梯形对称收获铲阻力特性数学模型的建立与分析

以根茎类收获机配备的梯形对称双铲为研究对象,结合机械动力学、土壤粘弹塑性力学等理论建立了收获机工作状态下挖掘阻力数学模型,获得了土壤特性参数、挖掘铲结构参数以及机器工作参数与工作阻力之间的函数关系。基于所推导的数学模型,仿真分析了挖掘铲入土角、滑切角、挖掘深度、铲面面积以及机器前进速度对工作阻力的影响。仿真结果表明,入土角和前进速度的增大会导致工作阻力非线性增大,挖掘深度和铲面面积的增大会导致工作阻力线性增加。结合阻力仿真曲线,并考虑实际工作要求和工作效率,适宜的入土角为20°~30°,滑切角设置为40°~50°,前进速度在1~2 m/s。     

提高推土机效率的操纵方法

（１）选好起点工作位置。应先推平推土起点位置，让推土机机身放平，然后进行作业，要避免入土角过大或过小，或铲刀随机身倾斜。（２）掌握入土要领。在推土机慢速前进时，轻压手柄使铲刀强制入土，达到所需切入深度后将手柄推至“中立”位置，推土前进；边前进边下铲，可使铲刀容易切入土中。另外，下铲动作应慢（一般采用“点动”），使铲刀缓缓切入土中。否则铲刀易啃土，不易推平地面。（３）及时控制铲刀起落。根据前方地形高低和土质硬度随时调整铲刀的起落。若前方有隆起且估计能铲动时，可在到达前瞬间将铲刀稍许下落一些；若土隆…     

根茎类中药材收获机挖掘装置设计与仿真试验

针对根茎类中药材收获机采用固定式挖掘铲收获时,存在挖掘深度不足,入土阻力大,功率损耗严重,碎土效果差,铲尖磨损较大等问题,采用理论计算与数值仿真的方法,对振动式挖掘装置的挖掘铲参数、运动机构、铲面运动特性和工作效果进行研究。结果表明:该装置采用锯齿形平面三角铲,铲刃张角≤94°、入土角为20°～30°、工作深度≥500 mm,铲面长度为772 mm,运动机构类型为四连杆机构,工作时做平面运动,其水平方向运动类似于余弦函数曲线,垂直方向为正弦函数曲线,速度与加速度变化类似。挖掘铲在水平方向和垂直方向的运动曲线平滑顺畅,运动类型与理论推导值吻合,为简谐运动,运动过程无干涉现象,速度与加速度变化均符合运动规律。当挖掘装置的前进速度为2.4 m/s,入土角为25°,转速为280 r/min时,该装置的挖掘阻力最小。采用振动式挖掘装置对中药材进行收获时,可有效减小挖掘阻力,具有良好的碎土分离效果,整体运行平稳,工作可靠,各项性能均满足行业标准要求。     

胡萝卜联合收获挖掘部件运动及力学特性分析

针对胡萝卜联合收获机挖掘铲入土困难、挖掘壅土造成夹持不准、挖掘阻力大等问题，开展了胡萝卜挖掘部件运动及力学特性研究。构建了挖掘部件入土特性及与土壤互作力学特性的数学模型，理论解析了入土角、入土行程、挖掘阻力及挖掘部件结构间的关联关系。借助EDEM离散元仿真软件，分析了挖掘铲的入土行程及铲土互作力学特性，并进行田间验证试验。结果表明：土壤壅起高度、挖掘阻力均与入土角度成正比，最终入土角为14°～22°时，胡萝卜收净率≥98%,破损率为≤1.5%,壅土现象不显著，满足收获要求。     

不同结构免耕开沟器对土壤阻力的影响

在免耕播种过程中,免耕开沟器的结构形状能够影响前进阻力,从而影响拖拉机的动力消耗,因此制作了不同入土角、不同入土隙角以及不同侧翼的开沟器,并在土槽中试验测定不同角度开沟器的受力情况以及开沟后的土壤扰动情况.试验结果表明:不同角度开沟器对侧向力和垂直反力的影响不大,对前进阻力有明显影响,开沟器的入土隙角在5°左右时有最小的前进阻力,有侧翼的开沟器比无翼的前进阻力增加了17%,但地表土壤扰动不明显.有前刀的开沟器比无前刀的前进阻力降低了27.3%,而且地表的土壤扰动明显降低.因此,在设计开沟器时必须考虑到有较小的入土角、入土隙角以及锋利的前刀,以降低前进阻力,这为新型开沟器主要参数的选取提供了试验数据和依据.     

木薯收获机挖掘铲挖深控制系统设计

木薯挖掘过程中,带有一定入土角的挖掘铲一直有朝深度方向挖掘的趋势,导致机具动力消耗过大;挖掘铲在切土、碎土过程中,对挖掘铲的入土倾角要求也有所不同。针对上述问题,设计了一种平行四杆机构,使挖掘铲的运动满足一定的运动轨迹;为了实现挖掘铲运动的精确控制,设计出地表检测机构。工作时,两种机构结合,利用传感器测出挖掘过程中的信号,经过运算处理后控制电磁换向阀换向,可以精确控制液压缸动作,从而调节木薯挖掘铲挖掘深度,实现木薯挖掘过程中挖掘深度的自动精确控制。     

太子参收获机挖掘机构设计及分析

为减小福建地区山地环境下太子参收获机的挖掘阻力,设计一种具有振动功能的太子参挖掘机构。通过太子参的种植环境以及挖掘铲的受力分析,设计挖掘深度h、入土角β、挖掘铲刃口倾角θ、铲体长度L及其宽度b等主要技术参数。根据偏心机构与四杆机构运动学原理分析挖掘铲的运动特征,利用ADAMS软件对其进行运动学仿真。根据挖掘铲理论负载计算所得的法向力,进一步利用ANSYS有限元软件对挖掘机构的挖掘铲进行静力学分析。通过实地测试并监测不同工况下的挖掘阻力,验证振动挖掘机构的功能性与理论分析结果。结果表明：挖掘机构可以实现以正弦波为周期的往复振动。对挖掘铲面施加563.85 N的法向力,挖掘铲最大应力为141.87 MPa,小于45号钢的355 MPa,满足受力要求。实地测试结果表明：不同工况下振动挖掘阻力在1 320 N和1 583 N之间变化,小于无振动时的挖掘阻力1 604 N,说明太子参振动挖掘具有减小挖掘阻力的作用。平均挖掘阻力为1 458 N,与理论计算数据1 505.181 N接近,进一步验证理论计算的合理性。     

推土机的操作技术和作业方法

推土机的操作技术和作业方法１．推土机的操作技术（１）铲土：推土机徐徐行进，轻压操纵手柄，使铲刀缓慢入土，将手柄移至“中立”或“浮动”位置，低速前进使铲刀前堆满土。一般铲松土的深度为１５０－２００ｍｍ，刀架铲土角５５°～６５°，铲实土的入土深度为５０～...     

深松铲减阻性及耕作阻力影响因素研究——基于LS-DYNA

为研究不同触土曲面深松铲的减阻效果及不同工作参数对深松铲耕作阻力的影响,设计了5种典型准线的深松铲结构,并通过ANSYS/LS-DYNA软件对深松铲切削土壤过程进行了仿真,对比分析了不同结构深松铲切削土壤时所受到的阻力,选择出减阻性能最好的深松铲结构。以优选的深松铲作为研究对象,对入土角、工作速度及工作深度等因素进行单因素试验,研究上述因素对耕作阻力的影响。试验结果表明:仿生变曲率深松铲的减阻性能最好,其耕作阻力最小(601 N);入土角为24°时,深松铲耕作阻力最小;耕作阻力随工作速度和工作深度的增加而增大。该文可为深松铲结构的设计以及工作参数的选择提供一定的技术支持。     

可拆装式凿型深松铲的设计及有限元分析

针对我国南方地区土壤粘性大加重常规深松铲工作阻力的问题,研制一种入土性能好、工作阻力小的凿型深松铲,并通过改进凿型铲刀的边缘形状和入土角度、铲柄的形状曲线来实现。同时,借助ANSYS Work bench对设计的铲刀进行结构静力学分析,结果表明:在最大耕深的条件下,深松铲最大应力和应变分别为378.82MPa和0.0019mm,小于深松铲所选材料的屈服强度。这表明,设计合理,可为南方深松铲的设计提供可行方案。     

基于离散元法的三七仿生挖掘铲设计与试验

为减小三七收获过程中的挖掘阻力,以三七根茎及种植土壤为研究对象,测定本征物理参数,设置Bonding键参数建立三七根茎的离散元模型,分析根土粘结机理,利用Hertz-Mindlin with JKR建立三七根茎-种植土壤离散元复合模型;建立并分析挖掘铲的理论力学模型,确定仿生挖掘铲设计尺寸(长×宽×厚)为：360 mm×150 mm×8 mm、入土角30°、铲尖半角60°;采集野猪头三维模型的点云数据,确定仿生铲的结构曲线方程,建立仿生挖掘铲的三维模型;开展仿生挖掘铲与平面挖掘铲的仿真对比试验,追踪颗粒位移流向得平均位移以及平均挖掘阻力,分析颗粒的速度矢量明晰了挖掘铲面的减阻机理,得仿生挖掘铲的仿真试验减阻率为19.15%;利用高速摄影和阻力采集设备开展土槽试验,结果表明土壤颗粒流向与仿真趋势一致,仿生挖掘铲和平面挖掘铲的平均挖掘阻力为1 207.23、1 594.49 N,仿生挖掘铲减阻率为24.29%,与仿真试验减阻率十分接近,验证了离散元模型准确可靠、挖掘铲力学模型构建准确,仿生结构设计合理。     

小型山地苜蓿播种机开沟器的设计与试验

针对黄土高原山区坡地苜蓿机械化播种存在着开沟阻力大、入土性能不佳等问题,设计了一种曲面刃口型种肥正位分施开沟器。采用中心组合试验设计方法进行开沟器的机播试验,建立了开沟性能与行走速度、入土隙角、铲面张角的数学模型,并采用响应面优化分析,得到了开沟器的最佳结构参数。田间试验表明,播种机以0.8m/s的速度行驶、入土隙角为8°、铲面张角为32°时,开沟效果最佳,开沟器入土性能较好、开沟阻力小。     

4HBL-4型花生联合收获机悬浮式仿形机构的设计

花生联合收获过程中,在地面连续变化时常规的限深轮、限深靴等仿形机构不能对地面变化做出迅速响应,造成在收获过程中出现了因挖掘深度不均匀而导致的漏挖等情况。为此,通过将挖掘铲与限深轮固接,并在弹簧的预紧力作用下,遇到地形突然变化时整个悬浮式限深机构首先做出响应,并在弹簧拉力作用下,调整挖掘铲的入土角度,从而调节挖掘铲入土能力,在短时间内调节挖掘深度;同时,依靠弹簧的拉伸与收缩,挖掘铲绕铰接点转动,并对悬臂梁与挖掘装置进行相对位移变动,保证了挖掘深度的一致性,使得挖掘收获更加平稳。     

履带式薯类收获与地膜回收复合作业机设计

目前,我国薯类收获普遍使用小型收获机进行简单挖掘,然后由人工进行捡拾,明薯率低,且劳动强度大;收获后地膜残留在田中,被土壤覆盖,回收困难。为此,设计了履带式薯类收获与地膜回收复合作业机,通过起膜铲、抖土轮和收膜管口实现了起膜、抖土作业,并将地膜收集成束增加其强度。同时,通过速度控制模块实时控制电机转速,实现收膜速度精准控制。挖掘铲由二阶平面铲和延伸栅条组合而成,可减少工作阻力,防止壅土;限深机构在对挖掘深度调整的同时也能调整铲面入土角度。     

基于钉刺式残膜回收机中起膜铲的设计分析

对钉刺式残膜回收机的关键部件(起膜铲)进行了详细设计,对起膜铲的3种铲柄进行了受力分析,得知倾斜式铲柄和弯曲式铲柄比直腿式铲柄受到的阻力要小;倾斜式铲柄与弯曲铲柄的受力大小主要和本身倾斜角度有直接关系。同时,对起膜铲的铲刀进行了受力分析,得出铲刀的倾斜角度大导致起膜铲所受到的阻力大的结论。     

板蓝根收获机挖掘装置设计与有限元分析

针对现有板蓝根收获机具存在挖掘阻力大、挖掘铲面容易壅土等问题,在研究国内外块茎类作物收获机械的基础上,根据板蓝根的农艺要求、生物特点、收获时的土壤条件等,设计一种作业幅宽为130 cm、最大挖掘深度为40 cm、一次进地可完成板蓝根的挖掘、筛分、铺放等功能的专用两行板蓝根收获机具。运用动量定理、动能定理和几何关系对挖掘铲进行设计,计算得出挖掘铲的最佳入土角α、铲面宽度b、铲面长度l等参数。利用SolidWorks软件中Simulation插件对挖掘铲进行有限元分析并优化。并进行试验验证,试验发现：最佳的入土角α为20°,铲宽b为1 328 mm,铲长l为245 mm;有限元分析表明通过在挖掘铲后方增加一道梁,将挖掘铲最大位移量从1 mm减小到0.01 mm,能有效减低失效风险。对整机进行田间试验,结果表明：挖掘铲壅土率低,未出现明显变形;在作业速度1.6 km/h、挖掘深度40 cm的情况下,平均挖净率97.6%、损伤率2.4%。     

机修沟峁坡 荒山变良田——机修梯田系统工程讲座(续四)

（上接１９９９年第４期第１９面）３．推土速度要慢铲运土路线要直推土速度快则不易推平地面,特别是刚起步铲土时更要用小油门低速度前进,这样铲刀容易入土。随着负荷的增大,机手再逐渐加大油门。刚开始作业时,先在运土路线的正前方（即卸土地点及其正前方）,选２个有明显特征的固定物体作为参照物,当推土机入铲时把机身基本摆正,一边用小油门入铲,一边再做调整。在确认机头的正中与选定的参照物三点成一直线后,再加大油门对准参照物前进。在倒车返回时,要预先定好停车入铲位置和下铲的运土方向（参照物）,照此方法重复作业,直…     

根茎类中药材收获装备关键部件对比研究

挖掘铲的初始入土角应在45°～50°之间，正常工作时铲与地面的角度应在15°～20°之间。同等工作条件下，锯齿铲阻力最小，三角铲次之，平铲最大；前后振动挖掘铲减阻效果优于上下振动挖掘铲；链条筛收获机的效率约为振动筛收获机效率的2～3倍。沙性土壤或中性土壤，木质性（不易断）的药材，宜选链条筛，作业速度快。粘性土或含石头较多的土壤，水性大(较脆)的药材宜选用振动筛，工作可靠性高，药材损伤率低。     

深根中药振动挖掘铲参数化设计与仿真

在对深根中药收获机振幅调节机构和振动挖掘铲分析的基础上,采用设计点参数化的方法建立了挖掘铲挖掘机构的仿真模型,并分别对影响收获机性能的主要因素—偏心距、入土角度和机具前进速度进行了仿真研究,为振动式挖掘机械的设计开发提供了技术支持。     

前铲入土角对分层深松土壤扰动的影响研究

前铲入土角是分层深松机设计的关键参数之一。本文以分层深松铲为研究对象,采用数字化土槽试验方法,研究不同前铲入土角对分层深松土壤扰动的影响。结果表明:(1)随着前铲入土角度的增大,分层深松的土壤坑形轮廓宽度随之减小;单铲深松的土壤坑形轮廓宽度大于前铲入土角度不同的分层深松;(2)当前铲入土角为15°时,分层深松铲的深松深度最小,当前铲入土角为31°时,分层深松铲的深松深度稳定性最大;(3)当前铲入土角为15°时,分层深松的土壤蓬松度最大,分层深松的地表平整性最差;当前铲入土角为31°时,分层深松的地表平整性最好。本研究可以为分层深松机前铲入土角的确定提供决策依据。