液肥注射式变形齿轮扎穴机构设计与试验

针对现有扎穴机构存在传动系统复杂、扎穴穴口较大等问题,设计传动系统简单且可实现穴口小变形齿轮扎穴机构。根据变形齿轮啮合特点,构建扎穴机构变形齿轮行星轮系节曲线数学模型。应用VB语言开发该扎穴机构仿真优化软件,分析变形齿轮长半轴a、变形齿轮偏心率e、变形齿轮变形系数m1等重要参数对扎穴轨迹影响,通过人机交互方式优化可满足扎穴机构工作要求的结构参数。应用Pro/E软件建立扎穴机构三维模型,ADAMS软件模拟仿真,喷肥针尖运动轨迹曲线与理论分析轨迹一致,验证机构设计合理性。台架试验总平均穴口宽度为21.1 mm、穴距220.1 mm。结果表明,该扎穴机构满足喷肥针扎穴穴口性能要求,可为深施型液态施肥机设计提供理论参考。     

水田株间立式除草装置除草机理与试验研究

为提高水田机械除草作业质量,以株间立式除草装置为研究载体,阐述主要结构及工作原理,分析压埋式除草机理,建立除草运动学与动力学模型。为提高除草部件作业性能,确定最佳工作参数,以除草弹齿旋转速度、机具前进速度及弹齿入土深度为试验因素,株间除草率及伤苗率为试验指标进行二次回归正交旋转组合设计试验,分析不同工作参数下除草性能规律,运用Design-Expert 6.0.10软件处理试验数据,建立因素与指标间数学模型以进一步优化。结果表明,除草弹齿旋转速度69.3 r·min~(-1),机具前进速度0.44 m·s~(-1),弹齿入土深度38 mm时,机具除草性能质量最优,除草率81.5%,伤苗率4.6%,满足机械除草农艺要求。     

深施型液态施肥机扎穴机构研究进展

扎穴机构是深施型液态施肥机重要的工作部件,其性能影响施肥质量、工作可靠性和作业速度.本文阐述了曲柄摇杆式、椭圆齿轮行星系和全椭圆齿轮行星系三种扎穴机构的组成及工作原理,对各自的结构特点、研究方法和存在问题进行比较与分析,并提出进一步研究方向,可为加快深施型液态施肥机的改进设计提供参考.     

基于虚拟正交试验的苹果苗木平茬机切割器参数优化设计

为获取砧木物理参数,分析平茬机切割装置切割原理,基于ANSYS LS-DYNA软件建立苹果砧木切割装置有限元模型,研究苹果苗木切割过程中工作参数与刀片参数的关系,以前进速度、锯盘齿数、切割转速为因素,以切割力和切割功率为指标,采用Design Expert动态响应软件优化结果切割器转速为4 200 r·min^-1,前进速度为1 km·h^-1,齿数为100齿数时,单组切割功率为1.801 kW,为苹果苗木平茬切割装置提供依据。试制苹果苗木平茬机,田间试验合格率高于95%,满足平茬的农艺要求。苹果苗木平茬切割装置的研究对实现苹果苗木平茬机械化具有重要意义。     

摆动型水田株间除草装置设计与试验

针对水田株间除草装置伤苗率高、除草率低等问题,设计一种摆动型水田株间除草装置。阐述该装置的整体结构与工作原理,对其关键部件——偏心轮机构和除草弹齿进行理论分析与结构设计,结合弹齿往复开合运动与水稻种植农艺,分析除草弹齿运动过程与避苗系统工作机理。运用ADAMS软件,以机具前进速度和偏心轮转速为试验因素、覆盖率和入侵率为评价指标,采用2因素5水平二次回归正交旋转组合试验方法进行虚拟仿真试验。仿真结果表明:机具前进速度与偏心轮转速对覆盖率和入侵率有极显著(P<0.01)影响,机具前进速度为除草装置工作性能的主要影响因素,当机具前进速度为266.12 mm·s^-1、偏心轮转速为3.97 r·s^-1时,除草装置作业性能最优,覆盖率为85.70%,入侵率为5.62%。田间试验结果表明:当机具前进速度为270 mm·s^-1、偏心轮转速为4 r·s^-1时,除草装置的除草率为82.5%,伤苗率为5.1%,与仿真试验结果大体一致,所设计的除草装置能够满足水田株间除草农艺要求。     

深施型液态施肥机扎穴机构研究进展

扎穴机构是深施型液态施肥机重要的工作部件,其性能影响施肥质量、工作可靠性和作业速度。本文阐述了曲柄摇杆式、椭圆齿轮行星系和全椭圆齿轮行星系三种扎穴机构的组成及工作原理,对各自的结构特点、研究方法和存在问题进行比较与分析,并提出进一步研究方向,可为加快深施型液态施肥机的改进设计提供参考。     

莲藕施肥机无轴双螺旋供肥装置性能分析与试验

针对藕田施肥过程中存在的劳动强度高、施肥稳定性及均匀性较低的问题,设计了一种水力喷射式莲藕施肥机,其主要分为供肥装置和水肥混合装置,主要对无轴双螺旋供肥装置进行了设计与分析。通过理论分析确定影响供肥性能参数主要为螺旋转速、直径和导程,结合藕田施肥农艺要求确定上述3项参数的取值范围。利用EDEM对无轴双螺旋供肥性能进行离散元仿真分析,以供肥量均值和供肥量稳定性变异系数为评价指标分别进行单因素试验和回归正交旋转组合试验。单因素试验结果表明：供肥量均值随着螺旋转速、直径和导程的增大而增大,并且具有良好的线性关系,因此可通过调节供肥螺旋转速、直径和导程来改变供肥量均值;供肥量稳定性变异系数随着螺旋转速和导程的增大呈现先降低后升高的趋势,而随着直径的增大而减小。运用Design-Expert软件对回归正交旋转组合试验结果进行分析优化,分别开展仿真试验和台架试验对优化后的参数进行验证。结果表明,当螺旋转速为160 r·min^-1,螺旋直径为78 mm,螺旋导程为53 mm时,仿真结果供肥量均值为329.43 g·s^-1,供肥量稳定性变异系数为1.43%,...     

果园开沟施肥覆土机的设计与试验

【目的】针对我国林果施肥劳动强度大、施肥效率低的特点,设计一种果园开沟施肥覆土机,阐述了该设备的结构特点及工作原理.【方法】对影响施肥效果的各因素进行了正交试验.【结果】施肥量受开沟深度影响最大,受挤排肥铰龙转速影响次之,受机具前进速度影响最小;排肥均匀性变异系数受排肥铰龙转速影响最大,受开沟深度影响次之,受机具前进速度最小.【结论】当机具前进速度为1.5km/h,开沟深度为250mm,排肥铰龙转速为60r/min,施肥效果较好.     

马铃薯中耕施肥机的设计与试验

【目的】针对云南特殊地理环境特点,在满足马铃薯中耕、施肥农艺要求的前提下,设计了1种中耕施肥机,一次性完成马铃薯中耕施肥作业.【方法】利用三维软件Solidworks设计整机结构及主要部件,并用ANSYS软件对主要部件进行运动学分析;采用正交试验设计,对影响中耕施肥机的碎土率和除草率的因素进行分析,确定最优参数组合,并进行试验验证.【结果】各因素对碎土率的影响程度依次为:中耕深度>切入角>机器前进速度;各因素对除草率的影响程度依次为:切入角>中耕深度>机器前进速度.当中耕深度为12 cm,切入角为15°,机器前进速度为0.30 m/s时,施肥量均稳定在80%以上.【结论】该中耕施肥机作业性能好,能适应丘陵山地马铃薯中耕施肥作业,满足农艺要求.     

夹持输送式棉花拔秆机的设计与试验

【目的】为完成棉秆整株拔取,解决漏拔率、拔断率高等问题,实现棉秆循环利用,针对新疆机采棉种模式,设计了一种夹持输送式棉花拔秆机.【方法】以前进速度、拔秆角度、主动轮转速为影响因素,漏拔率和拔断率作为评价指标开展三因素三水平二次回归试验.通过田间试验找出最优结构与工作参数组合.【结果】优化后的最优工作参数组合为前进速度为2.0 km/h,拔秆角度为38.99°,主动轮转速281.24 r/min.通过大田试验得知,当机具前进速度为2.0 km/h、拔秆角度为40°、主动轮转速为280 r/min时,棉秆的拔断率为8.14%,棉秆漏拔率为8.02%.【结论】该夹持输送式棉花拔秆机拔断率低、漏拔率,理论值与试验值吻合较好,相对误差小于5%,参数优化模型合理.符合设计标准.     

农家肥抛撒机抛撒性能分析与试验

为研究究牵引式农家肥抛撒机性能,以自行研制新型抛撒机为对象,通过分析抛撒机工作原理和结构,建立农家肥抛撒过程运动方程。选取抛撒转速、行走速度和刮板间距为试验因素,以均匀度变异系数为试验指标作单因素和正交试验及响应曲面。结果表明,抛撒转速和行走速度对均匀度变异系数和撒肥幅宽影响较大,刮板间距在合理范围内对均匀度变异系数影响不显著,刮板间距合理范围为150~300 mm;当抛撒转速为365 r·min-1,行走速度为4.6 km·h-1,刮板间距为150 mm时,均匀度变异系数为22.6%,撒肥幅宽为2.26 m,此时撒肥幅宽满足设计要求且变异系数最小,研究结果可为农家肥抛撒机性能完善提供参考。     

自走式木薯茎叶青贮饲料收获机作业性能研究

木薯茎叶具有重要的青贮饲料价值，为了解决目前木薯茎叶青贮饲料机械化收获水平低问题，针对4JMG-190型自走式木薯茎叶青贮饲料收获机的田间作业性能进行研究。采用二元二次回归正交旋转组合设计方法，建立了圆盘割刀转速和前进速度与损失率和破头率的回归方程，方差分析结果表明圆盘割刀转速和前进速度对损失率和破头率具有极显著影响，确定了最低损失率参数组合条件为圆盘割刀转速为500 r·min^-1，前进速度为2.6 km·h^-1，在此条件下，理论损失率为10.04%，理论破头率为6.19%。通过验证试验对最低损失率参数组合进行检验，结果表明，损失率和破头率实际值与理论值的相对误差都在5%以内，优化结果可靠。该收获机满足木薯茎叶青贮饲料机械化收获作业要求，最低损失率参数组合可为其田间作业参数提供参考。     

氧化钙法去除生物燃油生产废水中硫酸根工艺参数优化

为去除生物燃油生产废水中硫酸根,实现废水资源化利用。通过氧化钙沉淀法去除硫酸根离子并优化工艺参数。单因素试验确定脱硫最佳钙/硫物质的量比为1.6.1,硫酸根离子去除率可达95.52%。运用DesignExpert 8.06软件,设计二次正交旋转中心组合试验优化脱硫工艺参数,经模型拟合和方差检验验证,结果表明,最优脱硫工艺条件为温度30~50℃,转速190~210 r·min~(-1),时间3 h。氧化钙沉淀法可有效去除生物燃油废水中硫酸盐,为其厌氧发酵使用提供合理脱硫方案。     

再生稻气送式双侧施肥装置的设计与试验研究

为解决再生稻追肥的施肥不均和施肥量调节不准问题,设计了一种再生稻气送式双侧施肥装置。利用三因素二次回归旋转组合试验研究排肥轴转速、槽轮工作长度、分肥器角度对施肥性能的影响,并建立了总排肥量稳定性变异系数、各行排肥量一致性变异系数的回归数学模型。结果表明,影响总排肥量稳定性变异系数的顺序为排肥轴转速、槽轮工作长度、分肥器角度;影响各行排肥量一致性变异系数的顺序为排肥轴转速、分肥器角度、槽轮工作长度;通过Design-Expert 8.0分析得出影响施肥装置排肥性能主要因素最佳参数组合：排肥轴转速16 r·min-1,槽轮工作长度22 mm,分肥器角度114°,此时总排肥量稳定性变异系数为1%,各行排肥量一致性变异系数为2.45%。该施肥装置满足再生稻追肥要求,施肥性能较好。     

鲜食玉米果穗收获机茎叶除杂装置设计

为解决鲜食玉米果穗收获中茎叶杂质较多问题,设计一种鲜食玉米茎叶除杂装置。确定关键部件主要结构和工作参数,阐述茎叶除杂装置总体结构及工作原理。通过分析果穗除杂装置清选除杂过程,确定影响其作业效果主要因素及其取值范围。以风机转速、动定刀重叠长度和物料输送速度为试验因素,以果穗含杂率和粉碎长度合格率为评价指标,得到不同条件下除杂装置结构参数与运动参数优化组合。结果表明,鲜食玉米茎叶除杂装置风机转速1 956～1 998 r·min~(-1)、动定刀重叠长度26.90～29.92 mm、物料输送速度0.59～0.83 m·s~(-1)时,相对应试验指标果穗含杂率为0.56%～0.59%、粉碎长度合格率为88.59%～89.27%,为鲜食玉米果穗收获机茎叶除杂装置设计生产提供理论指导。     

基于Pro/E及ADAMS液态施肥机扎穴机构的设计与仿真

为了达到液态施肥机高速作业的目标,试验设计了一种运动平稳的椭圆齿轮行星系作为液态施肥机的扎穴机构。为满足喷肥针垂直入土、出土时扎穴深度120~150 mm的工作要求,设计参数为:椭圆齿轮长半轴29.364 mm、齿数23、短半轴与长半轴比0.958,正圆齿轮半径25 mm。应用三维造型设计软件Pro/E,绘制机构各零部件模型并装配,通过改变保存文件的类型实现Pro/E与ADAMS数据交换。在ADAMS中建立机构虚拟样机和运动学仿真,得到扎穴机构针尖的运动轨迹并进行分析。结果表明,应用虚拟样机技术可以实现扎穴机构的快速设计、准确分析,提高了设计速度,减少了设计成本。     

铲筛式农田石块捡拾收集机仿真与试验

针对农田表层土壤中含有较多石块容易造成水土肥流失,影响作物生长以及降低触土农业机械使用寿命的问题,设计一种铲筛式农田石块捡拾收集机,捡拾并收集土壤表层0~350 mm深度范围内的石块,应用离散元法和田间试验对机具工作参数进行优化。采用EDEM软件对输送分离筛与石土混合物的相互作用过程进行数值模拟,设计Box-Behnken仿真试验研究输送分离筛的3个工作参数(线速度、振幅和振频)对石土筛分、输送过程的影响,并以收集箱内石土混合物的含土率为评价指标,对输送分离筛的工作参数进行优化;以仿真优化的工作参数进行田间试验,验证机具的作业性能,并将仿真优化结果与田间试验结果进行比较。结果表明:1)振幅、线速度和振频对含土率影响显著,含土率随线速度增大而增大,随振幅和振频增大而减小,线速度与振幅对含土率具有显著的交互影响作用,三者对含土率的影响依次减弱;最优参数组合为,线速度1.6 m/s、振幅35.5 mm、振频10.67 Hz,该条件下仿真试验的含土率为7.17%;2)最优参数组合下田间试验的含土率为10.73%,与同条件下仿真试验结果差异较小,说明仿真优化的工作参数准确、可靠;田间试验的石块漏捡率为4.86%,符合相关标准的规定。     

农田残膜机械回收膜土分离装置设计与试验

在我国南方农田残膜回收作业过程中,因土壤粘性强导致残膜夹带土壤多,残膜极易缠绕在机具上,影响机具正常工作。针对该问题设计了一种膜土分离装置,该装置主要由挑膜弹齿、滚筒和凸轮压板机构组成,可在挑膜过程中去除膜上表层土壤并在送膜过程中去除膜下土壤,通过试验分析得到影响膜土分离的主要因素为机具前进速度、挑膜转速和滚筒安装倾角。确定以上述三个因素为试验因素,以含土率和缠膜率为响应值,进行三因素三水平响应面试验。利用Desige-Expert软件建立各因素与缠膜率、含土率的回归模型,分析各因素对回收效率的影响,结果表明,各因素对含土率的显著性顺序为：机具前进速度＞挑膜转速＞滚筒安装倾角;对缠膜率的显著性顺序为：滚筒安装倾角＞挑膜转速＞机具前进速度;同时,对试验因素进行优化,得到因素的最佳组合为：机具前进速度为1.12 m·s^-1 ,挑膜转速为92.00 r·min-1,滚筒安装倾角为17.00°,此时的含土率为13.00%,缠膜率为1.70%。通过土槽模拟试验,设置上述最佳工作参数组合,得到含土率为13.45%,缠膜率为1.78%,验证结果与模型优化结果相对误差都小于5%。该膜土分离装置可以解决南方粘性土壤膜土分离困难、残膜率高的问题,为后续膜土分离装置及残膜回收机的设计与优化提供参考。     

饲用苎麻收获机切碎系统设计与试验

为解决饲用苎麻收获机工作中纤维缠绕切碎系统以及喂料不均匀导致标准草长率达不到国家标准的问题,设计了一种喂料间隙自适应的饲用苎麻收获机切碎系统,由喂入压辊部件和切碎部件组成。该切碎系统的喂入压辊部件采用浮动压辊实现喂料间隙随喂入量变化自适应调节,饲用苎麻在喂入压辊部件的夹持推送作用下,由高速旋转的平板型滚刀式切碎器（动刀）切碎。分析得到了影响标准草长率的主要因素有喂入压辊转速、切碎器转速、动定刀间隙。试制了切碎系统性能考核试验台并进行了多因素二次旋转正交组合试验。结果表明,切碎系统的最优工作参数组合为喂入压辊转速 159.16 r·min-1、切碎器转速 848.11 r·min-1、动定刀间隙 0.65 mm。优化模型与验证试验所得的标准草长率分别为 93.18%、92.96%,二者的相对偏差为 0.24%,满足饲用苎麻收获机作业要求。