采棉机摘锭采摘过程的动力学分析

针对采棉机采棉头核心部件摘锭易磨损、易折断的工程实际问题,根据采摘系统的结构特点和振动特性,建立该系统单自由度干摩擦振动模型,考查摘锭在摩擦力作用下的动力学响应,分析了系统运动中存在的黏滑振动,并通过摘锭速度及结构参数的变化揭示了摘锭在工作过程中实际动力学特性,同时探讨了呈现出的动力学行为对摘锭磨损的影响,并提出抑制摘锭磨损的建议。该文的理论分析与数值结果为采棉机摘锭的结构设计及优化提供参考。     

田间作业条件下摘锭耐磨性能及棉花采净率的试验研究

为了探究田间作业条件下摘锭的耐磨性能与棉花采净率,该研究将未钝化摘锭和钝化摘锭安装到采棉机不同采摘头上,在作业面积达到0、150、300、450、600 hm2时,获取2种摘锭样本并进行切割制样,分析钩齿磨损形貌,提取钩齿磨损面积及镀层厚度,同时测定2种摘锭的采净率。结果表明：未钝化摘锭的钩齿前齿尖易折断,钝化摘锭的钩齿镀层剥落晚于未钝化摘锭。在相同作业面积下,钝化摘锭的钩齿磨损面积更小,在测试位置的镀层厚度更高;当作业面积达到600 hm2时,未钝化摘锭的钩齿平均磨损面积达到2.9×105 μm2,约为钝化摘锭的2.6倍;未钝化摘锭1号、2号钩齿及钝化摘锭1号钩齿测试位置镀层剥落,钝化摘锭具有更加优异的耐磨性能。对照2种全新摘锭的采净率,钝化摘锭的采净比未钝化摘锭低0.2个百分点;当作业面积达到约200 hm2时,2种摘锭的采净率相差不大;当作业面积超过200 hm2时,钝化摘锭的采净率大于未钝化摘锭;当作业面积为450 hm2时,未钝化摘锭和钝化摘锭采净率均达到最大值,分别约为96.4 %和96.7 %;当作业面积为600 hm2时,钝化摘锭的采净比未钝化摘锭高0.5个百分点,钝化摘锭具有更加优异的采摘性能。该研究成果对于采棉机摘锭钩齿的结构优化与修形具有重要意义。     

电磁处理提升采棉机摘锭力学性能和耐磨性

棉花机械化收获程度逐年提高,新疆生产建设兵团部分团场已实现100%机械化采收,整体达到85%以上。摘锭是采棉机的核心部件,其表面耐磨性能直接决定了采棉机的作业效率和机采棉品质,因此进一步提高摘锭表面耐磨性一直是重点关注的科学和技术问题。本文在不改变采棉机摘锭结构的基础上,基于电磁处理技术对市场化凯斯摘锭(Case)、迪尔摘锭(Deere)和国产摘锭(Yeer)进行电磁强化处理,并对3类摘锭电磁处理前后的力学性能进行实验室对比分析。摘锭电磁处理后试验结果表明:凯斯和国产摘锭残余应力下降60%,迪尔摘锭下降50%;凯斯、迪尔和国产摘锭涂层弹性模量与硬度的比值(E/H)都小于处理前的21,分别为18、17和20;电磁处理后凯斯和国产摘锭的磨痕宽度下降较迪尔显著,且随着载荷增大磨痕宽度下降趋势也随之增大,但仍是凯斯和国产摘锭下降较迪尔明显。相比较迪尔和国产摘锭,凯斯摘锭经电磁处理后力学性能提升效果最为显著,建议对凯斯摘锭电磁处理后进行田间耐磨性试验验证与评价。     

水平摘锭式采棉机采摘头传动系统优化与试验

为了提高水平摘锭式采棉机的作业效率,针对国产采棉机在高速作业过程中存在采摘速比系数匹配不当、采摘头传动系统不合理的问题,该研究根据水平摘锭式采棉机采摘头结构与工作原理,对采摘头传动系统、采棉机采摘机理进行分析,根据传动系统传动要求和采棉机采摘条件,建立目标函数与约束条件,运用遗传算法和1stOpt软件对采摘头传动系统进行优化分析。优化结果为:滚筒动力齿轮齿数为72,离合器上齿轮变位系数为-0.14,滚筒动力齿轮变位系数为1.208,齿轮顶隙系数为1.25。结合采棉机作业要求搭建棉花采摘性能试验台,选取采摘滚筒转速113～143 r/min、作业速度5.93～7.20km/h,对优化前后采摘头的作业性能进行验证试验。结果表明:优化后的采摘头作业速度由6.4km/h提升至7.2 km/h,工作效率由4.86 hm~2/h提升至5.47 hm~2/h,提高了12.5%;优化后的采摘头在7.2 km/h的作业速度下,采净率由90.4%提升至93.7%,采净率提高了3.6%,含杂率由10.28%降至9.72%,含杂率降低了5.4%,验证了传动系统优化结果的合理性。该研究可为国产采棉机采摘头的研发提供参考。     

基于UG的采棉摘锭筒的三维建模与装配

通过UG软件对采棉摘锭筒零件进行建模,介绍了拨叉轮,直齿轮的建模过程,再在UG的装配模块里对摘锭筒进行装配。实现了采棉机摘锭筒的虚拟设计,为实际生产提供装配模型。缩短了产品的研发周期,节约了开发成本,提高实际生产的效率与产品的可靠性。     

原位合成Ti(C,N)-WC/Ni60A基复合涂层显微结构及性能

针对农机作业中触土刀具易磨损、失效频繁、寿命低、消耗成本高等现状,研究开发了金属表面熔覆陶瓷涂层工艺。采用反应等离子熔覆技术,在Q235B钢表面制备了Ti(C,N)-WC增强Ni60A基复合陶瓷涂层。利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计、金相显微镜等对复合熔覆层的微观结构及强质硬化相的成分、组织、性能进行了分析。研究结果表明:预涂敷层中的钛(Ti)粉、石墨粉、氮化钛(TiN)粉在等离子熔覆过程中原位合成了颗粒状新生相Ti(C,N),且均匀弥散分布在熔覆层中,形成了主要由硬质相、包覆相、粘结相组成的芯-环结构;涂层平均硬度达HV0.51750,最高可达HV0.52040;涂层的磨损机理主要为磨粒磨损,与基体相比,有较好的硬度和耐磨性能,以期为农机刀具材料强化提供参考。     

Influence of TiCN/Fe metal ceramic coating by reaction nitrogen arc cladding on wear resistance of agricultural tools

针对农业刀具易磨损、失效频繁的现状,采用TXⅡ500型TIG焊机,以工业纯氮作为反应气体和保护气体,利用反应氮弧熔覆技术在表面预涂工业钛粉和石墨粉的Q235试件上成功制备了TiCN/Fe金属陶瓷复合涂层。利用扫描电镜、XRD射线衍射仪、显微硬度计着重分析了熔覆速度对涂层形貌、涂层物相、涂层显微硬度的影响,并与农业刀具进行了耐磨对比试验。结果表明：熔覆速度较小时涂层表面成形良好,但涂层中TiCN含量低、涂层硬度小;随着熔覆速度的增加,涂层表面成形变差,但涂层硬度增大。涂层近表层显微硬度最高可达HV0.5 1089,约是Q235硬度的3倍多,与农业刀具常用材料65 Mn相比,磨损量仅为65 Mn的1/2,涂层有较好的耐磨性。     

氮弧熔覆TiCN/Fe金属陶瓷涂层对农业刀具耐磨性的影响

针对农业刀具易磨损、失效频繁的现状,采用TXⅡ500型TIG焊机,以工业纯氮作为反应气体和保护气体,利用反应氮弧熔覆技术在表面预涂工业钛粉和石墨粉的Q235试件上成功制备了TiCN/Fe金属陶瓷复合涂层。利用扫描电镜、XRD射线衍射仪、显微硬度计着重分析了熔覆速度对涂层形貌、涂层物相、涂层显微硬度的影响,并与农业刀具进行了耐磨对比试验。结果表明:熔覆速度较小时涂层表面成形良好,但涂层中TiCN含量低、涂层硬度小;随着熔覆速度的增加,涂层表面成形变差,但涂层硬度增大。涂层近表层显微硬度最高可达HV0.51089,约是Q235硬度的3倍多,与农业刀具常用材料65Mn相比,磨损量仅为65Mn的1/2,涂层有较好的耐磨性。     

生物质固体燃料成型机压辊磨损失效分析

针对生物质固体燃料成型机在加工成型燃料过程中,关键部件环模和压辊磨损后导致使用寿命短、影响生产率等问题,该文对压辊进行磨损试验研究,该压辊采用45钢渗碳处理,渗碳层深度3 mm,在实际生产工况下工作200 h。由于原料中的硅酸盐成分、杂质、喂料的不均匀以及原料中水分影响加剧压辊表面的磨损,致使压辊快速磨损失效。磨损后利用S-570扫描电镜观察其磨损形貌,探究压辊失效的磨损机理。结果表明,靠近喂料一侧压辊表面磨损严重,磨损量4.2 mm左右,比其他位置表面的磨损量多1.2 mm。磨损机理主要是黏着磨损和磨粒磨损,磨损面已接近渗碳层与基体交界处,并且磨损面存在应力腐蚀裂纹。     

喷焊余温淬火改善深松铲尖铁基涂层耐磨性

针对深松铲尖耐磨性能差、失效频繁等问题,采用火焰喷焊技术在45钢基体上制备了铁基合金涂层,并利用喷焊后试件余温对其进行了淬火处理。利用扫描电镜、能谱仪、X射线仪分析了涂层显微组织、元素构成及物相组成,利用显微硬度计、磨损试验机测试了涂层显微硬度及磨损性能。结果表明,涂层与基体呈良好冶金结合,淬火涂层主要由碳化物Cr_(23)C_6、Cr_7C_3,硼化物Fe_2B,复合相(Cr,Fe)_7C_3以及固溶体γ-Fe(Cr,Ni,C,Si)等组成。与未淬火涂层相比,组织得到细化,涂层显微硬度平均为800 HV左右,较未淬火涂层提高了约100 HV。淬火涂层试件(45钢基体)和未淬火涂层试件(45钢基体)平均磨损质量分别为0.30和0.35 g;田间试验的涂层淬火深松铲尖(65Mn基体)磨损质量为32 g,无涂层65Mn铲尖为70 g,涂层深松铲尖具有较好的耐磨性,该研究可为延长深松铲尖使用寿命提供参考。     

胶棒滚筒棉花采摘头采收性能试验

为缩短胶棒滚筒采棉机设计周期,提高胶棒滚筒采棉机作业质量,借助胶棒滚筒综合性能试验台,以滚筒转速、采摘行走速度和滚筒胶棒轴向间距为影响因子,以采净率、撞落棉损失率、含杂率为采摘性能指标,进行二次正交旋转组合试验,应用Design-Expert8.0.6软件,建立了影响因子与性能指标的回归模型,分析了各因子对性能指标的影响。采用多目标优化,确定最佳参数组合为：滚筒转速450 r/min,行走速度2.4 km/h,胶棒轴向间距44 mm。根据优化参数组合,重复验证试验结果为：采净率95.78%,撞落棉损失率0.89%,含杂率17.44%,与优化结果基本吻合。田间试验表明,4FS-3胶棒滚筒采棉机采净率为95.29%,撞落棉损失率为0.97%,含杂率为17.11%,主要性能指标达到国家采棉机作业性能指标要求。该研究为采摘头关键部件设计及工作参数改进提供参考,有效提高了采收效率和作业质量,对推动采棉机国产化和促进新疆棉花产业健康发展有一定意义。     

半喂入式花生摘果试验装置的设计与试验

为适应花生分段收获和摘果的需要,通过对中国花生生产机械化现状和摘果方式的调查研究,设计了一种半喂入式花乍摘果试验装置.对摘果试验装置的结构和工作原理进行了分析,重点研究了花生摘果试验装置的喂入、输送和摘果等装置的优化配置,以探索新的工作原理和新的结构设计.进行了半喂入式花生摘果试验装置参数优选试验,求得摘果滚筒转速、夹持输送速度和摘果滚筒直径与摘果指标的关系,得出了影响花生摘果指标的主次因素和各因素的显著性水平,各参数的最优组合为摘果滚筒转速270 r/min,夹持输送速度11.3 m/min,摘果滚筒直径160mm.该研究对半喂入式花生摘果机的设计具有实际指导意义,同时为今后花生摘果机械的研制提供理论依据与科学指导.     

新疆兵团棉花生产机械化发展现状问题及对策

自新疆生产建设兵团(以下简称新疆兵团)成立以来,棉花种植面积和总产量有了非常明显的增长。为了揭示其快速增长的原因,该文运用观察法、文献研究法、系统科学方法等研究方法,分析和回顾了新疆兵团棉花生产机械化发展的历史,总结了新疆兵团棉花生产机械化的创新技术。由分析总结显示,新疆兵团棉花生产在自治区和中国处于领先和引领作用的原因,是新疆兵团棉花生产机械化起了关键作用,新疆兵团棉花生产基本实现了全程机械化,并逐步向规模化、信息化、智能化和社会服务化方向发展。也充分说明,农业装备水平的提高,是现代农业发展的坚实基础。该文也梳理了新疆兵团棉花生产机械化过程中遇到或出现的一些问题,根据农艺和农机技术发展的趋势,提出未来新疆兵团棉花生产机械化发展的对策。     

林果机械化采收技术与装备研究进展

机械化采收技术是制约林果产业发展的重要瓶颈。实现林果机械化采收是林果产业转变发展方式、节本增效、增强国际市场竞争力的重要途径之一,也是林果产业全程机械化和规模化的研究重点和难点。林果机械化采收的技术重点是高效低损采摘,最终目标是实现林果自动化、智能化、无人化采收。该文总结了中国林果种植分布情况现状,将现有林果机械化采收技术与装备系统地划分为一次性联合摘果采收和振动采收后集果捡拾,并对其研究现状和发展动态进行了阐述和剖析。在此基础上,结合林果产业发展要求和应用场景,归纳了国内林果机械化采收技术面临的机会和挑战,并提出兼顾不同需求发展高性能、高效率、高可靠的林果机械化采收装备建议,以期为促进林果业的现代化和高新技术推广提供参考。     

农业机械化发展水平评价方法比较

农业机械化发展水平是反映农业机械化发展的一个重要指标,是分析、衡量农业机械化发展的基础。目前普遍使用的农业机械化作业水平是根据种植业中的"耕、种、收"生产环节的机械化程度加权平均得到的;在农业机械化作业水平的基础上,将农业劳动力占全社会从业人员的比例纳入评价范围,对农业机械化作业水平进行修正,可得到农业机械化水平;而根据农业机械作业费用占农业劳动力、畜力和机械作业总费用的比例可得到农业机械化指数。对比分析农业机械化作业水平、农业机械化水平和农业机械化指数可以发现,农业机械化作业水平由于仅考虑了种植业中的"耕、种、收"生产环节的机械化程度,没有反映农业机械对农业劳动力的替代作用,不能准确反映农业机械化发展水平,更适于评价农业机械作业情况。而农业机械化水平和农业机械化指数既包含农业机械作业情况,也包含了农业机械对农业劳动力的替代作用,因此,能够更准确地反映农业机械化发展的真实情况。但由于农业机械化水平是在现行的农业机械化作业水平基础上修正而得到的,可操作性更强。     

牛鲨牙齿微观结构组成和摩擦磨损特性

为研究牛鲨咬合力大的原因,并以牛鲨牙齿为原型设计仿生刀具,以牛鲨上颌齿和下颌齿为研究对象,利用扫描电子显微镜观察牛鲨牙齿的微观结构,利用能谱仪测试牙齿的元素组成。采用微观摩擦磨损试验机进行摩擦磨损试验,考察了牛鲨上颌齿、下颌齿的摩擦学性能,通过激光共聚焦扫描显微镜测量磨损深度,利用扫描电子显微镜观察牛鲨牙齿的磨损形貌。试验表明:釉质层由条状纤维束形成致密的结构,本质层为多孔结构,孔径范围在3~20μm,这些孔洞呈不规则的排布;能谱仪测试结果中,牛鲨牙釉质比牙本质中Ca、F含量高,氟和钙的组合效应可以帮助其在生存环境下有更好的耐酸性和硬度。牛鲨上下颌齿牙釉质磨斑表面有片状磨屑剥落,且有大量的细小磨粒,上颌齿磨损体积约为1.72×10~7μm~3,主要是磨粒磨损;下颌齿出现明显裂纹,磨损体积约为2.11×10~7μm~3,比上颌齿的磨损体积大。上述结果为新型刀具的仿生设计提供理论依据。     

IT—Information Technology and the Human Interface: Reliability of Cotton Pickers and its Effect on Harvesting Cost

In this study, the reliability of cotton pickers is analysed and its importance in studying the performance of harvesting systems is examined. A theoretical development of farm machinery and specifically of cotton-picker reliability is presented and an algorithm based on the exponential distribution is developed. This algorithm is then applied to predict picker reliability, delays caused by machine breakdowns and their implications upon the cotton area harvested as well as the associated harvesting cost for a cotton producers group in Greece. The results obtained have shown a machine breakdown every 23·7 h with an average repair time of 2·86 h. Within a harvesting season, a cotton picker undergoes on average 12·75 breakdowns and 4 days out of work. This means a reduction in the least cost area harvested of 20% and an increase in the harvesting cost of 6·5%.