油菜分段收获捡拾脱粒机捡拾损失响应面分析

为降低捡拾脱粒机捡拾损失,采用响应面分析方法对捡拾部件的参数进行试验.试验结果和分析表明:影响捡拾损失的重要因素是机组前进速度、输送带速和输送倾角;3个影响因素按重要性排序为:机组作业速度、输送带速、输送倾角.确定了一组最优的参数组合:机组前进速度0.80 m/s,输送带速0.78 m/s,输送倾角11.19°,优化后捡拾损失率的理论值为2.91％.考虑实际机械作业过程中的参数调整问题,推荐参数组合为:机组前进速度0.71 m/s,输送带速0.80 m/s,输送倾角12°.     

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。     

HN 4GDL-132型甘蔗收割机输送臂仿真及试验验证

为提高甘蔗收获机工作效率,将切断后的甘蔗段通过输送臂实时输送到田间运输车装斗中,输送臂结构的静力学分析至关重要。为此,针对HN4GDL-132型甘蔗收割机样机,利用ANSYS仿真软件对输送臂进行了结构静力学分析和振动模态分析,得到了输送臂小臂、大臂和连接轴的应力、应变云图。其中,小臂承受负载应力最大值为113.11MPa,最大变形量为4.24mm;大臂承受负载应力最大值为225.86MPa,最大变形量为5.30mm;连接轴承受负载应力最大值为232.38MPa,最大变形量为0.09mm,并分别分析了输送臂前4阶模态下的振动特性。采用应变片试验对静力学仿真结果进行验证,两者数值结果相对误差为20%以内,变化趋势一致。研究结果可为输送臂结构的优化设计提供参考。     

油菜分段收获齿带式捡拾器的设计与试验

根据我国油菜生产特点和技术需求,应适当发展分段收获,为此,设计了一种齿带式油菜分段收获装置。本文对齿带式捡拾收获装置的结构和工作原理进行了分析,重点研究了齿带捡拾装置的仿形、输送和捡拾等装置的优化配置,以探索新的工作原理和新的结构设计。进行了齿带式油菜捡拾装置参数优选试验,得到机组前进速度、齿带输送速度和齿带输送倾角与损失率的关系。采用正交试验的方法进行试验,并对试验数据进行极差分析,找出适合齿带捡拾器收获油菜的最佳参数组合。三个影响因素按重要性排序为:机组作业速度>输送带速>输送倾角。确定了一组最优的参数组合:机组前进速度0.71m/s,输送带速0.9m/s,输送倾角12°。     

基于ANSYS/Ls-Dyna的甘蔗收获机切割系统功耗模型研究

对甘蔗茎秆切割系统的功耗研究有利于提高甘蔗收获机的切割性能及发动机功率的利用率。因此，为得到甘蔗切割装置在工作过程中的切割力及切割功率的变化情况，采用单元组合法并结合ANSYS/Ls-Dyna对收获机切割装置的切割过程进行数值模拟分析。以切割刀线速度、切割刀盘倾角及切割刀刃角为试验因素，以切割功率及切割力为试验指标进行单因素试验分析，确定切割试验因素的参数范围并进行仿真试验设计，同时选择最小切割功率为优化目标，得出其最佳的切割条件为切割刀线速度为38.8 m/s，刀盘倾角为11.66°，切割刀刃角为25°，在此条件下，甘蔗收获机切割装置切割蔗茎时所消耗的功率最小，其最小切割功率为0.80 kW。     

气力式秸秆深埋还田机输送装置设计与试验

针对合理耕层构建技术指标要求,设计了气力式秸秆深埋还田机输送装置。其主要结构参数为：输送管截面为0.2m×0.2m方形管;叶轮直径为0.55m,叶轮宽度为0.17m,进气口直径为0.26m,风机壳宽度为0.2m;螺旋轴直径为0.09m,螺旋叶片外径为0.25m,螺距为0.2m,螺旋叶片厚度为0.003m,螺旋外径与输送管内表面间隙为0.005m。通过玉米悬浮速度试验测得,长度为10cm玉米秸秆上、中、下部分悬浮速度分别为10.4、12.3、12.7m/s,平均值为11.9m/s,试验结果与仿真误差为7%。基于气固耦合理论,通过CFD-DEM气固耦合法对输送装置内的气固两相流模拟研究,表明弯角30°、转速为1800r/min时输送管道中,秸秆最小速度为5.21m/s,所对应的气流速度为17~27m/s,出口处玉米秸秆速度为6.06m/s,气流速度为2~27m/s,秸秆输送效果最佳。田间试验结果表明,气力输送装置性能参数最优组合为：风机转速1800r/min,秸秆覆盖量1.2kg/m2,叶片弯角30°。田间验证试验得深埋合格率为93.2%,有效提高了深埋质量。     

两段圆锥式螺旋扶蔗机构的设计与仿真分析

为了研究扶蔗机构的工作性能,优化扶蔗器结构参数设计,建立了运动学模型。使用Solid Works,设计两段圆锥式螺旋扶蔗机构虚拟样机,应用ADAMS仿真工具,进行了运动学及力学仿真试验及高速摄影试验验证。结果表明:输送段安装角为30°~60°范围内,甘蔗不跌落;输送段安装角为60°,甘蔗扶起到最高点为4.1s,效率最高;螺旋倾角为45°时,甘蔗均匀受到螺旋叶片的作用力,无跌落现象;螺距有效范围为270~290mm,螺距为285mm时,受力情况以及扶起变化最稳定,扶起效果最好。     

螺旋式泥浆提升和输送装置的设计与试验

为了解决田间育秧泥浆机械化提升和输送技术难题,探究了倾斜式螺旋输送机的工作原理,以及关键部件的结构与工作参数的优化,设计了一种螺旋式泥浆提升和输送装置。根据螺旋轴转速和螺旋倾角等主要工作参数的变化,进行了不同因素组合下的工作过程试验研究。结果表明:螺旋轴倾角对泥浆输送性能的影响程度大于螺旋轴转速;在满足田间育秧泥浆铺设要求的条件下,采用螺旋轴倾角45°、螺旋轴转速250r/min时,具有最佳的泥浆提升与输送性能及较低的功率消耗。本研究可为田间育秧过程中泥浆铺设机械化机具研制提供参考。     

凯斯A8000甘蔗联合收割机切割质量影响因素的试验

针对凯斯A8000甘蔗联合收获机实际操作参数对切割质量影响大的问题,采用二次回归通用旋转组合设计和田间物理试验方法,对其切割质量影响因素(实际操作参数)进行了研究,探明了各影响因素对切割质量的影响规律和影响机理,且优化了影响因素。结果表明:随刀盘转速x1增大,甘蔗破头率先减小后增大,随前进速度x2的增大,甘蔗破头率y增大;使用大的刀盘倾角时,小深度的入土切割有利于降低甘蔗破头率,但采用大深度的入土切割,甘蔗破头率增大;使用小的刀盘倾角时,贴地切割对降低甘蔗破头率最有利。使用小的刀盘倾角时,因素优组合为:刀盘转速为516.4r/min,前进速度为4km/h,刀盘的离地高度为0,相应可靠性为99%的甘蔗破头率预测区间为(3.9%~8.12%)。使用大的刀盘倾角时,因素优组合为:刀盘转速为544r/min,前进速度为4km/h,刀盘的离地高度为-2.78cm,相应可靠性为99%的甘蔗破头率预测区间为(5.85%~9.34%)。     

小型甘蔗收获机喂入能力仿真与试验

针对丘陵地区甘蔗收获设计的一种小型整秆式甘蔗收获机,运用物流仿真软件FLEXSIM对甘蔗通过切割系统进行了虚拟仿真试验,试验表明增加切割系统的通道宽度和提高甘蔗的输送速度对防止甘蔗收获机出现堵塞具有显著影响,当物流系统的宽度一定时,提高小型甘蔗收获机的输送速度就显得尤为重要。通过多体动力学仿真软件ADAMS对甘蔗的输送速度进行了仿真,仿真结果表明通过增加甘蔗与螺旋的摩擦因数、增加主动喂入辊及在刀轴上增加橡胶可以提高甘蔗的输送速度。田间试验表明,采取上述措施提高了甘蔗被切断后的输送速度,减少了甘蔗头部受刀盘和固定在刀盘上螺旋反复打击的次数,提高了甘蔗的切割质量及降低了收获机出现堵塞的概率。甘蔗通过切割输送系统的时间由改进前的2~3 s缩短为1.5 s左右,甘蔗头部的完好率由改进前的17.8%提高到57.9%。     

基于EDEM的糖厂原料蔗滚筒除杂装置研究

切段甘蔗收获技术是我国甘蔗收获机械化的主推技术,入厂原料蔗含杂率较高,特别是机收原料蔗泥土含量较大,使糖厂产生抵触,影响机械化收获技术的推广。针对上述问题,设计了一种糖厂原料蔗滚筒除杂装置,并对所设计的滚筒除杂装置进行EDEM试验仿真。为了研究滚筒除杂装置的结构参数和作业参数对除杂率及质量流率的影响,采用3因素3水平正交试验对滚筒除杂装置进行除杂仿真。正交试验结果极差分析得出,影响除杂率指标的因素主次顺序为:除杂滚筒倾角、滚筒转速、螺旋输送导板螺距;最优因素水平组合为:滚筒倾角20°、滚筒转速12 r/min、螺旋输送导板螺距1800 mm。影响蔗段质量流率指标的因素水平主次顺序为:滚筒倾角、滚筒转速、螺旋输送导板螺距;最优因素水平组合为:滚筒倾角20°、滚筒转速12 r/min、螺旋输送导板螺距1600 mm。正交试验结果方差分析表明,对试验指标除杂率的影响,滚筒倾角因素和滚筒转速因素极显著,螺旋输送导板螺距显著;对试验指标质量流率的影响,滚筒倾角因素和滚筒转速因素极显著,输送导板螺距不显著。通过平衡分析得出,滚筒设计的最优参数组合为:滚筒倾角20°、滚筒转速12 r/min、螺旋输送导板螺距1800 mm。     

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。     

侧悬挂推倒式整秆甘蔗收获机设计与试验

为了解决严重倒伏甘蔗的收获,设计了一种侧悬挂推倒式整秆甘蔗收获机。该机可连续完成分蔗、推倒、切割、输送和集堆铺放等工序的作业。前进速度0.5m/s时,其生产率为0.2hm2/h。田间试验表明：甘蔗宿根破头率为11.3%,甘蔗出现表皮破损和折断,折断率为33.33%。     

环保自走式芦蒿有序收获机的研制与样机试验

根据芦蒿收获农艺要求,针对芦蒿机械化收获效率低、成本高、工序复杂的实际问题,设计了一种实现芦蒿有序切割、有序输送、有序收集的环保自走式收获机。介绍了该机的基本结构和工作原理,对夹持输送装置、转向装置和切割装置等关键部件进行结构设计与参数分析,确定了整机电池动力容量为48V/100Ah、输送倾角θ为30°、割茬高度可调范围为40～400mm以及各驱动电机的型号等。田间试验表明:设计的芦蒿有序收获机结构合理、操作简便,平均作业速度可达0.84m/s,前进速度可达6m/s,喂入量0.62kg/s,作业效率0.23hm2/h,能一次完成芦蒿有序切割、有序输送、有序收集作业。作业质量满足行业标准以及后续生产要求,有助于设施农业机械化发展。     

一刀切断甘蔗动力学仿真试验

采用ANSYS/LS-DYNA显式动力学仿真软件,建立甘蔗-切割器系统的动力学仿真模型,且进行了甘蔗切割物理试验验证。利用四因子二次通用旋转组合设计方法和甘蔗-切割器系统仿真模型进行一刀切断甘蔗的仿真试验,建立影响因素与切割力和剪应力的数学模型,研究了切割力和剪应力各影响因素及其交互作用的影响规律,且对影响因素进行优化,获得了一刀切断甘蔗时可靠性为95%的最佳切割力总区间。结果表明,刀片刃角为17.5°,切割角为27.73°,刀盘倾角为28°,切割速度为16 m/s时,可靠性为95%的最佳切割力范围为235.82~297.98 N。     

基于田间耕作试验台的犁体耕阻效果仿真及验证

针对目前机具耕作试验多采用室内土槽和拖拉机挂接两种方式均存在一定不足、室内土槽对土壤进行了迁移重塑难以还原真实的田间土壤环境以及拖拉机挂接试验时参数较难精准控制、试验所需面积过大等问题，设计了一种控制方便、测试精准的田间耕作试验平台，包括导轨牵引系统、整机升降系统、移动台车系统、PLC运动控制系统和数据采集系统等。以铧式犁为研究对象，通过比对田间试验数据与EDEM仿真分析数据中铧式犁的耕阻效果，得出铧式犁最优工作方案，验证田间耕作试验台工作的稳定性与精确性。结果表明：在铧式犁自身结构不变的条件下，固定耕深25cm时，在3种耕速(0.2、0.3、0.4m/s)和3种推土角(38°、42°、45°)的9组双因素全面试验中，耕作速度为0.2m/s、推土角为45°时铧式犁耕阻最小最稳定，为最优工作方案。田间试验结果与仿真分析结果接近，存有误差符合田间真实试验环境。研究验证了搭载铧式犁耕作机具的田间耕作试验平台作业时的稳定性和精确性，可为进一步优化田间耕作试验提供参考。     

稻米清选的数值模拟研究与试验

采用"多球丛聚法"对稻米、稻秆、碎稻秆三种颗粒进行建模,并利用DEM-CFD耦合方法对不同气流速度、不同气流倾角时稻米清选的过程进行数值模拟,对不同参数下稻米的含杂率和夹带损失率进行对比,分析改变气流速度与倾角对气流速度分布及稻米平均含杂率、夹带损失率的影响规律,设计稻米清选的试验装置并进行了试验。结果表明:当气流速度设置为5 m/s时,稻米的平均含杂率为10.575%,夹带损失率为0.066%,将气流速度增大至9 m/s时,稻米的平均含杂率降低至0.307%,而夹带损失率上升至1.275%;气流速度为9 m/s,气流倾角倾斜10°条件下,稻米的平均含杂率相比气流倾角为0°条件下降低0.025%,而夹带损失率上升0.308%。通过对比发现试验结果模拟与仿真结果基本一致,表明利用DEM-CFD耦合方法对稻米清选过程的模拟是可靠的。     

抖动链齿杆式残膜-土壤-秸秆挖掘与输送装置设计与试验

针对土壤层残膜回收装备存在挖掘阻力大、功耗高、易壅土等问题，设计抖动链齿杆式残膜-土壤-秸秆挖掘与输送装置，其中旋耕挖掘机构降低挖掘阻力并解决壅土问题，抖动链齿输送机构提高残膜-土壤-秸秆输送效率。建立输送链表面物料颗粒的受力模型，分析前进速度与输送链转速之间的变化关系，计算抖动轮与输送链转速；测定土壤剖面残膜和秸秆的含量及分布并建立虚拟仿真土槽，模拟棉田土壤中残膜和秸秆含量及分布特点。在EDEM中构建残膜-土壤-秸秆挖掘与输送装置仿真模型并设置挖掘铲入土深度150 mm,在不同前进速度(0.75、1、1.25 m/s)、旋耕刀片转速(210、230、250 r/min)、输送链转速(65、85、105 r/min)组合条件下，模拟挖掘与输送残膜-土壤-秸秆过程中的壅土效果和颗粒速度变化特性；根据仿真试验结果可知，在挖掘与输送装置前进速度较高的条件下易发生壅土问题，土壤层残膜、土壤和秸秆颗粒运动速度小于5 m/s。田间试验结果与仿真试验结果基本相同，在不同的因素水平组合条件下，田间试验测量壅土高度范围为71～246 mm;田间试验表明，当壅土高度小于等于90 mm时不会发生挖掘阻力较大...     

食葵联合收获割脱一体式割台设计与试验

针对食葵机械化收获过程割台损失大、葵盘输送过程籽粒表皮易划伤、脱粒过程籽粒破损严重等问题,根据食葵生物力学特性、种植模式及机械化收获要求,在传统割台的基础上增设脱粒装置,设计了集分禾、扶禾、拨禾、切割、输送及脱粒等功能于一体的食葵联合收获割台装置,葵盘在割台上实现脱粒,有效缩短了葵盘输送路径,为后续提高清选质量奠定基础。为降低割台损失,依据适收期食葵植株姿态,设计了一种不对行拨杆式拨禾轮,并设计了侧边倾角30°的分禾器,同时在相邻分禾器之间增加软毛刷收集碰撞飞溅籽粒;为减少脱粒过程籽粒破损,设计一种轴流螺旋滚筒式脱粒装置;基于物料抛送过程动力学和运动学分析,得出螺旋输送器拨板安装倾角为18°时葵盘较顺畅进入脱粒装置。为验证割台结构设计的可行性,开展了田间试验,结果表明,留茬高度为700 mm时,联合收获机在1.21～2.11 m/s范围内5组不同速度条件下进行田间作业,割台损失率不大于3%、未脱净率不大于2%、破损率不大于3%,均能够满足食葵收获要求。     

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。