双边齐切式柑橘修剪机设计

针对当前柑橘果树一般采用交替结果模式从而需要对柑橘果树进行整行齐切的问题,设计了一种符合规范化果园修剪需要的空间可调双边齐切式柑橘修剪机。锯切台架试验表明,锯片转速为3 000 r/min、进给速度为0.6 m/s时,锯切能耗和修剪效果最佳。柑橘修剪机修剪宽度调节范围为1.6～2.4 m,修剪高度调节范围为2.0～2.5 m。功能展示表明,修剪机在不同修剪形状下进行齐切作业,修剪机最大漏割率为10.1%,最小漏割率为3.5%,修剪合格率高于88%,修剪树形和断面符合农艺要求。     

内充式三七精密排种器的设计

【目的】设计一种内充式三七精密排种器,为实现三七播种机械化提供支持。【方法】利用冲突解决原理对排种器关键部件进行设计,通过对排种器运动过程分析、理论计算和数值模拟,确定主要结构参数;利用EDEM离散元仿真软件,对排种器转速、导种槽倾角、凸包分布和种层高度进行单因素仿真试验,进一步确定各因素取值范围;以排种盘转速、导种槽倾角和种层高度为因素,以单粒率、漏充率和重充率为指标,进行二次回归正交旋转组合仿真试验,对排种器工作性能进行优化,并通过台架试验进行验证。【结果】影响单粒率的主次顺序为排种盘转速、种层高度和导种槽倾角;当排种盘转速为31.1~37.8 r/min,种层高度为46.6~58.2 mm,导种槽倾角为43.0°时,单粒率大于96.00%,漏充率小于2.50%;3组9次台架验证试验表明,排种器的充种单粒率平均值分别为96.67%,96.67%和96.33%,漏充率平均值分别为2.00%,2.33%和2.33%,重充率平均值分别为1.33%,1.00%和1.33%,台架验证试验结果与仿真试验结果一致。【结论】设计了内充式三七精密排种器,该排种器能满足三七播种的农艺要求。     

太阳能果树修枝锯的设计与试验

南疆地区果园一般为矮化密植种植模式,传统的果树修剪机修剪效率低、应用效果较差。针对这一现状,利用太阳能光伏发电原理,设计了一种能依靠太阳能提供电能的果树修枝装置。该装置由太阳能光伏发电系统和电动修枝锯装置组成,可在果园中移动使用。通过样机的切割试验,结果表明:该装置可切割直径≤50 mm的新鲜果树树枝,切割效果可以,满足南疆地区果园的作业要求;本装置结构简单,性能稳定可靠,能有效提高树枝修剪效率,且节能明显。     

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%,台架试验结果分别为341.32 g·s^-1和2.34%,满足藕田施肥农艺及供肥稳定性要求。该研究可为螺旋式供肥装置的设计优化及藕田机械化施肥提供参考。     

柑橘园仿形割草机切割器的设计与试验

针对山地柑橘园地形地貌复杂、一般刀盘难以作业的问题,设计了一种柑橘园仿形割草机切割器,该切割器采用让刀设计,具有避障功能,可降低障碍物对刀片的损害。通过理论分析和优化设计,建立甩刀对数螺线函数模型。通过台架试验和综合评分法分析得出切割器的最佳组合参数为：刀盘转速为1 900 r/min、刀刃长度为72 mm、刀片数量为4。试验结果显示,与正交试验组中最优值相比,切割器峰值扭矩降低0.38%,一次切割整齐率上升5.43%,所设计的柑橘园仿形割草机切割器满足山地柑橘果园的除草要求。     

基于DEM-MBD耦合的滚勺式精量穴播器成穴器运动参数优化

针对滚勺式精量穴播器固定成穴器成穴轨迹呈余摆线,余摆线过大造成撕膜和挑膜的问题,同时为降低株距的差异性,基于离散元法和多体动力学耦合方法对穴播器成穴器运动过程进行仿真分析。以牵引速度、牵引角度和穴播器质量为影响因素,以余摆线宽度、株距和播种深度为响应值,通过预试验和单因素试验确定各因素对响应值的影响规律,基于前期仿真试验结果开展多因素仿真试验获得最优参数组合,并通过田间试验验证最优结果的可靠性。结果表明：滚勺式精量穴播器成穴器运动的最优参数组合为,牵引速度523.43 mm/s、牵引角度21.9°、穴播器质量18.2 kg,此时株距为196.84 mm,余摆线宽度13.98 mm。以最优参数组合进行验证试验,株距为193.86 mm,相对误差1.51%;余摆线宽度13.28 mm,其相对误差4.39%。     

山地水平圆盘式排种器设计及EDEM仿真试验

为了提高西南丘陵地区玉米种植的机械化建设程度,改善山地玉米人工播种的劳动强度,提高播种效率,设计一种适用于小型玉米播种机的水平圆盘式精量排种器,为提高其排种效率和性能,对排种器的排种性能及结构参数进优化,并用EDEM软件进行仿真验证,设计3因素3水平正交试验并对试验结果进行方差分析,得出排种器的最佳性能组合参数。结果表明,当排种器动排种盘直径为200 mm,动排种盘厚度为10 mm,漏种孔弧长为15.0 mm时,排种性能达到最佳,其合格指数为98.78%。试验结果可为丘陵地区的水平圆盘式排种器研发设计提供参考。     

激光淬火工艺对小麦磨粉机磨辊表面硬度及磨损性能的影响

【目的】研究激光淬火后小麦磨粉机磨辊表面材料性能变化,解决磨辊磨损严重、使用寿命较短等问题。【方法】采用响应曲面的旋转二次组合设计原理,按照3因素5水平试验方法建立激光功率、光斑直径、扫描速度与磨辊材料表面硬度的数学模型,分析激光功率、光斑直径与扫描速度3因素及各因素间的交互作用对磨辊金属材料表面硬度的影响规律,找出最优的参数组合,探讨淬火后磨辊表面材料的磨损机理。【结果】激光功率、光斑直径与扫描速度对磨辊材料表面硬度影响显著;激光功率、光斑直径和扫描速度对磨辊材料表面硬度的影响依次由强到弱;最优工艺参数组合为激光功率190 W、光斑直径0.70 mm、扫描速度220 mm/s,该参数组合下得到的试样表面硬度为688.67 HV,比原始硬度提升了35%;经激光淬火最优参数组合处理的试样磨损质量损失约为未处理试样的7%;经激光淬火后的磨辊表面材料与小麦粉料间的摩擦磨损作用减弱,小麦粉料在试样表面产生的划痕较轻较短,沟槽更加浅窄。【结论】磨辊表面材料经激光淬火处理后其抗小麦粉料磨损性能明显增强。     

往复式葡萄叶幕修剪机液压系统仿真与试验

针对单臂篱架式葡萄栽培模式的架形顶端和两侧叶幕进行机械化修剪的生产需求,通过AMESim对往复式葡萄叶幕修剪机的液压系统进行了设计与建模,分析了叶幕顶端修剪装置垂直升降机构、叶幕幅宽修剪装置左右移动机构和液压马达的工作情况。仿真分析表明,往复式葡萄叶幕修剪机的垂直升降机构和左右移动机构位置调整响应快,液压马达工作稳定,液压系统技术合理。田间试验表明,当液压马达转速为500 r/min时,叶幕修剪幅宽内枝条漏剪率为5.9%,断口撕碎率为3.9%,验证了液压系统控制修剪机构作业的可靠性。     

基于CFD-DEM的排肥用波纹管结构优化设计与试验

为探究波纹管结构参数与输送均匀性的关系，获得最优参数组合以提高气力排肥均匀性。本文基于CFD-DEM耦合仿真技术构建了以排肥均匀性变异系数为响应值的二次响应面模型，在单因素试验的基础上采用BDD法研究了波纹管幅宽、波纹间距和波长之间交互作用对排肥均匀性的影响，并获得了波纹管的最佳参数组合，最后进行台架试验对仿真模型与优化结果进行验证。仿真试验结果表明，排肥均匀性变异系数随波长、幅宽、波纹间距的增加先减小后增加，波纹管结构参数对排肥均匀性的影响显著性顺序为幅宽>波长>波纹间距。波纹管最优结构参数为波长18.103 mm,波纹间距12.158 mm,幅宽8.863 mm,此时排肥均匀性变异系数为7.5%。单因素台架试验中尿素颗粒仿真预测值与台架实际值变化趋势一致，数值基本重合，最优参数组合波纹管排肥均匀性变异系数与仿真试验预测值相对误差的均值为5.84%,说明仿真模型精确可靠。复合肥颗粒变化趋势与尿素颗粒基本一致，说明仿真模型具有普适性。本研究可为波纹管的使用与优化提供参考。