动方向等参数对振动式土壤挖掘降阻特性和耗能特性的影响，设计开发了振动式土壤挖掘阻力试验台。经理论分析、计算确定了振动挖掘机构运动参数。在土壤平均相对湿度为27%、平均土壤坚实度为2.2MPa条件的室内土槽系统中，在挖掘深度150mm、前进速度0.15~1.00m/s、振动频率2~20Hz的因素条件下，利用该试验台开展了土壤振动挖掘阻力和耗能特性试验研究。结果表明，振动式土壤挖掘能够有效降低工作阻力，其降阻率先随着振动频率增大而增大，在2~20Hz频率段，前后方向振动和垂向振动振幅分别为13mm和10mm时，其最大降阻率分别可达到21%和25%。降阻率在10~14Hz后增长速度变缓，表明该区间处于土壤的自振频率区间。前后方向振动下土壤挖掘降阻率和振动速度与前进速度的比值有关，当振动速度小于前进速度时，降阻率比较小，随着振动频率增加而缓慢增大；当振动速度大于前进速度后，在对应的频率点其降阻率会迅速上升，之后增长速度逐渐变缓。由于需要额外激振能量输入，两种振动方向的强迫振动式土壤挖掘综合耗能并不减少，在振动频率低于10Hz下，耗能比范围在1~1.07，但超过10Hz后，耗能比会随着振动频率增大以较快速度增加。振幅的增大能够使土壤挖掘阻力获得一定的降低，但同时振动挖掘耗能有较大的增加。     

全混合日粮制备机优化及粗饲料粒度试验

对高效全混合日粮制备机主要部件进行优化设计。基于该样机采取二次正交旋转组合试验设计,以搅龙转速、混合时间、填充系数为影响因素,以粗饲料粒度为响应指标,运用Design-Expert软件对试验数据进行响应面分析和方差分析,得出对粗饲料粒度的影响程度由大到小为混合时间、搅龙转速、填充系数,在搅龙转速50.0 r/min、混合时间20.0 min、填充系数61.89%的条件下,粗饲料粒度可达70.1%。     

提土-全膜面覆土装置作业参数优化与试验

为进一步研究提土-全膜面覆土装置作业参数对其覆土性能及质量的影响,解析膜顶覆土过程与规律,建立了提土-覆土过程关键参数方程,确定了试验因素及其取值范围。以刮板升运带式提土器线速度、联合机前进速度和水平双向螺旋覆土装置转速为自变量,覆土合格率为响应值,进行二次旋转正交组合试验,构建各因素与覆土合格率之间的数学模型,并结合响应曲面对各因素交互作用进行分析,探知试验因素对覆土合格率影响的主次顺序为水平双向螺旋覆土装置转速、刮板升运带式提土器线速度和联合机前进速度,获得提土-全膜面覆土装置最优作业参数:水平双向螺旋覆土装置转速为432 r/min,刮板升运带式提土器线速度为1.56 m/s,联合机前进速度为0.50 m/s。田间验证试验表明,提土-全膜面覆土装置覆土合格率均值为99.6%,较优化前有显著提升;应用离散单元法进行提土-全膜面覆土装置在最优参数条件下的"提土-输土-覆土"动态作业过程模拟,仿真结果与田间试验验证工况基本一致,表明该装置作业参数的优化计算准确可靠。     

油莎豆收获机双层滚筒筛式果杂分离装置设计与试验

针对油莎豆机械化收获过程中块茎(果)与土壤草团(杂质)分离不彻底导致收获损失率与含杂率较高的问题,设计了一种双层滚筒筛式果杂分离装置,通过理论分析确定了该装置的主要结构参数与工作参数。建立了分离装置-收获物料互作的EDEM-MBD耦合仿真模型,以双层滚筒筛转速、分离螺旋输送器转速、柔性齿段长度为试验因素,以块茎分离率和含杂率为试验指标,依据Box-Behnken试验原理开展三因素三水平仿真试验。对试验结果进行方差分析,建立了分离率、含杂率与各显著因素之间的回归模型,利用回归模型进行参数寻优,结果表明：当双层滚筒筛转速为24.9 r/min、分离螺旋输送器转速为148.5 r/min、柔性齿段长度为1 277.8 mm时,分离率最大,为96.23%,含杂率最小,为25.55%。田间验证试验结果表明：最优参数组合下的果杂分离装置平均分离率为93.19%,平均含杂率为26.65%,与回归模型寻优结果基本一致;果杂分离装置与清选装置联合使用时,分离率增加1.05个百分点,含杂率降低9.97个百分点,可满足油莎豆收获生产需求。     

4QM-4.0型麻类青饲料联合收获机割台结构设计与试验

针对现有牧草收割机收割饲用苎麻作物时，割台输料不畅，搅龙易被麻类纤维缠绕的问题，设计一种专用收割机割台。该割台由往复式切割装置、拨禾轮、茎秆捡拾输送器及螺旋搅龙组成。根据饲用苎麻的田间生长特性及物料特点，开展收割机割台设计。通过理论计算与试验分析，确定割台各关键装置结构参数：拨禾轮的圆周半径为840 mm、切割器离拨禾轮轴高度为1 470 mm、拨禾轮转速27.9 r/min、升降行程为700 mm、往复式割刀曲柄转速为540 r/min、茎秆捡拾输送器拨齿轮滚筒半径为150 mm、转速为152.80 r/min，喂入搅龙直径为320 mm、转速为170 r/min。田间试验表明：该机收获损失率为3%，标准草长率为91%，作业小时生产率为0.25~0.35 hm2/h，割茬高度为150 mm。收割时，割台未出现堵料及纤维缠绕现象；收割后，苎麻割茬整齐，未发现作物茎秆基部存在明显撕裂现象。试验结果表明往复式切割器切割效果良好，整机工作性能稳定，该收割机割台能够满足对饲用苎麻作物的收割要求。     

多级分离缓冲马铃薯收获机设计与试验

针对云南山地黏土条件下马铃薯机械化收获分离效果差、明薯率低、伤薯率和破皮率较高等问题,采用多级分离振动、多重缓冲和低位侧铺的方式,设计了一种多级分离缓冲马铃薯收获机。在阐述机具整体结构及工作原理的基础上,通过理论计算确定了挖掘装置、多级分离缓冲装置、主动振动装置等主要关键部件的结构参数;建立抛送分离阶段薯土运动模型,获取微波浪形薯土分离相关技术特征;建立马铃薯筛面滑动模型,对薯块的运动特性进行理论分析,得出薯块顺流、回流的运动规律;分析土块在输送分离过程中的碰撞特性,确定了影响分离破碎效果的因素。以含杂率和土壤覆盖度为试验指标,采用二次旋转正交组合试验设计方法进行了空载试验,并利用高速摄影和三轴姿态传感器实时获取分离筛上土壤的分布状态和运动规律,结果表明,分离筛最佳工作参数组合为:一级分离筛线速度1.42 m/s、二级分离筛线速度2.2 m/s、侧输出线速度1 m/s,此时土壤覆盖度69.11%,含杂率2.56%。在分离筛最佳工作参数组合下,以明薯率、破皮率和伤薯率为试验指标进行了田间收获试验,结果表明:当工作速度1.05 m/s、挖掘深度180 mm、振动强度Ⅱ级、筛面倾角22°时,明薯率为99.1%、破皮率为1.41%、伤薯率为1.32%,各项性能指标均符合国家行业标准要求。     

抛扬式膜际覆土马铃薯播种联合作业机设计与试验

针对传统马铃薯联合播种机播深合格率较低、膜际覆土质量差等问题,结合西北旱作区马铃薯机械化覆膜播种特点及甘肃省河西走廊马铃薯机械种植要求,设计了一种具有仿形播种能力的集旋耕、施肥、起垄、播种、覆膜和膜际覆土的马铃薯播种联合作业机。为降低地轮行走过程中对播种深度的影响,利用连杆原理分析确定了开沟器安装于仿形架的位置;为借助EDEM软件优化链勺结构参数,进行了二因素三水平的仿真试验,当链勺最大直径为77 mm,深度为25.5 mm时,取种性能较优;为提高抛扬式膜际覆土装置的覆土质量,通过土壤相对运动计算确定了覆土量;为提高抛扬叶轮的碎土性能,通过计算得叶轮半径为230 mm,起土铲后端高度为70 mm,叶轮回转角速度为4 rad/s。马铃薯联合播种机田间试验结果表明,当作业速度为0.69 m/s时,抛扬覆土式马铃薯联合播种机的合格指数为88.6%,漏种指数为5.3%,重播指数为6.1%,种植深度合格率为90.4%,种薯间距合格指数为89.4%,试验指标符合农业行业标准要求。膜际覆土倾角为65.3°,满足甘肃省河西走廊马铃薯种植覆膜要求。