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。     

果园割草机器人甩刀设计与分析

果园割草机器人的除草性能与草的物理特性以及甩刀的设计参数紧密相关，结合柑橘果园杂草种类情况及其物理特性，基于Y型甩刀式割草机构设计一种果园割草机器人。运用D-H法建立甩刀切割单个茎秆的运动学模型，模型分析表明，在不出现缠草的条件下，甩刀轴转速1 500 r/min时在最优切割位内对单根杂草茎秆的碰撞力为74.25 N。刀片的切割轨迹分析表明，设计的Y型甩刀刀片切向速度与前进速度的比值λ>1时，割草机器人能有效地进行割草作业。割草机器人实地割草试验结果表明，刀片座间距43 mm、刀轴转速1 500 r/min、前进速度1.0 m/s时，重割率最小。     

双立轴烟秆切割机构的设计与试验

设计了一种适合烟秆切割的双立轴圆盘式切割机构。在自制的烟秆切割试验台上,对切割速度、装置的前进速度、主从切割刀片的径向重叠量等进行了单因素试验和多因素正交试验。单因素试验结果表明,在切割速度350 r/min时,功耗为1 718.8 W,切断率为94.33%;在主从切割刀片的径向重叠量为15 mm时,功耗为1 500.73 W,切断率为95.6%;在装置的前进速度为0.6 m/s时,功耗为1 608.13 W,切断率为96.83%。正交试验结果表明,当切割速度为300 r/min,主从切割刀片的径向重叠量为15 mm,装置前进速度0.6 m/s时,功耗为1 480.26 W,切断率为97.21%。     

油菜收获圆盘式切割器的设计与性能试验

为了寻求减少油菜联合收获机割台损失的途径,设计了一种适应油菜收获的圆盘式切割器。利用摆锤冲击试验机,研究单株油菜的生物物理特性,得出适合油菜切割的高度为200～400 mm。运用自制的自走式切割试验装置,对影响切割功耗和落粒损失的切割速度、切割高度、刀盘倾角等进行了单因素和多因素正交试验。单因素试验结果表明,在切割转速700 r/min,切割高度300 mm,刀盘切割倾角10°时,其切割功耗为30.19 W,落粒损失为1 162粒。正交试验结果表明,切割转速750 r/min,切割高度250 mm,刀盘切割倾角10°,装置前进速度0.4 m/s,刀片6片为最佳参数,与正交5号试验相近,其切割功耗36.39 W,落粒损失895粒。     

油菜收获圆盘式切割器的设计与性能试验

为了寻求减少油菜联合收获机割台损失的途径,设计了一种适应油菜收获的圆盘式切割器。利用摆锤冲击试验机,研究单株油菜的生物物理特性,得出适合油菜切割的高度为200~400 mm。运用自制的自走式切割试验装置,对影响切割功耗和落粒损失的切割速度、切割高度、刀盘倾角等进行了单因素和多因素正交试验。单因素试验结果表明,在切割转速700 r/min,切割高度300 mm,刀盘切割倾角10°时,其切割功耗为30.19 W,落粒损失为1 162粒。正交试验结果表明,切割转速750 r/min,切割高度250 mm,刀盘切割倾角10°,装置前进速度0.4 m/s,刀片6片为最佳参数,与正交5号试验相近,其切割功耗36.39 W,落粒损失895粒。     

烟秆切割力影响因素试验研究

为了解影响烟秆切割力大小的因素,自制夹具,在万能试验机上对烟秆试样进行了单因素和多因素切割力测试。单因素试验结果表明：无论采用光刀片还是锯齿形刀片,以滑切方式切割的切割力最小;光刀片和锯齿形刀片滑切的切割力都与切割速度呈负相关,与切割角度和试样直径呈正相关。多因素试验结果表明：影响烟秆切割力的因素由大到小依次为切割速度、切割方式、切割角度、试样直径、切割刀片形式;最佳切割方案为滑切,切割速度为300 mm/s,切割刀片为光刀,切割角度为0°,试样直径为26.5 mm。     

籽瓜收获机割台去草秧装置的设计与试验

【目的】为解决籽瓜收获机械去草秧装置清草效果差,瓜籽含杂率高的问题,设计了一种适用于自走式籽瓜联合收获机的去草秧装置.【方法】阐述了该装置的工作原理和组成结构,并对关键部件打草辊、割刀机构、清草辊的工作参数进行设计与分析.【结果】通过对打草辊打断草秧的力学分析,确定打草辊转速为385 r/min;通过对割刀切割草秧的力学和运动学分析,确定了动刀片切割速度为0.6 m/s;通过对清草辊清草状态的力学分析,确定了清草辊转速为405 r/min;当打草辊转速为385 r/min,割刀动刀片切割速度为0.6 m/s,清草辊转速为405 r/min时,收获机瓜籽含杂率为12.31%.【结论】该去草秧装置结构简单、性能稳定,对自走式籽瓜联合收获机去草秧装置的发展有借鉴作用.     

旋耕机故障的诊断与排除

1.旋耕面负荷过大 原因：耕深过度,土壤黏重、过硬。排除：可减少耕深,降低机组前进的速度和犁刀的转速。 2.旋耕机工作时跳动原因：土壤坚硬或刀片安装不正确。排除：降低机组前进速度和犁刀转速,并正确安装刀片。     

棉秆切碎还田装置的设计与试验

为南方小面积田块棉秆切碎还田机设计了棉秆切碎还田装置。该装置由切割装置、扶秆装置、除茬装置组成,棉秆由扶秆装置喂入,从上至下依次被切断、除茬。将该装置挂接在土槽试验机上,对影响棉秆切割长度合格率、功耗和除茬率的主要因素,即机具前进速度、锯盘转速和导向槽口宽度进行了单因素试验和回归正交试验。结果表明:影响合格率与除茬率的因素大小依次为机具前进速度、锯盘转速、导向槽口宽度;影响功耗的因素大小依次是锯盘转速、机具前进速度、导向槽口宽度。利用规划求解进行参数优化,在棉杆长度合格率与除茬率分别不低于85%和90%的情况下,锯盘转速为860 r/min,机具前进速度为0.65 m/s,导向槽口宽度为60 mm时,功耗为5.91 k W。     

4SW-2.0型卧式割晒机的设计与试验

针对常规割晒机底盘低，立式割台侧向铺放的结构型式导致边行收获困难、割晒铺放质量不佳、机具通过性能较差等问题，设计了一款卧式割晒机，采用中间铺放的形式，传动系统利用液压马达驱动。整机结构主要由偏心式拨禾轮、悬挂升降装置、分禾装置、横向往复式切割器、横向螺旋输送滚筒、机架、传动系统和液压系统等组成。利用MATLAB编程绘制出不同机组前进速度和不同曲柄转速下的切割图，以铺放均匀度系数和割晒损失系数为试验指标，选取机组前进速度和主传动轴转速为试验因素，进行正交试验。结果表明，当机组前进速度为1.07 m/s、主传动轴转速为449 r/min时，割晒机达到最佳工作状态；在多次试验验证后，得到铺放均匀度系数平均值为1.08，割晒损失系数平均值为1.55。田间试验结果表明，该割晒机在正常工作状态下能一次性完成燕麦的切割、铺放作业，割茬整齐,输送流畅,铺放有序，可以满足后续晾晒和捡拾脱粒作业需求。     

基于Adams的甘蔗收割机切割器运动学仿真分析

为探究收割机切割器运动对甘蔗收割质量的影响,提高切割器的切割质量,研究了甘蔗收割机双圆盘切割器的运动学规律,推算出描述该运动规律的计算公式。通过公式计算,得出最佳参数匹配,利用pro/E建立甘蔗切割器三维实体模型,在Adams中进行运动学仿真,对刀刃上单点运动进行分析,得出了刀刃单点的位移、轨迹的运动规律图。结果表明,在不同前进速度、不同刀片数目的情况下,随着公式系数P的增加,甘蔗被重复切割次数会增加,通过合理选取系数,可以算出准确的刀盘转速以达到特定的切割效果。当系数P取1或2时,能够控制甘蔗被一刀或两刀切断,是比较理想的切割效果。     

甘蔗切割器不同形状刀片切割力的仿真分析

为了改善甘蔗切割器刀片切割甘蔗的质量及提高刀片的使用寿命,本文对单圆盘甘蔗切割器上采用的3种形状刀片建立切割器仿真模型,运用ANSYS有限元分析软件对刀片模型进行切割力仿真试验研究.以刀片节点变形量和应力值为判别指标,对试验数据进行处理、数理统计分析,建立影响刀片工作性能的多因素(刀片刃角、切割长度、节点位置)数学模型,在相同切割力作用下定性和定量分析不同形状刀片在不同位置下的变形量和应力值,通过优化分析,得出较优的形状刀片及结构参数.结果表明弯形刀片形状优于梯形和矩形刀片,机械强度较好,结构参数优化为刀片刃角15°,切割长度75mm,该研究结论对甘蔗收获机械的研发有重要的指导意义.     

凸圆弧形刀片切割性能研究

针对铡草机功耗大、生产率低、切割质量差等问题,利用9Z-4C型青贮铡草机搭建切割性能测试试验台,通过分析刀刃切割过程的受力确定刃倾角对切割性能的影响。以主轴转速、刃倾角和喂入量为试验因素进行单因素试验研究得到切割装置切割性能最佳取值范围：主轴转速600～700 r·min^-1、喂入量0.9～1.5 kg·s^-1、刃倾角60°～70°。以比功耗作为切割性能评价指标,通过Box-Behnken 响应面试验得出各因素对铡草机切割过程中对比功耗影响的主次顺序：主轴转速>喂入量>刃倾角;根据试验结果以比功耗最小为响应值,利用Design-Expery8.0.6软件分析出各因素对比功耗影响的最佳参数组合：主轴转速642 r·min^-1、喂入量为1.3 kg·s^-1、刃倾角63°,切割性能较优化前提高了14%。该结果可为铡草机切割装置的参数优化和结构改进提供依据。     

4SYT–0.8型自走式油菜苔收割机的设计

借鉴立式油菜割晒机的切割输送方式,研制了4SYT–0.8型自走式油菜苔收割机。油菜苔收割机主要由行走底盘、立式切割台、割台升降装置等组成。确定了切割割台、割台升降装置的结构参数、切割割台与机具前进速度相匹配的横向输送链拨齿线速度、切割器切割线速度等作业参数,作业时可根据菜苔切割高度要求调整切割器离地高度。试制样机在垄宽60 cm、行距40 cm、平均密度39.82万株/hm~2的单垄2行油菜菜苔种植地进行收割试验,结果表明:行驶速度为0.8 m/s、横向输送链拨齿线速度为1.12 m/s、切割器切割线速度为0.96 m/s时,对油菜苔的漏割率为0.8%,输送损失率为1.3%,作业质量可满足要求。     

基于机器人采摘的柑橘果柄切割力学特性研究

为了给柑橘采摘机器人切割装置设计提供依据,根据采摘时被切割果柄弯曲的工作状态,设计了果柄切割夹持试验架,对柑橘果柄进行了不同切割条件的切割试验。结果表明:切割过程中,柑橘果柄发生弯曲,随着滑切角增大,果柄产生的起始裂纹从外侧转移到内侧,同时果柄切口更光滑;切割速度、刀具形式和滑切角均显著影响柑橘果柄的切割力学参数;随着切割速度的增大,峰值切割力、切割功率和切割位移均先快速减小,然后缓慢减小;随着滑切角的增大,峰值切割力减小,但切割位移先减少后增大;当滑切角为0°时,相比平刀和齿刀,弧刀对柑橘果柄的峰值切割力和切割位移最少;采用平刀切割,滑切角不应太大,以免切割位移过大,降低采摘速度;使用齿刀切割,滑切角应大于30°,不但峰值切割力大大减小,而且切割位移增加也较小。     

往复式灌木切割器滑切角对灌木切割的影响

为了解往复式灌木切割器的滑切角对切割力的影响,在自制的往复式单刀切割试验台上,通过改变滑切角角度研究了滑切角与灌木最大切割力的关系,以及刀刃角和曲柄转速对滑切过程的影响.结果表明:1)往复式灌木切割器的滑切角适用范围为0°-10°.2)当滑切角较小时(≤10°),增大刀刃角有利于滑切过程并降低最大切割力.3)当滑切角较...     

宽皮柑橘剥皮机去顶环切装置的设计与试验

为了提高宽皮柑橘果皮剥净率,为宽皮柑橘剥皮机设计了去顶环切装置,以去除柑橘果柄部果皮并沿最大果径环切一周将果皮划破。该装置主要由机架、对心机构、去顶机构、环切机构组成。工作时,柑橘固定,去顶刀刃逐渐旋切嵌入果柄处果皮,切断果柄周围果皮及橘络,在柑橘顶部旋出一个圆形的切痕并夹持住顶部果皮,在刀具箱上行的过程中,在刀刃挤压力和摩擦力的作用下带走柑橘顶部果皮,实现去顶;环切压盘随着刀具箱的下行压紧去顶后的柑橘,环切压盘上的压盘尖刺嵌入柑橘橘皮并卡住柑橘,此时,一侧的环切刀随着对心轴的转动嵌入柑橘果皮中;电机启动,环切压盘带动柑橘做旋转运动,环切刀在柑橘径向形成一周划痕,实现环切。对影响去顶性能和环切性能的热蒸气时间和刀轴转速进行的单因素试验结果表明:在热蒸气时间90 s、刀轴转速120r/min时,柑橘去顶成功率和去顶损伤率分别为96.7%、4.2%,柑橘环切率和环切损伤率分别为97.5%、4.7%。     

螺旋式扶蔗器力学分析及试验研究

为了改善4ZZX–48型整秆式甘蔗收割机的扶蔗质量,设计加装了螺旋式扶蔗器。该扶蔗器由拣拾段和输送段2段组成,当螺旋滚筒转动时,螺旋形叶片的转动形成螺旋线,带动倒伏的甘蔗沿着螺旋线作上升运动,实现动力的传送,扶起甘蔗。对该机构进行的力学仿真结果表明,拣拾段甘蔗根部约束力矩最大,甘蔗被从顺倒伏到逆倒伏扶起过程中,螺旋叶片的轴向推力作用显著,在0.8 s时,有突变且达到最大值。甘蔗扶起性能试验结果表明,当扶蔗器拣拾段转速为90 r/min,安装角为5°时,分蔗效果好,扶起时间最短;至输送段,螺旋叶片轴向推力转换为提升力,甘蔗约束力矩减弱,无突变,平稳扶起甘蔗,但扶蔗器输送段转速过慢,螺旋叶片阻碍甘蔗上升,当转速为120 r/min时,对甘蔗的扶起效果最好。     

青饲料收获机切碎辊刀具的优化设计及试验

青饲料收获机切碎辊刀具的设计直接影响秸秆的切割质量。刀具与秸秆接触时的受力分析表明,切割力与秸秆的压应力有关,而压应力不仅与秸秆物理特性有关,也与刀刃的倾斜角有关。利用Ansys-Workbench有限元软件进行仿真分析,结果表明,当刀具材料为65Mn、刀具厚度为8 mm、刀尖倾斜角度为30°时,刀具的等效应力最小。以秸秆层厚度、刀具倾斜角、秸秆含水率为试验因素,以切割装置切割秸秆时的扭矩值为试验指标,通过正交试验及交互作用分析,确定了因素对指标影响的主次关系为：A2>C2>B2>A>BC>AC>C>B,当秸秆层厚度7.5 cm、刀具倾斜角度35°、秸秆含水率35%时,刀辊扭矩值最小。验证试验结果表明选取的较优参数组合真实可行。该研究为新型刀具及防堵刀辊的机理研究提供了理论和试验借鉴。