马铃薯仿生挖掘铲片的设计与仿真

据蝼蛄前足胫节爪趾第1趾的体视显微镜照片设计了马铃薯挖掘机挖掘铲铲片,为马铃薯挖掘机提供了一种减阻效率较高的挖掘铲。应用AutoCAD软件获取爪趾外侧曲线和内侧曲线的轮廓点,并将点坐标值数据使用LIST命令导出,并借助EXCEL软件多项式拟合法对爪趾的侧面轮廓线进行拟合,在拟合多项式的基础上在Solidworks软件中进行仿生铲片的建模,最后应用LS-DYNA软件仿真模拟普通铲片与仿生铲片挖削土壤的过程,并测定两种铲片的土壤阻力。仿真结果表明,仿生铲片较普通铲片土壤阻力减小近61%。所设计的仿生挖掘铲片为马铃薯挖掘机挖掘铲减阻技术要求提供了一种解决思路,且结构新颖。     

基于LS-DYNA三七挖掘铲仿真分析及试验

为解决三七收获过程中挖掘阻力过大问题,需深入研究挖掘铲三向阻力变化规律.采用Mohr-Coulomb屈服准则构建土壤有限元模型,建立挖掘铲力学模型,设计挖掘铲参数.运用LS-DYNA获取挖掘铲作用过程中三向阻力与土壤破碎形态开展土槽试验,以此验证仿真结果.结果表明,挖掘铲作业过程中X向阻力最大;Y向阻力与挖掘距离正相关;Z向阻力最小.仿真数据与试验数据规律一致,相对误差8.91％,仿真模型准确.     

基于计算机模拟的挖掘铲参数优化与试验分析

针对马铃薯机械化收获中挖掘作业所面对的技术难题和技术关键,采用VB程序语言建立挖掘部件 数学模型,利用计算机辅助分析(CAA)的设计思想和手段来开发新部件,对挖掘机构进行运动分析、参数优化和 性能分析;从工作环境参数、运动参数和结构参数等方面研究了影响挖掘铲挖掘性能的主要因素及对挖掘阻力 的综合影响,由计算机模拟试验结果与田间试验结果的对比表明:挖净率提高3％-5％,伤薯率降低1．5％- 2％。农机CAA过程解决了农机部件设计过程复杂、参数计算繁琐、试验条件受气候、土质和种植习惯影响等问 题,具备一定的实用性,可用于马铃薯收获机上挖掘铲的设计和改进。     

太子参联合收获机挖掘铲的设计与试验

【目的】对太子参联合收获机挖掘铲进行理论计算,解决根茎类收获机挖掘铲在工作中普遍存在的阻力大、易壅土的问题.【方法】采用EDEM软件结合三因素三水平正交设计,选取最优参数组合,对仿真结果最大阻力值与土槽试验得到的最大阻力值进行对比.【结果】EDEM仿真得出的结果,经正交试验得到挖掘铲最佳工作参数组合为:工作速度0.8 m/s,入土深度200 mm,入土角度20°时,工作性能较优异.在该参数组合下,土槽试验表明挖掘铲工作阻力与仿真结果相差16.8%.【结论】采用EDEM对挖掘铲的仿真分析得出最佳的工作参数组合,通过土槽试验验证了仿真结果的可靠性,研究结果可为相关根茎类收获机挖掘铲的设计提供参考.     

振动式阶梯铲状马铃薯挖掘机作业性能试验

为获得振动式阶梯铲状马铃薯挖掘机最佳作业参数,依据振动减阻收获机理,通过改变影响振动式阶梯铲状马铃薯挖掘机收获作业性能指标的4个主要作业参数：整机前进速度、挖掘深度、挖掘铲长度、曲柄偏心距,以挖掘机损失率、明薯率及伤薯率为评价指标进行马铃薯挖掘性能试验。结合正交试验研究,应用综合评分法得出了振动式阶梯铲状马铃薯挖掘机作业时各参数的最优组合,即：整机前进速度为0.55 m·s^-1、挖掘深度为210 mm 、挖掘铲长度205 mm、曲柄偏心距为6 mm。按照该最优组合作业参数进行试验验证,结果表明,该马铃薯挖掘机明薯率为97.6%、伤薯为3.9%、损失率为3.5%,符合马铃薯收获机质量评价技术规范要求。     

根茎类中药材仿生挖掘铲的设计与试验

【目的】针对挖掘阻力制约根茎类中药材收获机械发展这一问题。【方法】基于蝼蛄前足趾构型,设计了一种仿生挖掘铲。通过CAXA软件获取前足爪趾轮廓曲线,利用MATLAB进行轮廓曲线的提取,并借助EXCEL得到拟合曲线方程;根据轮廓曲线在SolidWorks建模软件中建立仿生挖掘铲模型,采用ANSYS Workbench软件对挖掘铲进行应力应变分析;最后通过土槽和田间试验检测挖掘铲减阻效果和挖掘性能。【结果】仿真结果表明,仿生挖掘铲强度能达到使用性能要求;环形土槽试验表明,仿生挖掘铲相较于平面铲具有一定的减阻功效;田间试验表明,仿生挖掘铲具有良好的挖掘效果。【结论】在铲面末端高度100mm到160mm的范围内,仿生铲所受阻力均小于平面铲,该研究能为根茎类药材收获机减阻降耗提供理论参考和设计依据。     

黄芪振动挖掘机工作参数的优化与试验

针对现有中药材挖掘机在挖掘黄芪时出现分离效率低、损伤率较高等问题,对典型中药材振动挖掘机的工作参数进行优化,使其满足黄芪挖掘作业。对其振动机构进行运动分析,通过Mathlab优化工具箱对振动机构的核心参数进行优化。基于Box-Behnken试验设计法以牵引速度、挖掘铲振动频率和铲面倾角为影响因素,以明茎率为主要指标,兼顾伤茎率进行参数优化。结果表明:当整机牵引速度为0.64m/s,挖掘铲振动频率为8 Hz,铲面倾角为15°时,明茎率为95.62%、伤茎率0.73%。田间试验结果表明:同等条件下,明茎率为93.62%、伤茎率0.82%;整机运行平稳可靠。优化的振动挖掘机满足黄芪挖掘农艺要求。     

振动挖掘式马铃薯收获机设计与试验(英文)

为进一步解决我国丘陵山区马铃薯机械化收获问题,依据振动减阻收获机理,设计了一种与手扶拖拉机配套使用的振动挖掘式马铃薯收获机。对该收获机振动挖掘装置作业机理和振动铲运动学、动力学特性进行了研究分析,并确定了振动铲相关结构和工作参数。以机组前进速度、振动铲振频、振动铲振幅为试验因素,伤薯率和明薯率为试验指标进行了三元二次正交旋转组合试验。运用数据处理软件对回归方程进行了显著性分析,并建立了各试验因素与指标之间的数学模型。优化得出最佳因素组合为:机组前进速度0.85 m/s、振动铲振频12 Hz、振动铲振幅14.5 mm、伤薯率1.21%、明薯率98.51%。最佳参数组合下的验证试验结果表明:平均伤薯率1.28%、平均明薯率98.48%,作业性能符合马铃薯收获要求。     

4U-1400FD型马铃薯联合收获机挖掘铲的参数优化

对4U-1400FD型马铃薯联合收获机的挖掘铲建立牵引阻力的数学模型,在此模型下分析挖掘铲的铲面倾角、作业速度、挖掘深度、铲体长度等因素对挖掘铲牵引阻力的影响.结果表明:挖掘铲参数的最佳组合为铲面倾角20°,铲体长度470 mm,铲宽1 400mm.通过田间试验,该挖掘铲的性能符合规定的指标.     

栅条式马铃薯挖掘铲的设计与试验研究

针对现有马铃薯挖掘机作业阻力大、挖掘铲土薯分离能力差等问题,设计了栅条式马铃薯挖掘铲,通过三因素二次正交旋转回归试验,分析了铲面倾角、挖掘铲长度、栅条间距对挖掘阻力的影响,得出挖掘阻力与影响因素的回归模型.结果表明:挖掘阻力最小时的最佳参数是挖掘铲长度为48.13cm,栅条间距为5.37cm,铲面倾角为30.3°;影响挖掘阻力的因子由主到次为:铲面倾角、挖掘铲长度、栅条间距.     

烟兜挖掘装置的运动学分析与试验

针对丘陵山区烟叶收获后根系去除作业劳动强度大,机械化效率低的问题,结合液压回路设计了一种烟兜挖掘装置.以烟兜挖掘机构为研究对象,根据其结构特点,将烟兜挖掘过程分为伸出、保持、收回3个阶段,建立了运动学姿态状态空间,并对铲刀的运动状态进行了运动学理论分析,得出了液压缸活塞杆的伸出运动速度对挖掘深度的影响有显著作用.利用三维建模技术及虚拟样机仿真技术对该机构的运动状态进行了数值分析,验证了挖掘铲在微耕机前进速度以及伸出姿态时间、保持姿态时间、收回姿态时间一定的条件下,挖掘深度随活塞杆伸出速度增大而增大的关系,同时也验证了活塞杆伸出速度与挖掘铲水平位移无明显关系.为了验证理论、仿真分析的准确性和该装置的性能,在西南大学烟草种植实践基地进行了田间试验,将田间试验结果与仿真数据进行对比,挖掘深度的相对误差在7%～12%之间,表明了理论、仿真分析的正确性以及该装置能基本满足挖掘性能要求.     

大红萝卜收获机挖掘铲的设计及力学分析

为解决东北大红萝卜收获机械化较低,收获速度较慢,劳动强度大等突出问题,采用数理统计方法对大红萝卜的自然生长特性进行分析,得到了大红萝卜的直径、质量、食用根长度、食用根土下埋藏深度的分布区间等相关数据,为大红萝卜收获机设计提供了必要的理论依据。对大红萝卜收获机的挖掘机构进行了分析,建立了挖掘铲的力学模型,得到了挖掘摩擦力、挖掘阻力随挖掘铲铲面倾角变化的关系曲线图,为挖掘铲的铲面倾角设计提供了理论依据。从挖掘铲铲柄间距、挖掘铲长度、入土深度、铲面宽度、铲刃角等角度对挖掘铲结构进行了分析与设计,为大红萝卜收获机研制进行了技术储备。     

甘薯收获机的有限元分析

为了清晰地反映挖掘铲在使用过程中受到应力其内部结构的变化,采用ANSYS的有限元法,对挖掘铲进行了详细的有限元分析。经分析,在选用Q235A材料的情况下能够达到甘薯收获机工作所需强度,结构设计可行且合理。采用平面铲,挖掘能力强且减少挖掘阻力；采用偏心振动装置,分离能力强且破皮率低。在甘薯收获方面,不仅能大大提高收获效率,还可以使收获的甘薯干净完整。     

马铃薯二阶凸面挖掘铲的设计与研究

挖掘铲作为马铃薯收获机的核心部件,其参数与铲体机构设计不合理会直接导致马铃薯在收获时产生壅土和伤薯问题,针对该问题设计出一种二阶凸面挖掘铲。通过对挖掘铲建立阻力模型,分析确定挖掘铲主要参数:宽度为100 mm、铲刃倾角为50°、铲面倾角为20°、铲的总体长度为350 mm、挖掘深度为186 mm。对设计的挖掘铲与三角平面挖掘铲进行有限元分析对比与试验验证,结果可知,该设计能够有效解决壅土和伤薯问题。     

甘薯收获机挖掘铲的有限元分析

为了清晰地反映挖掘铲在使用过程中受到应力其内部结构的变化,采用ANSYS的有限元法,对挖掘铲进行了详细的有限元分析。结果表明,在选用Q235A材料的情况下能够达到甘薯收获机工作所需强度,结构设计可行且合理。采用平面铲,挖掘能力强且减少挖掘阻力;采用偏心振动装置,分离能力强且破皮率低。在甘薯收获方面,不仅能大大提高收获效率,还可以使收获的甘薯干净完整。     

翼铲式马铃薯挖掘铲有限元分析与试验

为提高丘陵山地及小地块的马铃薯收获效率,设计了一种结构轻便、碎土性能良好与手扶拖拉机相配套的翼铲式马铃薯挖掘铲,应用Pro/E软件创建翼铲三维模型,通过ANSYS进行有限元分析,并开展了田间试验.结果表明:翼铲安全系数为3.745,满足预期设计要求;田间试验结果表明,薯、土分离效果好,明薯率为97.5%,伤薯率为1.5%,技术指标符合马铃薯收获规范要求.     

2种马铃薯挖掘铲的对比分析

马铃薯挖掘机挖掘铲的结构直接影响着挖掘机的入土性能、碎土性能、动力性及刚度,在含水率约为12.6%的黄绵土中对三角形平面铲和栅条式挖掘铲的入土性能和碎土性能等方面进行对比分析.结果表明:栅条式挖掘铲挖掘效果优于三角形平面铲,动力性能好;且栅条式挖掘铲的栅条对土壤有拱碎作用,能够减少进入分离装置的土壤量,有利于土薯分离.     

黄芪收获机三角平面铲不同倾角挖掘特性研究

针对黄芪收获机收获黄芪时三角平面铲挖掘效果不佳且易损坏问题,采用离散元法和有限元法,以土壤宏观和微观扰动、三角平面铲应力应变为指标,研究不同倾角三角平面铲作业过程,结合分析结果选适宜黄芪收获作业的三角平面铲倾角,开展田间验证试验.离散元与有限元仿真结果表明,①三角平面铲倾角越大,对土壤抬升距离越大,纵向土壤扰动越大,应力越大,应变越大,变形量越大;②倾角为25°时,土壤宏观和微观扰动、三角平面铲应力应变综合结果最优,所标记4种土壤颗粒X轴平均坐标值变化量分别为102.3、119.6、139.8和121.7 mm,y轴平均坐标值变化量分别为158.6、154.6、141.5和153.8 mm,最大移动距离平均值为345.8 mm,最大变形为1.59 mm,最大应力为353.68 MPa,应变为1.798×10-3 mm· mm-1.田间验证试验结果表明,三角平面铲综合结果最优倾角25°作业时,黄芪平均挖净率为97.54％,平均损伤率为1.77％,符合根茎类中药材收获机质量评价技术规范要求,研究可为黄芪等长根茎类中药材收获机设计与试验提供参考.     

基于EEPA接触模型的土壤耕作特性模拟及颗粒球型影响分析

采用EEPA(Edinburgh elssto-plastic adhesion)接触模型模拟土壤耕作特性,探究颗粒球型对土壤离散元模型仿真精度及计算效率的影响。测定了室内土槽土壤的静态堆积角、轴向压力、耕作阻力、耕作堆积角等土壤特性参数,确定并优化了单球土槽土壤离散元模型仿真参数。建立土槽土壤-挖掘犁铲离散元耦合仿真模型并进行仿真参数验证,耕作阻力模拟值与实测值误差为1.70%。以13 mm为等效粒径确定了单球、双球、三球、四球等4种土壤颗粒的外形尺寸,采用单球、单球变粒径、双球、三球、四球、多球混合等填充方式建立了6种虚拟土槽,以耕作阻力、耕作堆积角、仿真时间为试验指标开展挖掘犁铲耕作过程仿真试验。试验结果表明:6种虚拟土槽的耕作阻力模拟值与实测值相对误差均小于8%,能够满足耕作阻力模拟要求;耕作堆积角模拟值与实测值相对误差为2.32%~20.32%,单球变粒径、四球、多球混合等虚拟土槽耕作堆积角相对误差均小于10%;单球土槽挖掘犁铲耕作仿真时间约为80.44 min,受土壤颗粒填充数量、接触关系及颗粒球型等因素影响,其他填充条件下仿真时间均有显著增加。综合考虑仿真精度及计算效率,土壤耕作阻力模拟时虚拟土槽宜采用单球颗粒填充方式,耕作堆积角模拟时虚拟土槽宜采用四球或多球混合填充方式建立。该研究为土壤-机具互作离散元仿真的建模,EEPA接触模型的参数选择,颗粒球型及填充方法的确定提供了依据和参考。     

垄膜种植残膜回收机边膜铲的设计与试验

针对垄膜种植作物收获后的垄侧边膜回收时因其风化且与覆土粘连,捡拾难度大易遗漏,严重降低了残膜回收率的问题,设计了一种边膜铲。采用犁体曲面的水平元线设计法进行设计计算,建立三维结构模型并做仿真分析,加工边膜铲进行了田间试验。仿真结果表明边膜铲的结构设计及材料选型均满足要求,田间试验结果表明边膜铲可将覆盖在边膜上的土翻起,实现膜土分离。此边膜铲可有效协助捡拾机构完成边膜的捡拾,提高了整机残膜回收率。