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。     

太子参联合收获机挖掘铲的设计与试验

【目的】对太子参联合收获机挖掘铲进行理论计算,解决根茎类收获机挖掘铲在工作中普遍存在的阻力大、易壅土的问题.【方法】采用EDEM软件结合三因素三水平正交设计,选取最优参数组合,对仿真结果最大阻力值与土槽试验得到的最大阻力值进行对比.【结果】EDEM仿真得出的结果,经正交试验得到挖掘铲最佳工作参数组合为:工作速度0.8 m/s,入土深度200 mm,入土角度20°时,工作性能较优异.在该参数组合下,土槽试验表明挖掘铲工作阻力与仿真结果相差16.8%.【结论】采用EDEM对挖掘铲的仿真分析得出最佳的工作参数组合,通过土槽试验验证了仿真结果的可靠性,研究结果可为相关根茎类收获机挖掘铲的设计提供参考.     

稻麦联合收割开沟填草一体机的改进与设计

【目的】改进并设计稻麦联合收割开沟填草一体机,旨在实现一次作业完成作物收获、排草导草和开沟填草等工序。【方法】在现有联合收割机的基础上,通过合理的结构设计和动力选择,分别对排草口挡草板、分土导流装置和清沟铲进行改进,设计了一种集稻麦收获、开沟、填草等功能于一体的复式作业机械,并对其性能进行了田间试验。【结果】田间试验结果表明,复式作业机械的开沟作业质量稳定,梯形沟上、下口宽的平均值分别为245和150 mm,平均深度为145 mm,秸秆入沟率达82%以上。【结论】改进设计的稻麦联合收割开沟填草一体机收获和开沟性能稳定可靠,能基本满足农艺的要求。     

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。     

三七育苗播种覆土镇压装置的研究设计与试验

【目的】为提高三七育苗品质,针对槽式三七育苗播种行株距小、播深浅的特殊农艺要求,设计一种集覆土、镇压功能为一体的密集型种沟覆土镇压装置。【方法】在田间试验确定三七出苗率高、种苗品级最佳的基质紧实度范围的基础上,对镇压辊与土壤接触进行动力学分析,确定覆土镇压装置相关参数;借助离散元法对覆土镇压过程进行仿真分析;以开沟深度、播种机前进速度为试验因素,以覆土厚度及一致性为试验指标进行土槽试验,验证覆土镇压装置相关结构参数是否满足要求。【结果】由田间试验得到基质紧实度范围为200～400 kPa。覆土镇压装置结构参数为:镇压轮直径150 mm、弹簧最大刚度140.5 N/mm。由仿真分析得到覆土厚度为9.77～11.40 mm,粒距偏移量为0.07～6.23 mm,行距偏移量为0.03～1.43 mm。土槽试验结果表明,最优工作参数为:开沟深度为25 mm、播种机前进速度为0.16 m/s,此时覆土厚度均值为11 mm、覆土厚度一致性为85.15%,覆土镇压后基质紧实度为300～360 kPa。【结论】由仿真分析和土槽试验可知,覆土镇压装置设计满足三七育苗播种时基质紧实度和覆土厚度的农艺要求,...     

基于EDEM的双翼式深松铲设计与仿真试验

设计了一种由铲柄、铲翼及铲尖组成的双翼式深松铲,建立了基于EDEM离散元仿真模型,分析确定了双翼式深松铲主要工作参数及结构参数并进行仿真试验.结果表明,在试验范围内,双翼式深松铲耕作阻力F随铲翼翻土角γ及起土角α增大而增小,随耕作速度v先减小后增大.当双翼式深松铲铲翼翻土角γ取30°、起土角α取30°、耕作速度v取0.75 m/s时,双翼式深松铲耕作阻力F最小.土槽试验结果表明,双翼式深松铲作业时,土壤沿铲翼后部自动向内及后方迁移,土壤原地翻转,不堆积在侧边地表且两侧扰动小.     

悬挂式山药收获机设计与试验研究

针对山药收获中存在劳动强度大、破损率高、收获效率低等问题,基于山药收获农艺特点和土壤失效破坏准则,设计一种悬挂式山药收获机.整机安装于拖拉机后悬挂机构,主要由悬挂装置、开沟破土装置、排土回填装置和振动碎土装置等组成,可同时实现山药收获过程中破土开沟、提升排土、土壤回填及山药块茎与土壤分离等功能.在分析整机工作原理基础上,设计并确定关键部件结构参数,通过土壤最大效率破碎及格栅式挖掘振动铲的运动分析,确定机具行进速度、曲柄轴转速、振动铲倾角等主要影响因素及其量值,并开展系列田间收获试验.求得最大收获完好率最优参数组合为:曲柄轴转速306.18 r·min-1、机具行进速度137.85 m·h-1及振动铲倾角-6.18°.     

油菜纸钵苗移栽机气动插入式取苗过程分析与试验

设计一种油菜纸钵苗移栽机气动插入式取苗装置,构建取苗过程的力学模型,通过取苗各阶段的关键参数优选试验,获得取苗装置最优参数组合。选择倒四棱台形纸钵,并设计一种双针插入式取苗末端执行器,根据取苗针间距要求确定取苗执行气缸型号为MHS4-20D。气动取苗过程分为取苗阶段、送苗阶段和脱苗阶段,各阶段力学分析与参数优选试验表明,取苗针与苗钵基质间摩擦力不小于3.67 N、苗钵脱落高度低于380mm时取苗装置可有效实施取苗功能。台架试验表明,当取苗针为直径4mm不锈钢、插入苗钵基质深度20mm、脱苗高度340mm时,取苗成功率达92%。田间试验结果表明,气动插入式取苗装置取苗效果满足钵苗移栽机技术要求。     

水稻钵育秧盘起盘铲的有限元静力学分析

为了适应水稻田间规模化、标准化的生产需要,减少人工费用,降低生产成本,提高作业效率和经济效益,结合水稻大棚现有的育秧模式,设计了一种配合履带式推进作业的植质钵育秧盘起盘机。考虑结构参数、铲体材料、载荷和受力等因素,应用有限元分析软件对铲体进行网格划分,并对其关键部件起盘铲进行等效应力、变形量和安全系数等的分析计算。结果显示:初始设计的起盘铲结构参数不够合理,通过对结构参数的优化,再次进行分析得到合理的结构参数,为起盘机整机的研制提供基础设计依据。     

秸秆直注深埋还田机设计与试验

秸秆还田作为农作物秸秆的有效利用方式之一,能培肥地力,蓄水保墒。为了改善东北地区耕层变浅、犁底层上移、玉米秸秆产量大、后续处理困难等问题,设计了一种秸秆直注深埋还田机。该机由秸秆粉碎装置,输送装置、开沟装置和覆土装置组成,能一次性完成秸秆捡拾、输送和深埋等作业内容,可将地表秸秆埋至地下300mm土层中,满足打破犁底层,构建合理耕层,提高秸秆利用率的要求。该机输送装置中部安装卸料室,实现秸秆从两侧向中间聚拢并向下运动的效果。通过对输送装置分析得知,螺旋叶片设计直径315mm,螺距315mm,当螺旋轴转速为350～450r·min-1时,卸料效果良好。参考双翼铧式开沟器作业后的土壤截面设计了柳叶形直注铲,该铲底端秸秆出口设计成流线型柳叶状,铲横截面形状为椭圆形。通过分析计算得出直注铲设计高400mm、铲宽320mm、圆心角θ=60°时,铲横截面积为9.92×104mm2,满足卸料要求,同时能达到开沟破土并回填部分土壤的作业效果。以拖拉机前进速度、秸秆覆盖量和输送装置转速为因素,以秸秆还田率为指标,设计了正交试验。结果表明:拖拉机前进速度和输送装置转速对还田率影响显著,当前进速度为5km·h-1,输送装置转速为450r·min-1时,还田率为90.5%。该试验结果表明了机具作业性能符合设计要求,卸料室和直注铲的设计为秸秆还田机输送装置和开沟装置的优化设计提供理论和实践参考。     

基于数字样机技术的苹果苗切根机设计

根据苹果苗木繁育作业技术要求,对矮化中间砧半成品苹果苗进行切根工序实现机械作业。通过AIP设计软件对苹果苗切根机进行机架、切根铲部装、悬挂装置、限深轮部装等数字化建模设计,实现整机数字样机设计。可在样机加工前进行预组装,提前发现加工、装配中可能出现的问题,为样机后续加工、装配、检验等作业提供了技术保证,缩短了设计周期,降低了生产成本。样机经实际作业试验验证了其机具性能达到了设计要求。     

双翼深松铲设计参数的试验研究

本文分析了双翼形深松铲的主要结构参数:翼张角2γ、铲宽 B、起土角α以及使用参数:作业速度 V、耕深 H 等因素对耕作阻力的影响。并在此基础上得到了各因素的合理取值范围,即2γ=80°～85°、α=18°～23°、V=2km/hH<180mm,从而可供在双翼深松铲设计和使用时参考选用。     

植物生长调节剂和基质种类对杉木无性系瓶外生根组培苗质量的影响

以杉木无性系组培苗为材料,采用正交设计和单形重心混料试验设计,研究不同植物生长调节剂和基质种类及配比对苗木质量的影响。结果表明:植物生长调节剂浓度对杉木无性系组培继代芽苗瓶外生根率和根数量的影响较大,以100 mg/L IBA溶液浸泡芽苗1 h的组合方式生根效果最佳,平均生根率89.56%。基质种类和配比方式对继代芽苗瓶外生根率和苗木生长均有较大影响,移栽基质的成分应以泥炭土和蛭石为主,珍珠岩和红心土可不加或少量添加。总根长、总根表面积、总根体积、平均根直径等根系形态参数是评价杉木无性系瓶外生根组培苗质量的重要形态指标。利用隶属函数值对不同基质配方的苗木质量进行综合评价,同时兼顾生根率指标,筛选出7号配方为较适宜的移栽基质,该配方由泥炭土和蛭石按照体积比0.6∶0.4混合而成,移栽2个月后苗木生根率为79.91%,移栽12个月后平均苗高为23.80 cm,平均地径为4.09 mm,而且根系发达,苗木综合质量明显优于红心土中的对照苗木。     

根茎类中药材仿生挖掘铲的设计与试验

【目的】针对挖掘阻力制约根茎类中药材收获机械发展这一问题。【方法】基于蝼蛄前足趾构型,设计了一种仿生挖掘铲。通过CAXA软件获取前足爪趾轮廓曲线,利用MATLAB进行轮廓曲线的提取,并借助EXCEL得到拟合曲线方程;根据轮廓曲线在SolidWorks建模软件中建立仿生挖掘铲模型,采用ANSYS Workbench软件对挖掘铲进行应力应变分析;最后通过土槽和田间试验检测挖掘铲减阻效果和挖掘性能。【结果】仿真结果表明,仿生挖掘铲强度能达到使用性能要求;环形土槽试验表明,仿生挖掘铲相较于平面铲具有一定的减阻功效;田间试验表明,仿生挖掘铲具有良好的挖掘效果。【结论】在铲面末端高度100mm到160mm的范围内,仿生铲所受阻力均小于平面铲,该研究能为根茎类药材收获机减阻降耗提供理论参考和设计依据。     

北方旱地玉米免耕播种机的设计与有限元优化

北方干旱地区免耕玉米播种机在使用过程中,由于播种机的开沟器与土壤在接触中不可避免地受到磨损,导致播种质量和一些技术指标降低。为此,对免耕玉米播种机各零件进行三维参数化设计和虚拟装配,针对播种机的关键受力部位开沟器选用普通金属、Al_2O_3陶瓷等2种材料进行有限元对比分析。结果表明,普通金属材料的最大变形量为0. 088 mm,Al_2O_3陶瓷材料的最大变形量为0. 065 mm,陶瓷材料工作时变形更小,能增强开沟铲的耐磨性,并且Al_2O_3陶瓷材料满足开沟铲的强度要求,可使用Al_2O_3陶瓷材料来代替开沟铲的金属材料。同时,对机架三维模型进行有限元分析,表明最大应力产生在机架前段拐角处,制作过程中应加强焊接强度,满足播种机的强度使用要求。     

灌木建植装备设计与主要部件力学和功率分析

针对沙地机械化造林作业问题,设计了灌木建植装备,提出了起垄、栽植、覆土和送苗相结合的机械化造林作业方案。根据工况条件,确定了灌木建植装备的总体结构、工作原理和结构参数,并针对主要部件锥形鸭嘴植苗装置进行力学分析和灌木建植装备进行功率分析,进而为灌木建植装备的液压系统设计提供参考。结果表明,随着装置开启角度(0°~45°)和插土深度(0~100mm)变化,活动鸭嘴尖端和中间位置受到的土壤压力变化明显,尖端和中间位置在插土深度为55mm,开启角度为24°附近达到最大值80N和138N,随之分别稳定在72N和124N。分析土壤压力变化成因,前期的有限元仿真结果与试验结果变化趋势相近,数值相差15%。利用多项式方程拟合活动鸭嘴尖端和中间位置土壤压力曲线,决定系数>0.95。在ADAMS软件中分析灌木建植装备的功率情况,起垄覆土板阻力空载情况下,最大功率为50kW。     

旋耕双翼铲耕耘阻力的试验研究

本文对同一回转刀盘安装不同数量双翼型刀铲的耕耘阻力,通过改变运动参数进行了初步试验分析。室内土槽试验结果表明,当机组速度由0.303m/s 增加到0.846m/s时,两铲的水平分力 Px 由30.66kgf 增加到54.97kgf;三铲的水平分力 Px 由20.19kgf 增加到45.63kgf;四铲的水平分力由18.88kgf 增加到37.g2kgf。增加刀滚转速,则耕耘阻力减小,比功耗增加。增加刀铲数量,则耕耘阻力、比功耗均下降。提高机组速度,则对耕耘阻力、比功耗的影响与减少刀滚转速趋势一样。本文还对室内试验与田间试验出现的不同结果作了分析,建议整机设计中采用三铲为好。本项研究为驱动型双翼铲的设计及参数选择提供了参考依据。     

基于离散元法宽面施肥铲的仿真设计与试验

针对施肥铲作业肥粒分布宽度较小导致土地肥力分布不均的问题,设计一种可扩大深松施肥宽度的宽面施肥铲。采用离散元分析法建立深松施肥土槽仿真模型,以施肥深度和施肥宽度为施肥作业效果评价指标,对影响施肥作业效果的施肥槽倾角、分肥板夹角2个因素进行仿真分析。仿真结果表明,控制耕深为300 mm时,宽面施肥铲平均施肥深度在200 mm以上,施肥槽倾角为80°,分肥板夹角为120°时,施肥面平均宽度达到最大。开展宽面施肥铲田间施肥性能试验发现,宽面施肥铲在平均深松作业深度为255. 6 mm时,平均施肥深度为156. 8 mm,平均施肥宽度达到106 mm,约为散肥板式深松施肥铲施肥宽度的2～3倍,有效增大了施肥面宽度;各测定参数变异系数小于12%,具有较稳定的深松施肥作业性能。     

硬质塑料容器轻型基质容器苗起苗架的设计及使用方法

林木工厂化育苗实现了林业育苗的无土化、无菌化、轻型化和机械化,提高了苗木的质量和工作效率。在苗木生产过程中,起苗环节非常重要,人工起苗劳动强度大、效率低、成本高、质量差、苗木成活率低,因而,起苗成为苗木生产增加收入的重要环节之一。文章分别对硬质塑料容器轻型基质容器苗起苗架的设计原理、结构组成、使用方法等进行阐述,以为今后使用该产品及设计同类产品提供借鉴。     

油菜联合直播机种床松旋装置设计与试验

针对冬油菜机械化播种时种床带土壤板结严重导致油菜产量下降的问题,开展油菜联合直播机种床松旋装置的设计与试验。研制一种实现种床带浅松作业的类深松铲,通过分析类深松铲触土刃口力学特性,确定其主要结构参数。基于提高种床带作业质量目的,以工作幅宽为2 000 mm的2BYM-6/8型油麦兼用精量联合直播机为试验平台,确定种床带为IT245旋耕刀片、非种床带为IT225旋耕刀片,以类深松铲为主要工作部件,类深松铲的布局以"前四后二"的排布方式开展田间试验。田间试验结果显示:浅松旋耕联合作业后,种床带浅松深度为229.4～239.4 mm,旋耕深度为124.8～139.2 mm,耕深稳定性达90%以上,厢面平整度为25.71～27.14 mm。田间试验作业效果达到设计要求,满足油菜播种农艺要求。