玉米收获机组合式指形拨禾机构设计与仿

玉米不分行收获的技术关键是如何实现茎秆的有效导入.在分析现有不分行玉米收获机割台结构的基础上,对指形拨禾机构提出了改进方案,将拨茎轮和拨穗轮独立安装,拨穗轮靠近螺旋输送器.拨茎杆为直杆,拨穗杆为弯杆,两者偏心安装方向相反,转动方向相同.拨穗轮后移,可改善对果穗的输送效果,避免与拨茎杆发生干涉.改变拨茎杆的偏心方向,可增强对茎秆的拨送能力,增加拨禾的有效范围,从而提高了对不同玉米行距的适应性.通过对茎秆运动仿真实现算法的设计,在Matlab环境下进行模拟试验,探讨了茎秆运动规律,对改进方案进行了分析验证.建立了拨穗杆的曲线方程,为样机开发提供了理论依据.     

基于立式切茎装置的玉米茎秆抛撒规律研究

为了研究立式玉米茎秆切碎装置结构参数对玉米茎秆抛撒规律的影响,该试验以玉米茎秆在切碎过程中运动和切碎后的散布规律为研究对象,采用图像分析学与数理统计学相结合的方法分别对立式切碎装置的抛撒口结构参数、玉米茎秆的运动参数与玉米茎秆抛撒规律之间的联系进行初步研究。研究结果表明:立式切碎装置抛撒口的宽度与位置影响玉米茎秆的切碎与抛撒效果,抛撒口全封闭时玉米碎秆的散布均匀性最高。     

玉米摘穗装置的设计研究

对玉米植株中果穗及茎秆的力学特性进行了分析,总结出摘穗装置设计要求下的技术特征,确定了机具主要的工作参数,应用力学原理分析了在玉米摘穗过程中果穗及茎秆的运动规律.     

摘穗与秸秆粉碎复式作业机构设计与试验

设计了一种摘穗与秸秆粉碎复式作业机构.该机构主要由摘穗板、一对拉茎辊和一个切割刀辊组成.拉茎辊带有凸棱,凸棱上按一定间隔设有开口,切割刀辊上装有缺口圆盘刀片,刀片与拉茎辊凸棱的开口配合,茎秆下拉时,切割刀辊将茎秆切碎,一套机构实现摘穗和秸秆切碎2个功能.建立了茎秆下拉运动方程,分析了茎秆在机构间的运动规律,理论上证明了茎秆下拉的运动轨迹具有较好的直线度.初步试验表明,该机构的摘穗效果良好,籽粒损伤率和果穗损失率低、茎秆折断减少,功耗是摘穗机构与秸秆切碎机构分置时的35％,节能效果显著.     

悬挂式玉米秸秆揉碎机盘刀的设计

对玉米茎秆切割受力、滑切、盘刀运动进行了分析,确定了悬挂式玉米秸秆揉碎机盘刀的设计参数.     

短茎秆的气动特性及其在气流中的运动

本文试验研究了短茎秆在气流中的阻力系数和升力系数,对短茎秆在气流中的运动规律进行了分析计算和快速摄影,并用台架试验对分析计算结果作了验证。当短茎秆转动不大时,计算结果和试验结果基本吻合。气流和短茎杆的相对速度方向,与短茎秆的法向成43°时,短茎秆的升力系数最大,约为阻力系数的65％。在脱出物的气流清选中,适当地选择工作参数,以充分利用短茎秆的升力将显著提高清选效果     

油菜茎秆弹性力学特性试验研究

油菜茎秆的弹性力学特性是在油菜颗粒物料运动理论研究中所需要的基础数据。为此,采用TA-XT2i型物性测定仪对收获期的油菜茎秆整体、油菜茎秆内海绵体及油菜茎秆外壳分别进行了弹性力学特性试验,并对试验结果进行了拟合和对比分析。结果表明:在加载阶段,油菜茎秆整体和油菜茎秆外壳的受力均随着加载深度的增加而增加,显示出较明显的弹性特征,但油菜茎秆内海绵体则由于其松散的结构在加载深度超过2mm后出现应力屈服现象。研究结果可为后续油菜颗粒运动研究提供参考。     

立式甩刀茎秆切碎装置虚拟设计与动态仿真分析

采用UG软件虚拟设计了玉米收获机中立轴式甩刀三维实体,并应用机械系统动力学分析软件ADAMS构建了三维运动仿真模型,实现了在ADAMS环境下甩刀运动仿真分析和甩刀切割玉米茎秆仿真分析.仿真结果表明,甩刀运动初期刀片运动不稳定,切割玉米茎秆时切割力大小真实可靠.     

小麦茎秆力学性能与微观结构研

测定了小麦成熟期茎秆的力学性能,研究了茎秆的应力-应变规律.试验观察了茎秆的微观组织结构,得到了茎秆扫描电镜下的解剖构造图像.分析了小麦茎秆承载能力与微观组织结构的相互关系,建立了茎秆横截面的力学模型.结果表明:小麦茎秆是一种典型的多相、筛状、不连续、不均匀和各向异性的复合材料,茎秆具有较高的强度和良好的弹性,其承载能力取决于机械组织的厚度、维管束的数量以及各组织及其细胞之间的连接形式和连接强度,小麦茎秆的抗拉强度为30.36～52.65 MPa,弹性模量为1.14～2.05 GPa.     

基于ADAMS的木薯茎秆切割过程虚拟仿真研究

针对于木薯收获机械的特点,采用SolidWorks软件对其切割装置进行结构设计,将模型导入ADAMS软件中进行运动仿真。仿真结果表明:切割器最大位移为1 190mm,最大切割速度为30.008mm/s,切断一根茎秆需用时0.253s,证明所设计切割装置的运动状态与物理样机相符,满足设计要求,并且得到了木薯茎秆在切割装置作用下的一系列运动曲线;对木薯茎秆进行试验台切割试验,试验结果表明:木薯茎秆切割主要断裂形式为一刀切割、重割和切割后碰裂,其中漏割碰撞断裂的统计频数小于3%;经过初步分析,影响木薯茎秆切割质量的主要因素为切割器的结构参数和工作参数,为木薯收获机械切割装置的研制提供一定的理论依据。     

玉米收获机切碎装置虚拟设计与动态仿真分析

采用UG软件虚拟设计了玉米收获机中立轴式甩刀茎秆切碎装置三维实体,并应用机械系统动力学分析软件ADAMS构建了三维运动仿真模型,实现了在ADAMS环境下甩刀运动仿真分析和甩刀切割玉米茎秆仿真分析。仿真结果表明,甩刀运动初期刀片运动不稳定,刀片数量变化对切碎装置运动状态无明显影响,随着刀片数量的增加,刀片对其旋转销轴的作用力和刀盘对其旋转轴的作用力都有减小的趋势,切割玉米茎秆时切割力大小真实可靠。     

甘蔗叶鞘剥离过程弹性齿运动分析与试验

通过对弹性齿运动状态的分析阐述了弹性齿在叶鞘撕裂和剥离过程中的作用机理,采用ADAMS软件对弹性齿与甘蔗茎秆的接触过程进行仿真分析,确定剥叶滚筒中心距及弹性齿与甘蔗茎秆之间的相对速度变化对叶鞘撕裂和剥离产生的影响。利用物理样机进行剥叶滚筒中心距单因素试验和剥叶滚筒转速单因素试验对运动分析结果进行验证,并通过高速摄影对仿真的结果进行验证。结果表明,剥叶滚筒中心距为310 mm,弹性齿与甘蔗茎秆接触时刻,y轴方向的线速度差为3.91~5.87 m/s时,弹性齿可沿茎秆表面向下滑动,有利于叶鞘沿着纤维方向撕裂,x轴方向的线速度差为4.61~7.54 m/s时,弹性齿在甘蔗轴线方向可以持续滑动,有利于对叶鞘造成刮擦脱离,综合剥叶效果为含杂率低于7%、茎秆折断率低于15%。弹性齿与茎秆分离时刻,由于弹性恢复产生线速度突变,相对速度差增大4~5倍,有利于将叶鞘从茎秆上撕扯脱落。     

基于ANSYS和ADAMS的玉米茎秆柔性体仿真

玉米柔性体模型的建立是研究玉米植株与玉米收获机构刚柔耦合多体动力学系统的关键步骤.根据玉米植株参数,通过有限元软件ANSYS建立了茎秆模型,对模型进行网格划分和接触点定义,生成ADAMS需要的模态中性文件.将建立的收获机构模型和模态中性文件导入ADAMS后,施加载荷、约束和驱动,对茎秆的运动状态进行了模拟,得出茎秆位置、速度等试验数据,研究茎秆在机构间的运动状态,为后续分析提供依据.     

空心植物茎秆局部失稳的数值分析

着重讨论了空心植物茎秆弯曲时的Brazier效应及其对茎秆稳定性的影响。使用ANSYS软件建立植物茎秆的有限元模型,进行了多种稳定性分析,分析了茎秆弯曲时截面形状改变对抗弯刚度的影响,并讨论了惯性矩与曲率之间的关系,同时探讨了茎秆力学性质和节距对上述失稳形式的影响。     

谷物脱粒运动试验系统设计--基于数字散斑相关方法

针对目前杂粮机械化收获过程中因茎秆缠绕堵塞影响脱粒性能的问题,基于数字散斑相关方法设计了谷物脱粒运动试验系统。系统由脱粒试验装置和测试系统组成,可进行单脱粒滚筒脱粒性能试验和双脱粒滚筒脱粒性能试验及脱粒运动分析。脱粒运动试验表明:物料在两脱粒滚筒间的上部运动方向无规律、一级脱粒滚筒脱出的长茎秆过多造成了脱粒运动堵塞。试验系统可实现复杂环境下的物料全景运动分析,解决了由于物料成分复杂、像移模糊造成的图像分析困难问题。研究结果为解决杂粮脱粒堵塞问题提供了参考。     

油菜裸苗物理机械特性试验研究

对油菜裸苗茎秆进行物理机械特性试验,包括不同生长期油菜裸苗茎秆截面直径的测定,不同生长期油菜裸苗茎秆的压缩、剪切、拉伸试验。试验研究了油菜裸苗茎秆直径随生长时间的变化规律以及油菜裸苗茎秆压缩、剪切、拉伸极限随生长时间的变化规律,建立了油菜裸苗茎秆截面直径与生长时间的数学模型。研究表明:湘杂1613的油菜裸苗茎秆直径的增长与生长时间呈线性关系;油菜裸苗茎秆的耐压、耐切、耐拉的能力随时间的增加而增加。该结论为设计移栽机械提供了初步的实验基础,同时为进一步研究油菜移栽机械取苗、护苗、栽插参数等关键部件结构和运动学、动力学参数提供了理论依据。     

收获期油菜茎秆表面浸润特性研究

为获得油菜茎秆表面的浸润特性,采用CAM101型接触角测量仪对收获期油菜(甘蓝型)茎秆表面与二次蒸馏水和过滤菜油之间的接触角进行了测定,并以油菜品种、收获日期、测试部位和茎秆表面粉体为因素对测定结果进行了对比分析。结果表明:油菜茎秆表面与过滤菜油、二次蒸馏水之间的接触角随测定部位离茎秆根部距离的增大而近似线性增大;茎秆表面的粉体使油菜茎秆表面呈现超疏水特性;油菜品种和收获日期对茎秆表面接触角有一定影响但无明确规律。     

加工番茄刮刷采摘装置采摘过程分析

为揭示加工番茄刮刷式采摘装置的采摘机理,分析采摘板刮刷果实和茎秆时果实采摘受力,得出刮刷果实时果实在果蒂处受果柄拉伸和弯折力矩,该二力随采摘板的运动逐渐增大。刮刷茎秆时在果柄与茎秆连接处受果柄的弯折力矩和拉伸力,其中弯折力矩随采摘板的运动逐渐增大,拉伸力不变。由于果实与茎秆连接处和茎秆与果柄连接处连接强度较低,采摘板刮刷果实时果实从果蒂处脱落,刮刷茎秆时果实从果柄与茎秆连接处脱落,此时摘落的果实带有果柄。采摘板多次刮刷果实后果蒂发生疲劳裂纹,果柄与果实的连接强度降低,最终果实被摘落。研究结果有助于研制新型分批次加工番茄收获机械。     

立式甩刀茎秆切碎装置虚拟设计与动态仿真分析

采用UG软件虚拟设计了玉米收获机中立轴式甩刀三维实体。并应用机械系统动力学分析软件ADAMS构建了三维运动仿真模型,实现了在ADAMS环境下甩刀运动仿真分析和甩刀切割玉米茎秆仿真分析。仿真结果表明,甩刀运动初期刀片运动不稳定,切割玉米茎秆时切割力大小真实可靠。     

高粗茎秆作物收割技术的研究进展

系统分析了几种典型高粗茎秆作物的田间生长特性、收获期茎秆的物理机械特性及其收割现状;阐述了国内外高粗茎秆作物收割技术的研究进展;比较分析了现有高粗茎秆作物收割机械的特点;展望了未来高粗茎秆作物收割技术的研究与发展趋势.由此对提高高粗茎秆作物收获机的通用性、开发出能够适用于主要高粗茎秆作物收获切割的技术和装置以及高粗茎秆作物收获切割技术研究做一个有益的尝试.