枣树修剪枝条弯曲及压缩特性研究

为解决密植枣园枝条粉碎还田机粉碎装置设计和枣树修剪枝条数值化建模缺乏部分关键力学参数和理论基础的问题,以十四师224团枣树修剪枝条为研究对象,采用8801型万能试验机进行了弯曲和压缩试验。设计了三因素五水平正交试验,研究了标距跨度、加载速度、取样部位对枣树修剪枝条弯曲性能的影响;设计了单因素试验,研究了压缩速度、压缩方向、有无枣股对压缩特性的影响。试验表明:枣树修剪枝条所能承受的最大压缩力大于最大弯曲力;各因素对枣树修剪枝条最大弯曲力影响主次顺序为取样部位、标距跨度、加载速度;枣树修剪枝条横向压缩力为2.18kN,纵向最大压缩力为6.15kN,横向压缩所需要的力小于纵向压缩;有枣股部位纵向压缩6.29kN,无枣股部位纵向压缩6.47kN,有枣股部位纵向压缩所需要力略小于无枣股部位纵向压缩所需要的力;压缩速度越大最大压缩力越小。该研究可为新疆枣园枝条粉碎、收集等机具的设计及优化提供参考。     

枣园残枝粉碎装置优化设计

针对我国新疆南部地区红枣种植面积大,枣树的残枝覆盖量比较大,以及覆盖在枣园的残枝不易回收、不易降解等问题,设计开发了枣园残枝粉碎装置。该装置采用自走与粉碎还田一体机构,可一次完成残枝收集、残枝粉碎、碎枝和碎土还田等作业。该粉碎装置主要由调速系统、残枝收集系统和残枝粉碎系统组成。田间试验结果表明:在修枝之后,枣园残枝覆盖下进行枣园残枝粉碎作业,对枣园表面覆盖的残枝粉碎率在90%~9 5%左右,粉碎效果符合枣园技术要求;装置的结构设计合理,为我国新疆南部地区枣园残枝粉碎作业提供了技术支持。     

玉米秸秆机械化粉碎还田影响因素研究

以玉米秸秆含水率与秸秆力学特性相互关系为基础,采用正交试验法,研究了秸秆含水率、还田机刀型、刀轴转速对玉米秸秆粉碎特性的影响。结果表明:随秸秆含水率的增加,秸秆抗剪强度减小,当含水率大于30%时,抗剪强度随含水率的增加变化不显著;秸秆含水率为20%是秸秆抗拉强度拐点,大于20%时抗拉强度随秸秆含水率增加而增大,低于20%时抗拉强度受秸秆含水率影响不显著;秸秆含水率、还田机刀型、刀轴转速对秸秆粉碎长度合格率均有显著性影响,秸秆含水率和刀轴转速大于刀型;秸秆含水率、还田机刀型、刀轴转速对机具功耗均有显著性影响,刀轴转速刀型秸秆含水率。在实际生产中,建议在玉米收获后尽早进行粉碎,还田机刀型应优先选择Y型或L型,刀轴转速选择1 800r/min左右最优。本研究为选择合理的秸秆粉碎模式提供了理论基础     

籽用瓜联合收获机捡拾器试验研究

为提高籽瓜机械化收获作业质量,满足农艺要求,改进设计了籽瓜联合收获机的捡拾器,阐述分析了捡拾器总体结构及工作原理,优化了活动机架底板、捡拾弹齿和弹齿座杆总成结构参数。为研究捡拾器最佳工作参数,以行走速度、捡拾装置转速和座杆间距为试验因素,捡拾破损率和漏捡率为试验指标,进行了三因素三水平的正交试验,通过极差分析找出各性能指标影响因素的主次顺序和较优组合。试验结果表明:当行驶速度为1.5 km/h、捡拾装置转速为1 5 0 r/min、座杆间距为5 0 8.0 mm时,捡拾作业性能最优,其捡拾破损率为6.7%,漏捡率为3.2%。田间适应性收获试验表明:捡拾器对不同大小类型籽瓜品种均具有良好的适应性。     

秸秆捡拾粉碎掩埋复式还田机设计与试验

针对黄淮海地区存在玉米秸秆量大、后续播种难度大等问题,设计了一种秸秆捡拾粉碎掩埋复式还田机,能一次完成秸秆捡拾、粉碎、输送和开沟掩埋等作业。应用典型弹齿滚筒式捡拾装置工作原理,通过弹齿捡拾秸秆过程的分析,确定了弹齿滚筒式捡拾装置的导轨中心线轨迹和捡拾相位,并对弹齿进行了基于实际作业情况的运动学分析,其运动轨迹与速度变化规律能够满足捡拾秸秆的需求。采用动定刀支撑切割方式粉碎秸秆,并利用粉碎腔体内的高速气流和置于腔体后侧的挡草板,实现秸秆掩埋还田比例调节和部分秸秆抛撒还田。开沟装置、秸秆输送导向装置出草口和圆盘覆土装置从前向后依次布置,顺序完成开沟、秸秆入沟和覆土掩埋工序。田间试验表明,当作业速度为3 km/h时,秸秆捡拾率为93.5%,粉碎长度合格率为92.6%,开沟深度稳定性系数为95.0%,秸秆入沟率与预先设定的掩埋比例基本一致,各项技术指标满足技术要求。     

基于螺旋压缩成型的秸秆还田机具设计及试验

针对黄淮海地区玉米秸秆还田机械设计中出现的模式单一和不能实现全量还田等问题,探究了一种能使秸秆全量还田的螺旋压缩成型并开沟掩埋的作业方法,并结合现有的4JQH-200粉碎还田机具设计了一种能实现根茬粉碎捡拾、二次粉碎、螺旋压缩成型和开沟掩埋的秸秆还田机构。其核心部件为螺旋搅龙压缩机构,由5片渐变螺距和螺径的叶片组成,叶片螺径最大值和最小值分别为398mm和85mm,螺距最大和最小值分别为200mm和100mm。秸秆压缩台架试验表明:秸秆粉碎初期含水率为70.05%时,该机构的输送能力为8.756t/h,输送功率为0.8kW/h。田间试验表明:田间秸秆经过放置后含水率为30.03%时,机构的捡拾率为82.99%,挤压合格率为93.33%,满足秸秆全量还田的农艺要求,不会增加额外的费用,可为后期秸秆还田机械的发展提供数据支撑。     

卷辊式耕层残膜回收机设计与试验

针对耕层残膜老化严重、力学性能差,残膜与土壤混合造成耕层残膜回收拾净率低、含土量高等问题,提出了一种旋耕起抛膜土混合物、弹齿顺向旋转捡膜、逆向旋转卸膜的主动回收方法。设计了卷辊式耕层残膜回收机的整体方案,实现了起膜、卷辊正转捡膜、反转卸膜、集膜的功能。对起膜装置、捡膜装置、正反转机构及卸膜装置等关键作业部件进行设计与参数计算,获得在弹齿机械力作用下,将混合物内的残膜有效钩、挑分离出来的临界条件。运用ANSYS和SPH(Smoothed particle hydrodynamics)耦合方法,构建弹齿捡拾残膜过程的数值模拟计算模型,获得捡膜过程中残膜所受的最大应力及变形,分析了弹齿捡拾残膜的有效性。样机验证试验表明,当起膜刀转速为213.75 r/min、捡拾滚筒转速为43.75 r/min、卷辊正转捡膜转速为131.27 r/min、卷辊反转卸膜转速为167.86 r/min、卸膜轮转速为43 r/min时,卷辊式耕层残膜回收机表层拾净率为82.6%,深层拾净率为71.1%,试验结果符合国家与行业标准的要求,能够从膜土混合物中有效回收耕层残膜。     

弹齿滚筒式牧草捡拾器性能参数对比试验研究

在改进前后弹齿滚筒式牧草捡拾器实验台上进行了紫花苜蓿的对比单因素和正交试验,研究了滚筒转速、机器前进速度和牧草含水率对于功率消耗和漏捡率的影响。单因素试验结果表明:滚筒转速、机器前进速度和含水率对功率消耗和漏捡率的影响显著;随着滚筒转速和含水率的增大,功率消耗呈上升趋势,漏捡率呈下降趋势;随着机器前进速度的增加,功率消耗呈上升趋势,漏捡率呈先下降后上升的趋势。正交试验结果表明:改进前后试验台对于功率消耗和漏捡率影响的主次顺序是滚筒转速、机器前进速度和含水率。采用综合平衡法最终得到改进前后试验台的最优组合。     

秸秆混肥还田机设计与试验

东北地区玉米秸秆产量大,秋季玉米收获后可还田作业时间短、秸秆腐烂慢,为秸秆还田带来困难。为满足东北地区秸秆快速还田和腐烂要求,研制了一种秸秆混肥还田机,可将粉碎秸秆或站立秸秆切碎收集,并与N肥混合后被输送到还田机的一侧,或成条堆放在田间,或喂入到由铧式犁开出垄沟内。利用三维软件SolidWorks对秸秆粉碎捡拾和输送装置进行了参数设计和实体建模,利用有限元ANSYS Workbench对所设计的粉碎刀进行静力学分析验证了其结构的合理性,并通过分析粉碎刀的秸秆粉碎过程和运动轨迹确定了当粉碎刀受力最小时的最佳排列方式。试验结果表明:当秸秆粉碎捡拾装置转速为2250r/min、还田机前进速度为1.27m/s时,秸秆还田率为95%,秸秆剪切长度合格率为95.5%,秸秆混肥不均匀度为20.5%,作业性能达到了设计要求,可为秸秆混肥还田机的改进设计提供参考。     

气吸式红枣捡拾机设计与试验

新疆南部地区红枣种植模式以矮化密植为主,红枣收获仍采用人工捡拾,效率较低。基于伯努利原理,设计研制了一种气吸式红枣捡拾机械。以南疆枣园为试验点,对样机的性能和捡拾效率进行了试验。结果表明,吸管口的最佳风速为23 ms;平均捡拾效率182.8 kgh,是人工捡拾的5.2倍。      

秸秆条带捡拾粉碎深埋装置设计与试验

针对东北黑土区保护性耕作秸秆还田条件下,地表秸秆量大导致免耕播种过程易雍堵、播种后地温提升慢等问题,提出了一种秸秆条带捡拾粉碎深埋方式,通过捡拾粉碎机构将地表部分秸秆捡拾粉碎,由罩壳处筛孔完成土秆筛分,集秆螺旋器进行秸秆的定向集运,最后经运秸风机实现秸秆输送深埋。本文对粉碎刀结构、排列方式和转速等关键参数进行确定,对粉碎刀轴的秸秆漏捡区域面积展开分析,通过理论分析和离散元单因素仿真试验明确了集秆螺旋器转速与其所受扭矩和秸秆运动速度之间的关系,初步确定了螺旋器转速为900~1100r/min,设计了开沟铲的结构参数,并利用离散元全因素仿真试验模拟了作业速度与开沟深度两因素间与表层土壤颗粒运动及开沟铲受力之间的关系,以作业速度、开沟深度和螺旋器转速为因素,秸秆深埋合格率为试验指标进行Box-Behnken试验。田间试验结果表明,当前进速度为3km/h、开沟深度为290mm、螺旋器转速为1000r/min时,其秸秆掩埋合格率为64.2%,其预测值约为67.4%,误差小于5%,满足设计需求。研究成果为东北黑土地保护性耕作推广提供了新的方案和技术支撑。     

异速圆盘动态支撑式玉米秸秆粉碎装置设计与试验

针对玉米秸秆粉碎过程中秸秆力学和能耗变化规律不明确,限制秸秆粉碎还田质量提升,不利于秸秆还田技术在东北黑土区推广应用的问题,本文基于异速圆盘动态支撑式玉米秸秆粉碎装置和秸秆受力状态,将玉米秸秆粉碎全过程分为秸秆捡拾阶段、秸秆升举输送阶段和入侵粉碎阶段,建立秸秆各阶段受力数学模型,确定其关键影响参数及范围。以捡拾粉碎刀转速、对数螺线支撑圆盘刀滑切角和捡拾粉碎刀与对数螺线支撑圆盘刀间的传动比为试验因素,选取秸秆最大破碎力、滑切切割功耗和滑切冲量为试验指标,应用有限元分析方法研究试验因素对试验指标的影响规律。结果表明,捡拾粉碎刀转速为1950 r/min、对数螺线支撑圆盘刀滑切角为40°和捡拾粉碎刀与对数螺线支撑圆盘刀间的传动比为0.5时,秸秆最大破碎力、滑切切割功耗和滑切冲量分别为101.71 N、1049.42W和0.032N·s。田间验证试验结果表明,滑切切割功耗为1150.43W,与模型预测值误差为9.63%,秸秆粉碎长度合格率为93.34%,满足行业标准要求。     

秸秆深施还田机设计及其深施量的试验研究

为缓解我国秸秆焚烧及废弃所带来的资源浪费和环境污染等问题,设计了秸秆深施还田机,可一次完成秸秆捡拾、切碎和深施还田作业。同时,对其秸秆深施装置的秸秆深施量进行了正交试验研究,试验结果表明:秸秆含水率对秸秆深施量影响较大,深施螺旋转速次之,秸秆长度影响较小;秸秆深施量随深施螺旋转速的增大而增加,随秸秆长度和秸秆含水率的增大而减少。在该试验条件下,深施螺旋转速为540r/min、秸秆含水率为1 0%、秸秆长度为5 mm时,秸秆深施量最大。     

4ML―2.0型棉桃收获及棉秆还田联合作业机的研制

针对目前新疆棉花收获后,残留的棉桃大多放弃不收而造成很大浪费,本文设计一种适用于棉桃收获及棉秆还田联合作业机,并阐述该机整体结构及采摘装置、清选分离装置、升降料箱、粉碎还田装置等部分的设计原理、结构特点和三维造型,进行田间试验。田间试验结果表明,在地形平坦情况下,该机生产率为1.25hm2/h,采净率为96.36%,含杂率9.09%。     

异向双辊式香蕉秸秆粉碎还田机设计与试验

香蕉秸秆含水率高、脆性大、富含纤维素,而现有的香蕉秸秆粉碎还田机粉碎率低、能耗高且茎秆纤维易缠绕粉碎刀辊。针对上述问题,设计一种异向双辊式香蕉秸秆粉碎还田机,介绍该机的总体设计方案,确定粉碎装置、传动系统、限深装置的结构和主要参数。田间试验表明:该机器在田间作业时,当刀辊转速为1 600 r/min,前进速度为12.9 m/s,粉碎刀片长度为124 mm时可达到最优工作状态,此时平均工作效率为0.437 hm^2/h,高于性能指标0.400 hm^2/h;机器平均粉碎合格率为97.09%,大于行业标准94%,达到秸秆粉碎还田的农艺要求。     

酿酒葡萄枝条切割性能试验分析

为适应新疆酿酒葡萄枝条机械化修剪的需求,基于圆盘刀切割器对酿酒葡萄枝条进行切割性能试验,探索新疆酿酒葡萄圆盘刀式枝条修剪的最优工作参数组合。以新疆酿酒葡萄枝条为研究对象,得到刀盘转速、切割倾角和酿酒葡萄枝条前进速度对酿酒葡萄枝条修剪质量的影响规律。试验结果表明:酿酒葡萄枝条前进速度1.63m/s、刀盘转速1 085.72r/min、切割倾角9.62°时工作效果最好,酿酒葡萄枝条撕裂率和漏剪率分别为1.10%和0.8 5%。该研究可为新疆酿酒葡萄圆盘刀式修剪装置的研制及优化提供参考。     

弹齿滚筒式捡拾器捡拾性能试验

在弹齿滚筒式捡拾器试验台上,以紫花苜蓿为捡拾对象,滚筒转速、机器前进速度和牧草含水率为试验因素,功率消耗与捡拾损失率作为性能检测指标,进行了正交试验和弹齿端部加速度试验,旨在探索弹齿滚筒式捡拾器的工作参数、结构参数与牧草收获条件对捡拾性能的影响。试验结果表明:凸轮廓线对捡拾器工作性能有较大影响;滚筒转速和牧草含水率均对捡拾器工作性能影响极显著,机器前进速度对工作性能影响显著;捡拾器工作性能的影响因素主次顺序为滚筒转速、牧草含水率、机器前进速度,最佳性能参数组合为滚筒转速42 r/min、机器前进速度4.0 km/h、牧草含水率15.1%。弹齿端部加速度频谱分析表明:在滚筒转速、机器前进速度保持一定的情况下,随着牧草含水率的增加,弹齿端部加速度呈上升趋势,捡拾器功率消耗增加,捡拾效率下降。     

气吸式红枣收获机的设计与试验

新疆南部(以下简称南疆)地区红枣以矮化密植为主要种植模式,红枣收获仍采用人工检拾,效率较低。笔者基于伯努利原理,设计研制了一种气吸式红枣收获机械。以南疆枣园为试验点,对样机的性能和收获生产率进行了试验。试验结果表明,吸管口的最佳风速为23m/s。平均收获生产率182.8kg/h,机械的生产效率是人工捡拾的5.2倍。     

沟齿式香蕉假茎粉碎还田机设计与试验

香蕉假茎具有粗大、含水率高、纤维素丰富等特点,而现有的假茎粉碎装备粉碎效果差、适用性不强,且粉碎过程中易产生缠绕现象。为此,设计了一种能将香蕉假茎整株进行一次粉碎完全并直接还田的沟齿式香蕉假茎粉碎还田机,并阐述了该机的总体设计方案,确定了喂入装置、粉碎装置及镇压装置等主要部件的结构参数和工作参数的最优值。田间试验表明:该还田机在工作速度为2.52~3.60km/h、秸秆粉碎刀辊转速为720r/min时,工作效率的平均值为0.43hm~2/h,香蕉秸秆粉碎合格率为96.98%,满足了香蕉假茎粉碎还田的农艺要求。     

气吸式残膜回收除杂一体机试验研究

针对现有残膜回收机捡拾率低且回收后的残膜中含有大量碎土块、秸杆等杂质的问题,通过增设割膜装置、吸膜除杂装置、集膜装置,研制了一种气吸式残膜回收除杂一体机。本文以前进速度、弹齿链转速和风机转速为试验因素,以残膜的捡拾率为试验指标进行实地试验,结果表明各试验因素对残膜捡拾率的影响由大到小为:弹齿链转速>前进速度>风机转速。通过正交试验极差分析和方差分析得出,当前进速度为5 km/h,弹齿链转速为225 r/min,风机转速为1900 r/min时,残膜的捡拾率为91.6%,残膜含杂率为10.5%。研究结果可为残膜回收设备研发提供理论依据。