前置挖掘式小型履带川麦冬收获机的设计与试验

针对川麦冬收获时根土分离难度大、易损伤茎苗等问题,设计了一种前置挖掘式小型履带麦冬收获机,由挖掘装置、输送筛选装置、液压装置和行走装置等组成。为确定收获机的可行性,根据三因素三水平响应面试验法构建入土角度、振动链的输送速度、振动轮的振动频率对麦冬收获损伤率、明茎率和带土率的回归模型,优化回归模型得到最优参数组合,即机器的前进速度为0.1m/s、入土角度为20°、振动链的转速为190r/min、振动轮的振动频率为600Hz。试验结果表明：在最优参数组合下,麦冬收获损伤率为2.94%,明茎率为96.7%,带土率为12.5%,达到了较为理想的收获效果。研究可为麦冬收获机的完善和作业参数优化提供参考。     

4SD-1700型悬挂式三七收获机设计与试验

针对西南地区中草药三七人工收获难度大及无机械收获等问题,设计了一种以36.75k W东方红拖拉机为动力的悬挂式三七药材收获机,主要由机架、挖掘铲及升运筛等组成。利用解析作图法及受力分析法对挖掘铲进行分析,确定挖掘铲的挖掘倾角为15°,铲长为350mm;对升运筛设定线速度为0.7~0.9m/s进行理论分析,得出振动频率为1.9~2.4Hz。以挖掘深度、升运速度、筛面倾角及前进速度为影响因素,以收净率、损伤率为评价指标,进行田间试验,对影响收获性能的参数进行分析,获得最优参数组合为:当挖掘深度为148mm、升运速度0.8m/s、筛面倾角15°、前进速度0.5m/s时,收净率为95.22%,损伤率为1.6%。样机收获试验表明:该机性能流畅,作业稳定,损伤率小于4.7%,收净率大于92.5%,满足设计要求。     

油葵联合收获机清选装置结构优化与试验

针对油葵联合收获作业过程中存在籽粒含杂率及损失率偏高的问题,测定油葵脱粒后脱出物的尺寸特征和悬浮特性,通过机构的运动学分析与物料的受力分析,确定了油葵联合收获机清选装置主要结构参数与工作参数。以风机转速、振动频率和分风板倾角为影响因素,油葵籽粒含杂率和籽粒损失率为评价指标,开展工作参数优化试验,单因素试验结果表明,清选装置较优工作区间为：风机转速1100~1300r/min、振动频率3~5Hz、分风板倾角20°~40°;设计Box-Behnken试验,建立了响应面回归模型,并进行参数优化,结果表明：各试验因素对含杂率和损失率影响显著性大小顺序均为风机转速、振动频率、分风板倾角;当风机转速1200r/min、振动频率4Hz、分风板倾角27°时,试验结果表明平均油葵籽粒含杂率为4.25%,平均籽粒损失率为1.82%,满足油葵联合收获机清选的国家标准要求。     

圆盘式大蒜挖掘装置的设计与试验

针对现有大蒜收获机挖掘装置存在的挖掘率低、伤蒜率高、机前壅土等问题,设计一种圆盘式大蒜挖掘装置。利用解析作图法对圆盘铲刀进行了运动学分析,以大蒜收获农艺要求及低能耗为目标,通过理论计算得出圆盘铲刀的主要结构参数及工作参数。将圆盘式大蒜挖掘装置安装到田园管理机上,对圆盘工作倾角、机组前进速度、圆盘转速等因素进行了三因素三水平正交试验并对试验结果进行分析,以挖掘率最高、同时兼顾伤蒜率最低为原则得到装置最优工作参数:圆盘工作倾角为8°、机组前进速度为0.85m/s、圆盘转速为152r/min,此时,挖掘率为99.56%,伤蒜率1.57%,符合大蒜收获的技术指标要求。     

自走式三七收获机设计与试验

针对丘陵山区三七收获时费工费时、无机械化等现状,设计了一种以柴油机为动力的自走式三七收获机。该机主要由挖掘铲、刮土机构、升运器、拍土机构、收集箱等组成,利用解析作图法对挖掘铲进行分析,确定了三七和土壤混合物顺利通过挖掘铲的铲刃夹角为96°;对升运器运动学分析得出升运器的倾角为25°时三七与土混合物的破碎率最高;以升运速度、振动分离筛振动频率、碎土轴的转速为试验因素,以伤根率、收净率为评价指标进行二次旋转正交组合试验。试验结果表明：试验因素对评价指标影响由大到小依次为振动分离筛振动频率、升运速度、碎土轴转速,当升运速度为0.78m/s,振动分离筛振动频率为10Hz,碎土轴转速为2.5r/s时,伤根率、收净率分别为1.6%、96.32%。以影响因素的最优参数组合进行验证：试验得伤根率、收净率分别为1.6%、96.8%,与计算结果一致,且符合农艺要求的收获指标。该研究为产品级的三七药材收获机的设计提供了技术参考。     

马铃薯挖掘阻力测试装置研究

针对现有的马铃薯收获机械牵引阻力大、设计和安装不合理、燃油消耗大、生产效率低等问题,以固定式三角平面挖掘铲作为研究对象,设计了马铃薯挖掘阻力测试装置,进行田间试验,分析挖掘铲铲面倾角、铲刃斜角及前进速度对牵引阻力的影响,并以牵引阻力作为优化指标,得到较优的参数组合。研究结果表明:挖掘铲铲面倾角为16°~32°时,牵引阻力随着铲面倾角的逐渐增加而迅速增大;铲刃斜角为50°~55°时,牵引阻力较小;牵引阻力随着前进速度的增加而逐渐增大,趋势稳定且缓慢。同时,通过响应面试验进行参数优化得出:牵引阻力的最佳的工作参数组合为铲面倾角20°、铲刃斜角52.8°、前进速度0.8m/s。该研究可为马铃薯收获机挖掘装置设计、安装参数的选择和马铃薯收获机挖掘阻力的研究提供参考。     

麻山药收获机振动松土装置的设计

针对麻山药收获机械化水平低、机械挖掘根茎损伤率高及人工拔出根茎劳动强度大等问题,结合麻山药收获农艺需求与麻山药的物理机械性质,设计了4F-2型麻山药收获机的振动松土装置。确定了振动松土装置的设计方案,建立了振动松土装置的特征模型;并运用ADAMS软件对机组前进速度、偏心轮转动速度和偏心距进行运动仿真分析,结果表明:机组前进速度为3m/min、偏心轮转动速度为540r/min、偏心距为50mm时性能最优。优化后振动松土装置的麻山药收获机田间试验结果表明:人工拔出根茎轻松省力,根茎的损伤率为3. 5%,满足企业标准《Q/JL001-2016麻山药收获机》相关要求。     

对行式油菜薹有序收获机设计与试验

针对油菜薹机械化有序收获装备缺乏的问题,设计了一种对行式油菜薹有序收获机,完成油菜薹对行、夹持切割、柔性输送、有序铺放等收获环节。阐述了收获机整机结构和作业过程,根据切割、输送和铺放过程中油菜薹的运动学和动力学分析,确定了单圆盘切割器、夹持输送装置和导流板等部件的结构和运行参数,解析收获机参数对切割损伤率和铺放角变异系数的影响规律。研制对行式油菜薹有序收获机样机,以机器前进速度、切刀转速、输送带速度和导流板倾角为试验因素,以切割损伤率和铺放角变异系数为评价指标开展四因素三水平Box-Behnken田间试验。利用数据分析软件Design-Export 10建立试验指标与因素之间的二次多项式回归模型,分析各因素对试验指标的影响规律;求解切割损伤率和铺放角变异系数优化模型,得出最优参数组合为：机器前进速度0.5 m/s,切刀转速910 r/min,输送速度0.75 m/s,导流板倾角49°。验证试验表明,较优参数组合条件下切割损伤率为4.95%,铺放角变异系数为9.55%,与预测值之间的相对误差小于5%,能够满足油菜薹有序收获需求。     

根茎类药材收获机的设计与试验

针对现有根茎类药材收获机功能单一及根系脱土效果差等问题,设计了一种新型的根茎类药材收获机,可一次性完成药材挖掘、根土分离、茎秆分离及铺放作业。阐述了收获机的整机结构和工作原理,运用矢量投影定理、动能定理、运动学及ADAMS仿真等分析方法对关键部件进行结构设计及参数确定。以甘草的脱土率为试验指标,以行进速度、栅条板倾角和拨杆数量为因素进行田间试验。正交试验分析表明:当收获机行进速度为0.4m/s、栅条板倾角为8°、拨杆数量为6个时,收获机的工作性能较优,此时脱土率为99.8%,满足根茎类药材收获的技术要求。     

大蒜联合收获机浮动式夹持装置设计与试验

针对大蒜联合收获机拉拔收获特点与鳞茎定位要求,为提高输送成功率、降低鳞茎损伤率,设计了一种浮动式夹持装置,阐述了其主要结构与工作机理。通过茎秆受力变形与植株运动分析,明确了试验台浮动轮弹性系数、间距及链条输送速度等关键作业影响参数的取值范围。构建了茎秆流变模型,并根据不同载荷下的茎秆蠕变曲线拟合了茎秆的粘弹性参数,明析了关键作业参数与输送装置夹持力、输送损失及鳞茎损伤的关系。以浮动轮弹性系数、间距及链条输送速度为试验因素,以成功率和损伤率为试验指标,用Design-Expert软件进行试验数据分析,由Origin软件生成3D响应曲面,得到各因素对指标的影响次序。结果表明,当浮动轮弹性系数、间距及链条输送速度分别为2 N/mm、83 mm和520 mm/s时,装置性能最优,夹持成功率和损伤率分别为97.42%和1.36%。对优化因素进行试验验证,试验与优化结果基本一致,满足大蒜联合收获浮动夹持高成功率与低损伤率的作业要求。     

木薯收获机作业质量评价方法探析

本文讨论了松土铲式、振动链式、拨辊式等几种木薯收获机的结构特点和工作原理,提出木薯收获机的工作幅宽、挖掘深度、作业速度等关键技术参数设定办法,明确明薯率、伤薯率、损失率等主要作业质量指标的定义及其试验测定办法。通过宽窄行起垄种植模式下红壤土木薯收获试验比对,得知振动链式木薯收获机明薯率、伤薯率指标优于其它两种机型,分析不同类型机具、不同作业速度对收获作业质量的影响,探讨土壤类型、土壤含水率和种植规范性对作业质量的影响。     

芋头收获机设计及仿真分析

针对目前芋头机械化收获程度低,主要依靠人工挖掘,劳动强度大,生产效率低的问题,研究一种可实现芋头挖掘、输送和芋土分离功能的芋头收获机。通过对振动挖掘机构、夹持输送机构和芋土分离机构等关键部件进行设计,确定振动机构的振动频率为12 Hz,偏心轴的偏心距为4 mm,明确挖掘铲结构为三面异型结构,铲侧曲面采用仿生设计,确定夹持带安装倾角为40°,夹持带张口角为120°,带间距为25 mm,夹取点高度为120 mm,确定芋土分离机构曲柄半径为60 mm,曲柄转速为180 r/min,筛面安装倾角为0°。同时,利用ADAMS软件对芋土分离机构进行动力学仿真,获得不同工作参数下芋头的运动情况。通过分析,筛面倾角为0°时芋头在筛面上停留的时间最长,曲柄转速为180 r/min时可兼顾芋头抛起高度和碰撞次数,曲柄半径为60 mm时有利于芋头与土壤分离。仿真结果表明,芋土分离机构的参数选择合理。     

三七收获机输送分离装置作业机理分析与参数优化

针对丘陵山区三七机械化收获根土分离难、输送效率低等问题,开展了三七收获机输送分离装置作业机理与参数优化试验研究。首先,通过理论分析建立了三七根土复合体在输送过程中的动力学模型;其次,利用高速摄影获取三七根土复合体的运动轨迹,确定三七输送、根土分离、须根断裂等作业机理;与此同时,基于EDEM-RecurDyn耦合开展三七根土复合体输送分离作业联合仿真,验证了模型的可靠性,明确了三七根土复合体输送分离规律,确定了影响三七根土分离的主要作业参数为：升运速度、升运倾角、振动幅度、振动频率;最后,开展台架试验并利用Design-Expert软件进行分析寻找最优作业参数。结果表明：当最优作业参数组合升运倾角为21°、振动幅度为44mm、升运速度为0.9m/s、振动频率为1.6Hz时,三七输送率、三七筛净率分别为93.60%、92.64%,符合三七收获机输送分离作业要求。     

玉米采摘智能控制系统的设计与试验

玉米收获机是玉米收获的重要机械,其工作参数及工作性能直接影响玉米收获机的工作效率。为此,针对目前玉米收获装置智能控制水平低、通用性差等问题,提出了一种玉米采摘智能控制系统,采用PID模糊控制对智能控制系统进行设计,并对牵引辊转速、作业速度和采摘高度进行了优化。同时,基于试验数据的预测模型对玉米采摘损失率进行预测,以降低玉米采摘损失率。田间试验结果表明:各工作部件响应迅速,超调量和稳态误差相对较小,所建立的控制策略可在不考虑工况负荷的情况下,对玉米收获机各工作参数进行优化;玉米采摘损失率为1.67%,籽粒破损率为3.38%,含杂率为1.09%,收获损失满足玉米生产标准,且系统运行正常、智能化程度高、操作方便,满足预期设计要求。研究结果可为玉米收获机自动化控制的研究提供技术参考。     

马铃薯挖掘铲的改进设计与试验

针对目前马铃薯收获机田间收获试验中挖掘铲入土困难及大块土壤破碎效果不理想导致壅土现象等问题,对挖掘铲进行了改进优化,对比分析了振动式挖掘铲和静挖掘铲的区别,并对振动式挖掘铲的铲宽、铲面倾角、铲仞倾角等进行了分析计算。以明薯率、伤薯率、含杂率为性能指标,对设计挖掘铲进行了可靠性验证,以经过杀秧处理的马铃薯植株为试验对象进行田间试验验证,结果表明:实际的挖薯率为96.98%,伤薯率为1.12%,含杂率为2.46%,优于马铃薯收获的国家行业标准作业要求。研究数据对马铃薯收获的挖掘作业具有重要意义。     

4UZL-1型甘薯联合收获机刮板链提升机构设计与台架试验

针对4UZL-1型甘薯联合收获机作业过程中损失率大、伤薯率高等问题,本文在分析4UZL-1型甘薯联合收获机整机结构的基础上具体阐述其工作原理,进行该机弧栅交接刮板链输送机构的设计及参数确定,并依托该机和甘薯种植模式搭建弧栅交接刮板链输送试验台。以薯块提升输送过程中损失率和伤薯率为主要评价指标,开展以挖掘输送机构角度、刮板链输送角度、挖掘输送机构速度、刮板链输送速度、刮板角度和弧栅安装距为试验因素的单因素台架试验,并分析各因素对各性能指标影响显著性和影响规律及原因。试验结果表明,挖掘输送机构角度、刮板链输送角度、挖掘输送机构速度和刮板链输送速度对各性能指标影响显著,刮板角度和弧栅安装距对各性能指标影响不显著。当挖掘输送机构角度为24°、刮板链输送角度为60°、挖掘输送机构速度为1.15 m/s、刮板链输送速度为0.69 m/s时,弧栅交接刮板链输送机构效果较好,损失率和伤薯率分别为0.75%和0.13%。研究结果可为甘薯联合收获机的结构完善和参数优化提供参考。     

斜置式非规则齿轮行星轮系扎穴机构工作参数试验优化

为探明深施型液态施肥机扎穴机构工作参数对作物损伤率、穴口宽度以及穴距的影响机理,设计了一种斜置式非规则齿轮行星轮系扎穴机构。通过联轴器使扎穴机构满足斜置式扎穴状态,使其扎穴轨迹平面与垄面呈一定角度变化,实现斜入式扎穴。采用二次回归正交旋转组合设计进行最佳工作参数试验,以行星架转速、前进速度和斜置角度为试验影响因素,以穴口宽度、穴距和作物损伤率为优化指标,利用响应曲面方法进行优化,运用DesignExpert 8.0.10软件对试验数据进行分析,得到因素与指标之间的回归方程及响应曲面图。试验结果表明,当行星架转速75.0 r/min、前进速度0.48 m/s、斜置角度23.3°时,穴口宽度为40.2 mm,穴距为220 mm,作物损伤率为0.33%,此时机构性能最优,应用此参数组合进行斜入式扎穴测试验证,验证了其合理性。     

双筛体多功能花生收获机设计与试验

为了解决常见收获机功能单一、适应性差及振动大等问题,设计了一种双筛体多功能花生收获机,并对收获机的总体结构、工作原理及关键部件的设计与平衡进行了介绍。通过简单的挖掘试验确定挖掘铲铲面倾角为20°,根据农艺要求确定机器作业幅宽为100 cm,挖掘深度8~22 cm可调。由Adams软件分析出在驱振轴转速为240 r/min时,单筛质心点的加速度以0.27 s为周期在1.5~18 m/s2范围内变化,产生周期性变化的不平衡惯性力。根据Box-Benhnken试验设计原理进行三因素三水平试验,建立了总损失率、带土率和振动加速度关于机具前进速度、杆条筛振幅、驱振轴转速的二次回归模型。对各影响因素综合优化后得到最优参数组合为:机具前进速度1.0 m/s、杆条筛振幅48 mm、驱振轴转速240 r/min,此时总损失率为1.73%,带土率为7.32%,振动加速度为3.02 m/s2,各项指标均符合标准要求。     

4H-2型花生收获机主要参数田间试验研究

在4H-2型花生收获机的传动系统以及挖掘和分离机构配置参数基本确定的条件下,进一步研究了花生收获机各项参数对收获指标的影响;通过更为全面与多种工况下的田间主要参数试验,测定了4H-2型花生收获机结构参数(传动速比、偏心距、栅条长度)与运动参数(前进速度)的改变对花生收获机4个收获指标(总损失率、落果率、埋果率、含土率)的影响显著程度;分析了影响花生收获指标的主次因素以及最优结构与运动参数的组合。     

花生捡拾联合收获机捡拾装置参数优化及试验

为了提高花生捡拾收获机捡拾机构的作业质量,提高捡拾率,降低落果率,在已有研究基础上,以机器前进速度、弹齿回转速度、齿尖弯曲角度为影响因素,以捡拾率和落果率为考察指标,运用Box-Benhnken中心组合试验方法对捡拾收获机捡拾机构的工作参数进行了试验研究,建立响应面数学模型,分析了各影响因素对作业质量的影响,对相关参数进行了综合优化。结果表明:各因素对捡拾率影响显著顺序依次为回转速度、前进速度、弯曲角度;对落果率影响显著顺序依次为前进速度、回转速度、弯曲角度;最优参数组合为前进速度为0.8 m/s、回转速度5.0 rad/s、弯曲角度1 6 5°,捡拾率为9 9.3 6%,落果率为0.5 8%。