铲筛激振式马铃薯挖掘机的设计与研究

针对我国丘陵山地作业大型机械不适宜、小型手扶类拖拉机动力不足的问题,以减阻和提高土薯分离效率为目标,设计了一种铲筛激振式马铃薯挖掘机。该机将挖掘铲后端设计成栅格状,分离筛各齿条倾角由内向外增大,增加了土薯分离面积;采用铰链四杆式摆动机构和组合式偏心轮,可实现挖掘铲倾角和振幅调整。田间试验表明,该机土薯分离效果良好,明薯率为96.2%,挖净率为97.8%,伤薯率低于3.9%;在前进速度为0.34 m/s情况下,无振动时的平均牵引阻力为1 498 N,而频率为14 Hz,振幅为4 mm和8 mm时的平均牵引阻力分别为1 204 N和995 N。研究表明,振动挖掘可以降低牵引阻力,提高土薯分离效率,所设计的挖掘机性能指标均满足作业要求。     

振动挖掘铲减阻数值模拟及参数优化

对小型振筛式马铃薯挖掘机振动挖掘铲的性能参数进行优化,借助Adams和Ls-Dyna相结合法模拟振动挖掘铲挖削土壤过程,据4因素3水平响应曲面法试验设计原理对影响挖掘铲挖削阻力的因素进行了多因素方差分析,并建立和优化了回归模型。结果表明:影响牵引阻力的因素由大到小依次为振动频率、牵引速率、入土角、振幅;当牵引速率为0.67m/s、振动频率13.77Hz、振动幅值11.93mm、入土角8.35°时,优化牵引阻力为1 449.59N。田间验证试验结果表明:试验阻力平均值与仿真结果误差5%,说明回归模型能较好的反映振动频率、牵引速率、入土角、振幅于牵引阻力之间的关系。     

北方旱地用行间振动深松机的设计与试验

深松作业在不大范围翻动土壤的前提下能有效改善土壤的多项理化性质,是实现耕作可持续发展的重要措施.针对一般深松机具结构不合理、作业时牵引阻力大的问题,设计了一种基于振动减阻原理的深松机,确定了深松铲、曲柄连杆机构、切茬圆盘刀、限深轮和机架等部件的主要结构参数.田间试验表明,该机设计合理,田间通过性强,在对北方玉米旱地进行30 cm耕深的深松时,相比无振动深松机具,机具的牵引阻力下降约21.24％,减阻效果明显.     

液压激振式马铃薯收获机挖掘装置的设计

在对振动速度变化成正弦曲线的挖掘铲进行运动学分析的基础上提出了振动挖掘铲的理想工作状态.应用动粘摩阻力模型对振动挖掘铲切入和提升阶段进行了动力学分析.在此基础上,以拖拉机液压输出作为动力源设计了一种液压激振式马铃薯收获机挖掘装置.应用SolidWorks和ADAMS软件建立了虚拟样机模型,在ADAMS中进行了虚拟试验.虚拟试验结果验证了设计的正确性,试验表明,设计的液压激振式马铃薯收获机挖掘装置具有振幅和频率调整方便的特点,在4～10 Hz范围内能较好的进行振动掘削,挖掘铲的平均牵引阻力为1.3～1.9 KN.     

凸圆滑切式减阻深松铲尖设计与试验

针对深松作业阻力大、功耗高的问题,基于滑切理论设计了1种具有凸圆弧形滑切刃的深松铲尖,建立了深松作业过程中,铲尖上表面滑切刃与土壤的切削模型,分析了刀片受力情况,并依据滑切产生因素,推导出刀片刃口曲线表达式。田间试验表明:拖拉机前进速度为4.1 km/h,深松铲耕作深度为250 mm时,凸圆弧形滑切刃深松铲牵引阻力较国标深松铲的牵引阻力平均下降12.08%,达到了降低深松作业阻力的目的。     

1SZ-180型偏心式振动深松机的设计与试验

设计一种偏心四杆机构式振动深松机,优化整机参数,并进行田间对比试验。结果表明,深松深度超过35 cm时,与非振动深松机相比,拖拉机滑转率减少23%~37%,振动深松可有效降低机具牵引阻力。     

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.     

4V-2B型薯类综合收获机

该机由山西省襄垣县华成机械制造有限公司(地址:襄垣县太行路93号,电话:0355-7292412)生产.该机由割秧机构、地轮、大梁、挖掘铲、输送链、清选筛、提升机构、储存箱、自卸装置等部件组成,配套动力为中型拖拉机,可一次完成割秧、挖掘、筛选、装箱、自卸等工序,工作时由动力输出轴带动割秧机,先将马铃薯秧割倒清除,由拖拉机牵引振动式挖掘铲将马铃薯挖掘,经输送链送入清选筛内,清选后的马铃薯由提升链送入储存箱内自卸,从而完成整套作业程序.     

深松机具与耕作阻力

本文分析了影响深松机具牵引阻力的因素。深松作业的牵引阻力与作业速度的平方以及松土深度成正比。铲头形状影响切土、碎土阻力,铲柄形状影响土壤惯性阻力、土壤与铲柄的摩擦阻力及碎土阻力。在粘土地上,园孤形铲柄较前倾直线形铲柄的牵引阻力小,但在沙壤土中,则前倾45度的直线形铲柄较园孤形铲柄的牵引阻力小。因此,应根据土壤类型合理选用深松部件的形状以减小牵引阻力。     

葡萄开沟施肥机的设计与试验

新疆葡萄种植采用矮、密的种植模式,一些地区葡萄使用搭棚种植的方法,这就要求施肥机和牵引驱动拖拉机必须适应在狭小的空间下作业的条件.针对这一农艺要求,研制了一种集开沟与施肥一体的葡萄施肥机具,该机具由功率为40.4 kW的拖拉机牵引.通过田间生产性试验证明,开沟施肥深度和施肥量可以调整,在最大开沟深度为40 cm时,作业速度可以达到30 m/min,作业时肥箱撒肥口和施肥铲未发生堵塞现象,开沟施肥后,覆土挡板将沟两侧的土壤推挤成均匀的土垄,作业性能稳定,可提高劳动效率,满足葡萄种植生产需要.     

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。     

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.     

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.     

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.     

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。     

基于EDEM的双翼式深松铲设计与仿真试验

设计了一种由铲柄、铲翼及铲尖组成的双翼式深松铲,建立了基于EDEM离散元仿真模型,分析确定了双翼式深松铲主要工作参数及结构参数并进行仿真试验.结果表明,在试验范围内,双翼式深松铲耕作阻力F随铲翼翻土角γ及起土角α增大而增小,随耕作速度v先减小后增大.当双翼式深松铲铲翼翻土角γ取30°、起土角α取30°、耕作速度v取0.75 m/s时,双翼式深松铲耕作阻力F最小.土槽试验结果表明,双翼式深松铲作业时,土壤沿铲翼后部自动向内及后方迁移,土壤原地翻转,不堆积在侧边地表且两侧扰动小.     

双翼式深松铲的仿生设计及其离散元分析

深松铲是保护性耕作中进行深松的主要工具,其品质直接影响深松的效果.在对双翼式深松铲改型设计的基础上,应用仿生技术研究成果设计出仿生深松铲,并通过Pro/E软件对改型深松铲和仿生深松铲进行三维建模.而后应用离散元软件EDEM 对两种形式深松铲进行仿真分析,得出速度为0.4、0.6、0.8、1.0、1.2 m/s时两种深松铲所受的耕作阻力.离散元分析结果表明,两种深松铲在触土过程中耕作阻力变化趋势相同.虽然仿生深松铲具有较好的土壤脱附和耐磨性能,但平均耕作阻力较之改型深松铲稍大.本研究方法为新型深松铲的优化设计提供了参考.     

深松铲尖等离子堆焊涂层组织结构及性能研究

磨损是深松铲尖失效的主要原因,造成材料的巨大损失。利用等离子弧堆焊技术在深松铲尖制得铁基-碳化钨复合涂层材料,增大耐磨性以延长其使用寿命。研究不同比例WC粉末的铁基合金的硬度、显微组织、在田间的摩擦磨损性能及WC粉末比例对显微组织的影响规律。结果表明:堆焊层中无裂纹、气孔等缺陷;涂层组织包括树枝晶和枝晶间多元共晶组织;在相同的试验条件下,堆焊涂层的耐磨性明显高于普通深松铲尖,且深松铲尖的耐磨性随着碳化钨质量分数的增加而增强;当碳化钨含量在40%时,堆焊层的硬度和耐磨性能最强,初始碳化钨颗粒的沉淀和熔解并与铁基合金元素发生相互作用形成共晶组织、长条状沉淀物是增强耐磨性的原因。