分段式大蒜收获机的设计

针对目前大蒜机械化收获率低、收获成本高、人工收获质量差等问题,研发了一款高效率、适应性强的大蒜收获机。主要研究包括:扶禾装置研究与设计、挖掘装置研究与设计、限深装置研究与设计、输送装置研究与设计等装置。并经过机器性能试验,相关性能参数符合国家标准对于大蒜收获机的要求。     

分段式大蒜收获机的设计与试验

针对目前国内大蒜收获强度大、收获效率低及收获成本高等问题,设计了分段式大蒜收获机。该机主要由挖掘装置、限深装置及夹持装置、打捆装置等组成,采用手扶拖拉机作为动力源和安装平台,夹持装置采用链条设计,打捆装置可实现收获后大蒜的打捆作业。该机可一次完成三行大蒜的挖掘、夹持输送、打捆等收获作业,省时省力,高效低耗。应用CAD、SolidWorks等软件进行图样的设计和三维模型的建立,并对挖掘装置、夹持装置等关键装置进行重点设计。在山东兰陵县神山镇进行了大蒜种植田间试验,结果表明:该机器生产率0.1 hm~2/h,漏蒜率为1.9%,伤蒜率为0.58%,损失率为1.9%,挖掘深度为8cm。研究结果可为大蒜收获机械的研究提供参考。     

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。     

马铃薯联合收获机摇摆架及挖掘结构的设计

随着国内马铃薯收获机械化水平的不断提升,在借鉴了国内外先进技术的基础上,结合马铃薯在国内收获地形差别较大的实际情况,设计了一款能够适应多种收获地形的仿形挖掘机构—摇摆架。该结构既能够在平坦的收获地形实现高效收获,又可在薯垄具有一定高度差的地块收获时实现双垄不同挖掘深度的独立调节,提高了收获机适应不同收获地形的能力,解决了因收获地面不平而造成的伤薯问题。模块化的辅助机构设计,增强了收获机满足不同马铃薯种植农艺要求的能力。通过液压缸控制挖掘铲的收放,提高了收获精度,降低了劳动强度。该结构的设计对马铃薯收获机的改进提供了参考。     

智能花生收获机地面仿形及试验平台机构研究

挖掘铲对地面仿形的响应速度对花生收获机收获质量有着重要的影响。为此,针对一垄两行收获模式,设计了先导型传感机构及仿形试验平台。通过基于单片机的数据采集处理系统,将地形数据通过CAN总线发送到上位机。仿形平台试验证明:该仿形传感机构能够迅速真实地反映地形数据,为挖掘铲动作提供了数据依据,提高仿形精度。     

薯类收获机挖掘深度自动控制系统设计与试验

为了提升薯类收获机械自动化水平,提高明薯率,降低伤薯率和漏挖率,减小挖掘阻力,根据垄作薯类作物种植模式,以牵引式薯类收获机为载体,采用传感器和微处理器控制技术,设计了一种挖掘深度自动控制系统。该系统包括前仿形装置、挖掘机构、液压装置和控制系统。以垄沟地面为研究对象,采用接触式深度探测机构,其仿形深度和宽度可调节,挖掘深度实时调整可有效实现减阻降耗。建立挖掘深度调节模型,设计双阈值死区控制算法,实现系统精确稳定控制,有效避免控制信号频繁跳变和超调,提高薯类作物收获性能指标。田间试验表明,具有挖掘深度自动控制功能的薯类收获机其明薯率为97.37%,伤薯率为1.49%,漏挖率为1.59%。相比采用人工收获,其明薯率提升了2.20个百分点,伤薯率降低了1.41个百分点,漏挖率降低了2.00个百分点。     

大蒜全自动联合收获机设计与试验

针对大蒜收获劳动强度大和成本高,结合目前我国大蒜收获的机械化和全自动化程度低的现状,设计了一款大蒜全自动联合收获机,可实现大蒜挖掘、夹持输送、变排传输、根茎切除和蒜头自动装袋全自动一体化收获。首先,阐述了大蒜全自动联合收获机的整体设计结构和各部分工作原理,并对仿形定位料杯和浮动柔性弹簧切根刀具等关键结构进行数值计算分析;其次,通过三维建模分析收获机整体结构尺寸的合理性;最后,制作样机进行多指标正交试验,并综合分析收获机重要部件的作业参数。田间试验计算收获效率为0.04 hm2/h,相较于人工收获效率提高87.5%。      

大蒜打捆收获机设计与试验分析

针对山东省大蒜种植农艺多样性和大蒜收获机械收获模式单一的现状,创新设计了大蒜打捆收获机。为此,阐述了大蒜打捆收获机的整体结构和各部分的工作原理。该机可一次完成多行大蒜的对行、挖掘、大蒜秧蔓夹送、侧向归集输送及打捆等工序。运用Solid Works建立样机的三维模型,并利用Workbench对关键部件进行静力学分析。通过对整机田间试验和数据采集,得出了大蒜打捆收获机作业参数。当前进速度为0.013 8m/s、挖掘深度为0.10m、夹持高度为0.035m、夹送速度为0.018m/s时,样机获得最优的结构参数配比。     

半喂入自走式大蒜联合收获机

针对国内大蒜种植特点,在已有设计研究的基础上研制了一种适合于中国大蒜主产区收获作业的半喂入自走式大蒜联合收获机。整机侧向配置,采用450型半喂入稻麦联合收获机底盘,并配有液压无级变速系统,作业组件包括分禾装置、扶禾装置、挖掘装置、夹持输送装置、清土装置、对齐切秧装置和集果系统等。该机采用挖拔组合式工作原理,保证了大蒜收获中挖掘效果,提高了整机的作业质量和稳定性。通过田间检测表明：果实损失率不大于1.8%,破损率不大于2.1%,含土率不大于12.8%,各项性能指标均达到设计要求。     

4UMG-140型拨辊式木薯收获机的设计与试验

针对现有木薯收获机存在问题,基于木薯宽窄双行起垄种植农艺要求,确定收获机工作原理与总体结构,并对挖掘装置、拨辊输送装置、限深装置等关键部件进行讨论与分析,设计了4UMG-140型拨辊式木薯收获机,该机一次作业能够完成木薯块根的挖掘提升、薯土分离输送、平铺地表等工序。作业时,轮式拖拉机跨垄行走在相邻两垄沟中,便于机手操控,收获过程中不压伤木薯块根,实现了垄上木薯有效对行收获。田间试验表明,4UMG-140型拨辊式木薯收获机明薯率为95.2%、损失率为7.6%、生产率为0.35 hm2/h,完全符合木薯宽窄双行起垄种植农艺机收作业要求。     

大蒜联合收获机夹持输送机构的设计与分析

针对现有大蒜联合收获机夹持输送机构存在的生产效率低、可靠性差等问题,设计一种柔性夹持输送机构。根据机具性能要求和大蒜的生长环境特征,阐述了夹持输送的结构和工作原理,通过对大蒜在夹持输送过程中的力学特性分析,确定了结构参数和技术参数。所设计的柔性夹持输送机构倾斜角为25°,输送带为B型双联带,夹持高度距离地面162mm可调,生产效率为0.2~0.5hm^2/h。该研究对大蒜可靠输送、降低伤蒜率、减少大蒜输送损失、提高大蒜联合收获机整机性能具有重要意义。     

大蒜联合收获机按压式切根装置设计与试验

针对大蒜联合收获作业过程中根系切净率低与损伤率高的问题,设计了一种按压式切根装置,阐述了其主要结构与工作机理。通过理论计算确定了夹持输送与切割机构作业参数,构建大蒜夹持运动方程和拨轮组动力、变形及切割力学模型。以链轮、拨轮和圆盘刀转速为试验因素,伤蒜率和切净率为试验指标,利用Design-Expert 8.0.5软件进行回归与响应面分析,构建三元二次回归模型,得到各因素对指标值的影响顺序。结果表明,当链轮、拨轮和圆盘刀转速为107、52、197 r/min时,装置性能最优,伤蒜率和切净率分别为0.63%和97.07%。对比鳞茎顶端定位“浮动切根装置”的最优参数组合,结果表明,所提出的装置伤蒜率降低2.15个百分点,切净率提高3.9个百分点。对优化因素进行试验验证,验证与优化结果基本一致,满足大蒜机械化收获高效切根作业要求。     

大蒜收获机的设计与试验研究

针对大蒜种植模式和农艺要求,设计了一种大蒜收获机,并利用UGNX8.0建立三维模型,对挖掘装置、夹持输送装置等关键部件进行了进一步研究。同时,设计了一种适用于大蒜收获的梯形挖掘铲,依据收获方式确定其长度、宽度、入土角等关键参数,应用ANSYS软件进行有限元静应力分析,结果表明:设计的挖掘铲所受的应力与应变都在材料所允许的安全范围内。对大蒜拔起时进行受力分析,确定了最佳拔起的状态的条件。在某大蒜生产基地进行田间试验,结果表明:挖掘铲的漏果率为1.45%,伤果率为1.12%,损失率2.3%,满足大蒜收获的技术要求。     

挖拔式木薯收获机挖深液压控制装置的设计与试验

针对挖拔式木薯收获机在收获过程中带有一定倾角的挖掘铲有朝着深度方向行进的趋势,增加了挖土量及挖掘负荷等问题,提出了基于液压控制系统调整挖深的设计思路。为此,研制了一种挖深液压控制装置,主要由地表仿形机构、挖掘铲液压调节机构、液压系统及PLC控制系统4部分组成;同时,对液压系统的负载特性进行系统分析计算,选取了合适的执行元器件,并在此基础上进行土槽实验。结果表明:地表仿形机构,最大误差8.9%,平均误差3.5%;掘铲液压控制系统的响应时间为1.7s,1s内完成对挖出铲的角度与深度自动调节,测试效果能够满足精准挖深控制要求。     

振动式马铃薯挖掘装置关键部件设计

当前马铃薯收获机的主要挖掘方式为采用固定式挖掘铲实现一维强行破土切削,其普遍存在切削挖掘阻力大、能耗高、铲尖磨损严重等问题,故设计一种振动式马铃薯挖掘装置,采用四杆机构实现水平方向的振动,采用偏心轮机构实现竖直方向的振动。工作时,由拖拉机后输出轴提供动力,经变速箱实现变速和换向后传递给输出轴,输出轴通过链传动带动安装有链轮的主轴旋转,主轴端部安装有偏心轮,通过偏心轮机构的旋转实现竖直方向的振动,另一方面偏心轮通过连杆与四杆机构相连,四杆机构以机架的四个铰接点为转动中心,实现竖直方向的振动挖掘。通过田间试验,验证装置工作性能的稳定性以及可行性,试验结果表明:该机明薯率≥95%,挖净率≥98%,破皮率<3%,能够满足马铃薯的收获要求,可为后续马铃薯收获机械的设计提供一些理论依据。     

基于振动挖掘与二次分选的4U-90型番薯收获机设计与试验

针对我国丘陵山地番薯收获作业中存在的现有机型实用性较低、伤薯率高、明薯率较低、多为人工收获等问题,设计一种适用于丘陵山地轻量化番薯收获机。整机结构主要有变速箱、三点悬挂装置、挖掘装置、二次分选装置、升运分离装置等组成。该收获机能做到较高效率挖掘番薯,并在其升运期间振动分离土薯,同时收集升运过程中掉落番薯至二次分选装置并振动分离土薯。在此研究目的的基础上进行样机三维模型建立,并在样机制造完成后进行田间实地试验,记录试验过程中收获机的明薯率、伤薯率、漏薯率等数据,试验数据表明满足番薯收获机工作需求,并以此为以后样机改进提供理论依据与现实基础。     

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。     

小型大蒜联合收获机设计与试验

针对大蒜收获难、劳动强度高、各地种植模式不统一的问题,设计了一种适合中小地块的小型大蒜联合收获机,并阐述了该机的总体配置及主要部件的结构。该机主要由行走底盘、传动系统、扶禾装置、挖掘装置、夹持装置、蒜秧定位装置、切割装置、横向输送装置、集蒜箱及液压系统等组成,可一次完成大蒜挖掘、夹持输送、切茎、蒜头收集和蒜秧抛送等工作。田间试验表明:收净率达到98.4%,损伤率0.65%,总损失率2.25%,生产率为0.035hm2/h;具有体积小、结构紧凑、操作方便、损伤率小等特点,为提高大蒜机械化收获水平提供了参考。