玉米收获机激振摘穗装置设计与试验

针对当前玉米果穗收获存在损伤大、效率低的问题，在原来激振摘穗技术研究的基础上，从激振辊夹持果柄实现激振波有效传递入手，结合激振摘穗实现果-茎分离的条件，开发了基于椭圆截面的新型摘穗装置，确定了该型摘穗辊结构参数的设计方法；根据激振摘穗过程中产生的激振波波形确定了椭圆激振辊的布局和结构参数，建立了椭圆激振摘穗试验台；通过正交试验确定了影响摘穗质量（果穗啃伤率、落粒率和茎秆折断率）的主次因素依次为激振辊长短径之比、激振辊基圆直径、摘穗辊转速；确定了较优组合，即当激振辊长短径之比为0.7、激振辊基圆直径为7.5cm、摘穗辊转速为1000r/min时，果穗啃伤率为0.38%，落粒率为0.12%，茎秆折断率为0.49%，均低于国家玉米收获机械技术标准要求。在较优参数组合下进行了试验验证，结果表明激振辊长短径之比为0.7、激振辊基圆直径为7.5cm、摘穗辊转速为1000r/min时，果穗啃伤率为0.39%，落粒率为0.12%，茎秆折断率为0.48%，与前期试验结果基本保持一致。     

基于激振理论的玉米多棱摘穗辊设计与试验

针对当前纵卧辊式玉米收获机作业存在籽粒啃伤严重和落粒损失大的问题,以激振理论为指导,以玉米果穗与茎秆分离为条件,建立了适于玉米机械化收获的玉米激振摘穗理论模型;以该激振摘穗模型为指导,构建并优化了适于玉米激振运动的摘穗辊外形结构和配置方式,开发了相应的激振摘穗试验台;采用Box-Behnken试验设计方法,研究了激振摘穗辊棱边数、振幅、摘穗辊转速对果穗摘穗过程籽粒破损率和落粒损失率的影响规律,建立了试验因素与考察指标之间的回归方程,并生成了相应的响应曲面。结果表明,激振摘穗装置中棱边数、振幅和摘穗辊转速对收获过程果穗籽粒破损率和落粒损失率有显著的影响。以非线性规划理论为指导,确定了最佳组合为摘穗辊转速950 r/min、棱边数8、振幅0. 75 cm,在该条件下进行了试验验证,得出平均籽粒破损率为0. 124%,平均落粒损失率为0. 228%,均低于国家玉米收获机械技术标准要求。     

玉米收获机多棱立辊式摘穗装置设计与试验

针对现有玉米收获机摘穗装置存在籽粒啃伤、啃落导致损失严重等问题,设计了一种结构简单、摘穗效果好、可靠性高的多棱立辊式摘穗装置。研究了立式激振折断的摘穗机理,分析了多棱立辊式摘穗装置主要结构参数的设计方法;通过正交试验确定了影响摘穗质量的主次因素为棱边数、摘穗辊转速和摘穗辊直径;较优组合为:摘穗辊直径为7 cm、棱边数为8、摘穗辊转速为950 r/min,在该条件下本摘穗辊的籽粒破损率为0.13%、落地籽粒损失率为0.28%、茎秆折断率为0.53%,满足国家标准要求。在较优组合条件下进行了调整内角Δ大小的验证试验,通过试验可知调整内角Δ为16°时,即最大调整范围的一半时摘穗质量最好。     

高酸苹果振动式采摘机设计与试验

为解决高酸苹果收获过程中的效率低、果实摘净率低、损伤率高等问题,根据我国青岛地区高酸苹果实际收获需要,设计了一种液压控制的高酸苹果振动式采摘机。基于振动式采摘机工作原理,完成振动采摘装置、激振装置、液压控制系统的结构设计,计算分析夹持钳对树干的夹持力为7 254 N,夹持钳夹持高度范围为12～103 cm。建立高酸苹果果实-树枝单摆动力学模型,分析果实脱落条件,得到果实振动微分方程,确定振动频率、振幅、夹持高度为采摘效果主要影响因素;利用ANSYS软件对果树模型进行自由模态响应与谐响应仿真分析,结果表明：振动频率9～12 Hz、振幅1～2 cm、夹持高度40～70 cm时,三级、最次级树枝位移最明显。为确定采摘机最优工作参数,进行三因素三水平组合田间试验,得到果实摘净率、果实损伤率的回归模型,利用Design-Expert软件对试验数据和回归模型响应曲面进行分析优化,当振动频率为10.0 Hz、振幅为1.6 cm、夹持高度为58.7 cm时,果实摘净率为95.9%、果实损伤率为1.3%,满足高酸苹果采收的质量要求。     

摇枝式加工型苹果采摘振动参数仿真优化与试验

为探究不同振动参数组合对苹果采摘效果的影响,建立苹果树二级树枝振动力学模型,解析分析得到影响苹果脱落的主要因素为振动频率、振幅及夹持位置。测量苹果树形态特征并基于矮砧密植整形原理建立纺锤形苹果树三维模型,利用ANSYS软件对苹果树模型进行有限元仿真分析,仿真结果表明,振动频率4~8Hz、振幅20~30mm、夹持位置0.35l~0.65l（l为二级树枝长度）时,对果树损伤较小且苹果易脱落。设计四因素三水平振动采摘试验,以确定苹果树不同位置树枝最佳的振动参数组合,利用Design-Expert软件对试验数据进行分析和响应面优化,参数优化结果为：采摘苹果树上层苹果时,振动频率为5Hz,振幅为28mm,夹持位置为0.40l;采摘苹果树中层苹果时,振动频率为4Hz,振幅为30mm,夹持位置为0.43l;采摘苹果树下层苹果时,振动频率为8Hz,振幅为20mm,夹持位置为0.65l;通过验证试验得到苹果树上层、中层、下层摘净率为96.4%、94.8%、93.2%,与优化值相近,表明优化模型可靠。     

玉米摘穗装置的设计研究

对玉米植株中果穗及茎秆的力学特性进行了分析,总结出摘穗装置设计要求下的技术特征,确定了机具主要的工作参数,应用力学原理分析了在玉米摘穗过程中果穗及茎秆的运动规律.     

玉米穗茎兼收割台夹持输送装置参数优化

为探明玉米穗茎兼收割台夹持输送装置参数对作物损失率、割台性能的影响机理,设计了一种玉米穗茎兼收割台。通过对夹持输送装置的工作原理、工作条件及影响因素的分析,确定以夹持输送链夹角、输入轴链轮速度、割刀安装位置及机器作业速度为试验因素,以果穗损失率、植株在x轴及y轴的最大偏移量为试验指标,根据Box-Benhnken Design中心组合试验设计原理,进行了四因素三水平正交旋转组合田间试验,试验中利用高速摄像系统记录玉米植株姿态,利用Pro Analyst运动分析软件分析玉米植株的最大偏移量,利用Design-Expert软件对试验结果进行响应面分析,得到各因变量与自变量间的数学模型。试验结果表明:4个自变量与果穗损失率、x轴最大偏移量有二次非线性关系,其中割刀安装位置影响最大,夹持输送链夹角的影响最小,4个因素对y轴最大偏移量无显著影响;因素的交互项仅对果穗损失率有显著影响;最优参数组合为:夹持输送链夹角19.96°、输入轴链轮齿数22.09、割刀安装位置22.33 mm、机器作业速度1.31 m/s,此时果穗损失率为0.4%,x轴最大偏移量为24 mm。对最优参数组合圆整后,取夹持输送链夹角为20°,割刀安装位置为22 mm,机器作业速度为1.30 m/s进行田间验证试验,验证试验表明回归模型有很好的可靠性。优化后的果穗损失率较优化前降低2.4个百分点,低于标准规定的指标值。     

玉米摘穗割台刚柔耦合减损机理分析与试验

为探究刚柔耦合结构在玉米摘穗中的减损作用及机理，以板式摘穗机构和具有缓冲弹簧的轮式摘穗机构为2种基本结构，以刚性触穗表面和柔性触穗表面为2种基本表面，构建4种摘穗机构作为研究对象，进行摘穗速度下的玉米果穗碰撞试验，分析碰撞参数和籽粒损失情况。结果显示，刚柔耦合结构可有效改变碰撞参数，并降低果穗籽粒损失。缓冲弹簧可缩短果穗的碰撞时间，当轮式摘穗机构触穗表面分别为刚性、柔性材料时，碰撞时间比板式摘穗机构分别缩短62.2%、67.3%，碰撞冲量降低60.6%、76.0%，掉粒质量降低14.4%、25.6%。柔性触穗表面可降低果穗受到的冲击力，在板式和轮式摘穗机构上，柔性触穗表面的果穗碰撞时间比刚性触穗表面分别延长78.4%、53.8%，最大冲击力降低45.1%、55.2%，碰撞冲量降低19.9%、51.2%，掉粒质量降低34.1%、42.8%。本研究可为玉米摘穗割台的减损设计提供理论依据。     

小区玉米收获机摘穗装置的设计

为解决小区玉米摘穗时果穗损失率高、籽粒破碎高率等问题,研制了一种摘穗装置。该装置采用可调式板式摘穗机构,利用摘穗板仿形及表面喷塑处理,能够大大降低育种玉米割台摘穗过程中的果穗损失率和籽粒破碎率。室内台架试验和田间试验结果表明:该摘穗装置的果穗损失率为1.22%,籽粒破碎率为0.86%,与其他同类装置相比果穗损失率和籽粒破碎率分别降低了18%和21%。该研究为小区玉米收获割台的优化提供了有益的借鉴和理论支撑。     

基于ADAMS的刚柔耦合玉米摘穗力学仿真试验

传统摘穗板-拉茎辊组合式摘穗装置作业效率高,但仍存在果穗损伤和掉粒损失,而造成玉米果穗损伤的主要原因是果穗与摘穗板碰撞时冲击力过大。为此,拟通过增大果穗与摘穗板的接触面积和作用时间来减小果穗所受冲击力,降低果穗损伤。在Solid Works中建立玉米果穗和摘穗装置模型,利用ADAMS对果穗碰撞摘穗板过程进行模拟仿真,选择摘穗板形式、接触材料和弹簧刚度为试验因素,果穗与摘穗板接触力为试验指标,进行三因素三水平正交试验。试验结果表明:摘穗板形式、接触材料和弹簧刚度均对果穗受力有显著影响;摘穗板形式为弧板、接触材料为EPDM、弹簧刚度为15N·mm/deg时,玉米果穗平均最小受力为531.147N。研究可为柔性摘穗装置关键部件设计提供理论参考。     

基于自适应网络的高精度玉米拾穗装置优化设计

为了提高玉米拾穗装置拾穗的准确性,减少漏摘率、断穗率、籽粒破碎率等玉米收割效率的不利因素,设计了一种新的高精度玉米拾穗装置。该装置利用玉米拾穗拉断力的变化对玉米拾穗过程的拾穗辊质心角速度进行准确监测,当产生漏摘率、断穗率、籽粒破碎时会发出警报,并利用计算机自适应网络原理,对拾穗辊的间隙进行自适应调节,提高了拾穗装置的拾穗精度。为了验证装置优化设计的合理性,采用试验、理论分析和数值仿真模拟的方法对装置的采摘效率进行论证,利用Pro/E软件建立了拾穗装置的三维建模,根据拾穗过程拉断力的增大引起的质心角速度变化,使用ADMAS软件对玉米穗拾穗过程的角速度进行了仿真模拟,得到了和试验相吻合的角速度值。将自适应高精度玉米拾穗装置和普通玉米穗采摘装置进行对比发现:高精度玉米穗采摘装置在降低漏摘率和断穗率方面都表现出了优良的性能,大大提高了玉米穗的采摘效率,为玉米自动化采摘机械的设计了技术参考。     

鲜食玉米收获机关键部件设计研究

针对鲜食玉米人工收获劳动强度大、普通玉米收获机收获损伤率高的问题，采用仿生摘穗原理研发鲜食玉米收获机，对夹持装置、摘穗装置、切割装置等关键部件进行了设计研究，确定了其参数。田间试验表明可满足鲜食玉米收获要求，具有推广应用前景。     

4YZP-2型自走式玉米收获机设计与试验研究

针对我国现有玉米联合收获机集成度不够、剥净率不高、生产效率较低、秸秆破碎效果差等突出问题,研制出适宜黄淮海地区不同行距的玉米机械化联合收获机。通过调研并借鉴已有技术,应用三维建模和机械优化设计理论,创制出平滑V型对置式拨禾链轮摘穗机构,确定了秸秆与装置相互作用的技术参数,分析了升运与果穗喂入量的动态关系,设计出短距集中式升运装置,发明了W型橡胶辊与铸铁辊间隔式剥皮装置,建立了玉米果穗在剥皮过程中受力情况的力学模型。集成设计出的两行自走式玉米收获机经山东省农业机械试验鉴定站检测,总损失率小于2.5%,生产率大于0.25hm2/h,摘果率高于9 5%,满足工作要求。     

蔬菜自动移栽机对置秧盘交替自动取投苗机构研究

针对现有蔬菜自动移栽机茎秆夹持式和钵体顶出式取苗方式的缺点,基于顶出-夹取结合式取苗方式,设计了一种适用于对称布置可弯曲秧盘的交替式取投苗机构。阐述了该机构工作原理、关键点运动轨迹和结构组成。分析了关键因素对秧苗夹持点运动轨迹的影响方式并优选了取值：驱动曲柄转速10r/min,取投苗摇杆长度为 309mm,驱动气缸伸出速度25mm/s,0.8s内完成拔苗,伸出时刻为提前0.4s。该参数组合下秧苗夹持点在拔苗阶段最大横向位移9.6mm,累计横向位移0mm,理论提升高度44mm,满足取投苗作业理论要求。以苗龄45d的辣椒秧苗为作业对象,进行了栽植频率70~120株/(min·行)的取投苗性能试验,试验结果表明,该交替取投苗机构在栽植频率100株/(min·行)时可实现取苗成功率93%,投苗成功率95%,总体成功率88%,满足取投苗作业要求,验证了该取投苗机构的可行性。     

穗茎兼收型玉米收获机对刀式拉茎辊的设计

为解决南疆农作物茎秆饲料收获时高果穗含杂和籽粒破碎的问题,设计了一种四棱刀对刀拉茎辊.以茎秆喂入摘穗板-拉茎辊组合摘穗装置的方式,选取刀片式拉茎辊,基于刀片式拉茎辊的工作原理,对拉茎辊进行结构设计.为验证刀对刀拉茎辊的设计合理性,以果穗含杂率和籽粒破碎率为试验指标,进行田间试验,结果表明:果穗含杂率为0.5％,籽粒破碎...     

摇枝式油茶果采摘机设计与试验

针对油茶果机械化采摘漏采率高、损伤率大的问题，设计了一款摇枝式油茶果采摘机。根据摇枝式采摘工作原理，完成了关键部件的结构设计，计算分析了采摘头夹持油茶枝的夹持力，对油茶枝和油茶果振动过程进行力学分析，建立力学方程并求解。结果表明，夹持油茶枝时最大压力为2826N，振动对树枝产生的径向力约为57.5N、法向力约为78.2N，夹持和振动都不会对枝条造成损伤。为保证采摘机安全性，对横梁架进行了静力学分析，经计算其弯曲变形为0.0005mm，远小于最大许用弯曲挠度。设计了四因素三水平正交试验，结果表明，最佳作业参数组合为：采摘装置的采摘时间10s、电机输出频率35Hz、采摘头的振幅5cm及采摘爪的夹持位置（夹持油茶枝的夹持中心到油茶树冠层距离）10~20cm，此时油茶果采净率为95.2%，花苞损伤率为17.2%。对摇枝式油茶果采摘机进行了田间试验，对枝条的损伤基本符合采摘要求。     

螺旋圆锥凸棱式玉米收获摘穗辊的设计与试验

主要介绍了一种新型卧式玉米摘穗辊的设计方法.该装置的摘穗段设计成圆台体状,并且在圆台体的圆周表面上开设有渐变高度的凸缘,同时焊在圆台体圆周表面上的圆钢丝形成螺纹凸棱,可以使玉米收获机在摘穗过程中减少籽粒损失,不会发生摘穗对辊间隙的堵塞问题;能有效地实现在压力变化范围非常小的情况下把茎秆向上推进和掰穗的作用.实验证明,该装置在摘穗作业时不发生堵塞现象,同时增强剥皮能力.     

玉米根茬收获机设计与试验

在大量试验的基础上设计了集挖茬、拾茬、清茬、引茬、集茬和侧位条铺于一体的玉米根茬收获机。整机主要由根茬挖掘装置、清理捡拾装置、链式输送装置及悬挂和液压系统等组成。适用于玉米、高梁等作物根茬的挖掘和集铺。该机具采用偏置柄式挖掘铲和弹性伸缩式捡拾机构,实现了对非藕联玉米根茬的地表下捡拾。田间试验结果表明:根茬漏拔率小于2.8%,生产率0.955～1.086 hm2/h,作业幅宽2.6 m,整机可靠性系数96.8%。