丘陵山区小型马铃薯收获机设计与试验

针对中国西南丘陵山区马铃薯收获作业中存在的引进机型适用性低、明薯率低、伤薯率高、破皮较严重、机械化收获程度低的问题,设计一种适用于丘陵山区的小型马铃薯收获机,整机主要由三点悬挂装置、挖掘装置、激振式分离筛、多级振动调整装置、挖掘调整装置、变速箱、传动装置等组成。结合具体作业要求,对挖掘装置和升运分离装置进行参数确定和选型设计。挖掘铲为设有圆弧过渡曲面的二阶铲,增强了碎土剪切性能,提高了顺土能力。建立挖掘过程的挖掘装置阻力模型和运动学模型,并对挖掘装置进行有限元分析,得出挖掘装置的最大应变为5.05×10^-8 m·m^-1,最大应力为9 327.7 Pa,最大变形为2.98×10^-4 mm。建立马铃薯升运过程的运动学模型,对薯土混合物的运动形态进行分析,根据所计算的相关参数设计了二次正交旋转组合试验,分别对各试验指标进行响应曲面分析。发现影响明薯率的主要因素为作业速度和分离筛倾角,影响伤薯率的主要因素为作业速度和分离筛倾角,影响破皮率的最主要因素为入土角和分离筛倾角。田间试验结果表明:当作业速度为1.05 m·s^-1,入土角为17°,分离筛倾角为15°时,试验条件下的明薯率为96.7%,伤薯率为1.3%,破皮率为1.5%,上述指标优于国家标准,符合马铃薯收获作业要求。     

4S-80马铃薯振动挖掘机牵引阻力的测试分析

振动挖掘铲可大幅降低其入土阻力,4S-80马铃薯挖掘机采用铲筛一体的振动式结构。为了探知振动铲筛的实际降阻效果,设计了动态测试装置,并进行了几种不同作业状况下的牵引阻力测试。结果表明,铲筛振动状态下可显著降低挖掘作业时的机具牵引阻力和拖拉机牵引功率;低速作业时作业速度变化对振动挖掘铲作业的牵引阻力影响不大;机具挖掘深度增加时,拖拉机牵引阻力和牵引功率会明显增大。     

振动挖掘铲减阻数值模拟及参数优化

对小型振筛式马铃薯挖掘机振动挖掘铲的性能参数进行优化,借助Adams和Ls-Dyna相结合法模拟振动挖掘铲挖削土壤过程,据4因素3水平响应曲面法试验设计原理对影响挖掘铲挖削阻力的因素进行了多因素方差分析,并建立和优化了回归模型。结果表明:影响牵引阻力的因素由大到小依次为振动频率、牵引速率、入土角、振幅;当牵引速率为0.67m/s、振动频率13.77Hz、振动幅值11.93mm、入土角8.35°时,优化牵引阻力为1 449.59N。田间验证试验结果表明:试验阻力平均值与仿真结果误差5%,说明回归模型能较好的反映振动频率、牵引速率、入土角、振幅于牵引阻力之间的关系。     

黄芪振动挖掘机工作参数的优化与试验

针对现有中药材挖掘机在挖掘黄芪时出现分离效率低、损伤率较高等问题,对典型中药材振动挖掘机的工作参数进行优化,使其满足黄芪挖掘作业。对其振动机构进行运动分析,通过Mathlab优化工具箱对振动机构的核心参数进行优化。基于Box-Behnken试验设计法以牵引速度、挖掘铲振动频率和铲面倾角为影响因素,以明茎率为主要指标,兼顾伤茎率进行参数优化。结果表明:当整机牵引速度为0.64m/s,挖掘铲振动频率为8 Hz,铲面倾角为15°时,明茎率为95.62%、伤茎率0.73%。田间试验结果表明:同等条件下,明茎率为93.62%、伤茎率0.82%;整机运行平稳可靠。优化的振动挖掘机满足黄芪挖掘农艺要求。     

振动挖掘式马铃薯收获机设计与试验(英文)

为进一步解决我国丘陵山区马铃薯机械化收获问题,依据振动减阻收获机理,设计了一种与手扶拖拉机配套使用的振动挖掘式马铃薯收获机。对该收获机振动挖掘装置作业机理和振动铲运动学、动力学特性进行了研究分析,并确定了振动铲相关结构和工作参数。以机组前进速度、振动铲振频、振动铲振幅为试验因素,伤薯率和明薯率为试验指标进行了三元二次正交旋转组合试验。运用数据处理软件对回归方程进行了显著性分析,并建立了各试验因素与指标之间的数学模型。优化得出最佳因素组合为:机组前进速度0.85 m/s、振动铲振频12 Hz、振动铲振幅14.5 mm、伤薯率1.21%、明薯率98.51%。最佳参数组合下的验证试验结果表明:平均伤薯率1.28%、平均明薯率98.48%,作业性能符合马铃薯收获要求。     

振动式阶梯铲状马铃薯挖掘机作业性能试验

为获得振动式阶梯铲状马铃薯挖掘机最佳作业参数,依据振动减阻收获机理,通过改变影响振动式阶梯铲状马铃薯挖掘机收获作业性能指标的4个主要作业参数：整机前进速度、挖掘深度、挖掘铲长度、曲柄偏心距,以挖掘机损失率、明薯率及伤薯率为评价指标进行马铃薯挖掘性能试验。结合正交试验研究,应用综合评分法得出了振动式阶梯铲状马铃薯挖掘机作业时各参数的最优组合,即：整机前进速度为0.55 m·s^-1、挖掘深度为210 mm 、挖掘铲长度205 mm、曲柄偏心距为6 mm。按照该最优组合作业参数进行试验验证,结果表明,该马铃薯挖掘机明薯率为97.6%、伤薯为3.9%、损失率为3.5%,符合马铃薯收获机质量评价技术规范要求。     

栅条式马铃薯挖掘铲的设计与试验研究

针对现有马铃薯挖掘机作业阻力大、挖掘铲土薯分离能力差等问题,设计了栅条式马铃薯挖掘铲,通过三因素二次正交旋转回归试验,分析了铲面倾角、挖掘铲长度、栅条间距对挖掘阻力的影响,得出挖掘阻力与影响因素的回归模型.结果表明:挖掘阻力最小时的最佳参数是挖掘铲长度为48.13cm,栅条间距为5.37cm,铲面倾角为30.3°;影响挖掘阻力的因子由主到次为:铲面倾角、挖掘铲长度、栅条间距.     

马铃薯二阶凸面挖掘铲的设计与研究

挖掘铲作为马铃薯收获机的核心部件,其参数与铲体机构设计不合理会直接导致马铃薯在收获时产生壅土和伤薯问题,针对该问题设计出一种二阶凸面挖掘铲。通过对挖掘铲建立阻力模型,分析确定挖掘铲主要参数:宽度为100 mm、铲刃倾角为50°、铲面倾角为20°、铲的总体长度为350 mm、挖掘深度为186 mm。对设计的挖掘铲与三角平面挖掘铲进行有限元分析对比与试验验证,结果可知,该设计能够有效解决壅土和伤薯问题。     

4UM-640型振动式马铃薯挖掘机的设计与试验

为适应甘肃省马铃薯种植地块小、坡地多的现状,提高马铃薯机械化收获水平,通过对各关键作业部件进行理论分析与设计选型,研制出了一种携有偏心摇臂结构振动挖掘装置,挖掘深度可调节且与手扶拖拉机相配套的4UM-640型振动式马铃薯挖掘机。田间试验表明：该挖掘机收获作业时掘薯、输运顺畅,减阻碎土、土薯分离效果明显,伤薯率为3.6%,损失率为4.1%,明薯率为97.1%,达到了马铃薯机械化收获的相关技术要求。     

4U-1400FD型马铃薯联合收获机挖掘铲的参数优化

对4U-1400FD型马铃薯联合收获机的挖掘铲建立牵引阻力的数学模型,在此模型下分析挖掘铲的铲面倾角、作业速度、挖掘深度、铲体长度等因素对挖掘铲牵引阻力的影响.结果表明:挖掘铲参数的最佳组合为铲面倾角20°,铲体长度470 mm,铲宽1 400mm.通过田间试验,该挖掘铲的性能符合规定的指标.     

马铃薯仿生挖掘铲片的设计与仿真

据蝼蛄前足胫节爪趾第1趾的体视显微镜照片设计了马铃薯挖掘机挖掘铲铲片,为马铃薯挖掘机提供了一种减阻效率较高的挖掘铲。应用AutoCAD软件获取爪趾外侧曲线和内侧曲线的轮廓点,并将点坐标值数据使用LIST命令导出,并借助EXCEL软件多项式拟合法对爪趾的侧面轮廓线进行拟合,在拟合多项式的基础上在Solidworks软件中进行仿生铲片的建模,最后应用LS-DYNA软件仿真模拟普通铲片与仿生铲片挖削土壤的过程,并测定两种铲片的土壤阻力。仿真结果表明,仿生铲片较普通铲片土壤阻力减小近61%。所设计的仿生挖掘铲片为马铃薯挖掘机挖掘铲减阻技术要求提供了一种解决思路,且结构新颖。     

马铃薯挖掘与残膜回收联合作业机的研制与试验

为解决马铃薯收获后的残膜回收问题,研制了一种用于马铃薯挖掘和残膜回收的联合作业机。马铃薯挖掘机采用成熟机型4U–83型马铃薯收获机,残膜回收机采用曲柄滑块扒膜装置和圆筒式收膜与卸膜装置。通过计算确定了曲柄滑块扒膜装置和圆筒式收膜与卸膜装置的关键参数,改进了起膜铲的形状和参数,在降低伤薯率的同时提高了起膜和收膜的效果。田间试验表明:该机挖掘和输运流畅,分离效果显著,残膜能连续性地被卷膜筒卷起,卸膜方便可靠,伤薯率为4.4%,明薯率为96.4%,残膜回收率为89.3%、脱膜率为98.1%,均可达到技术规范设计要求。联合作业机与马铃薯收获机单独作业相比,明薯率和损伤率无明显差距。     

2种马铃薯挖掘铲的对比分析

马铃薯挖掘机挖掘铲的结构直接影响着挖掘机的入土性能、碎土性能、动力性及刚度,在含水率约为12.6%的黄绵土中对三角形平面铲和栅条式挖掘铲的入土性能和碎土性能等方面进行对比分析.结果表明:栅条式挖掘铲挖掘效果优于三角形平面铲,动力性能好;且栅条式挖掘铲的栅条对土壤有拱碎作用,能够减少进入分离装置的土壤量,有利于土薯分离.     

翼铲式马铃薯挖掘铲有限元分析与试验

为提高丘陵山地及小地块的马铃薯收获效率,设计了一种结构轻便、碎土性能良好与手扶拖拉机相配套的翼铲式马铃薯挖掘铲,应用Pro/E软件创建翼铲三维模型,通过ANSYS进行有限元分析,并开展了田间试验.结果表明:翼铲安全系数为3.745,满足预期设计要求;田间试验结果表明,薯、土分离效果好,明薯率为97.5%,伤薯率为1.5%,技术指标符合马铃薯收获规范要求.