灌木锯切实验台的设计及试验研究

针对现有灌木平茬机收获时存在的生产效率低、磨损大、功率大的问题,设计了灌木根茎锯切试验台,该装置采用横向锯切方式;设计基于虚拟仪器技术,可实现对锯切速度,功率消耗,灌木进给速度的实时测量;论文最后进行了含水率、直径影响试验及几种不同锯片在不同线速度、不同进给速度下的台架试验.研究表明:灌木含水率在20%,直径在15mm,选用的锯片齿距在9.81mm,厚度为2mm,刀盘线速度在40～60m/s时具有较小的锯切力及功率消耗,为灌木切割装置的设计提了供理论支持.     

灌木平茬机切割系统参数优化设计与验证

为分析圆盘锯式切割系统的切割机理,在Solidworks中建立单组圆盘锯及灌木枝条的简化模型,并在动力学分析软件ABAQUS中进行仿真分析,研究灌木切割过程中工作参数与圆锯片参数的关系。同时,以锯片转速、行进速度、枝径为影响因素,以锯切力为评价指标,对其影响的因素进行虚拟正交试验,并用Design Expert动态响应软件进行分析,得到响应面回归方程,得知当圆锯转速为2500r/min、前进速度为0.9m/s时平茬效果较好。用小型灌木平茬机上进行实地试验,结果表明破茬率和留茬高度均能满足农艺要求。     

驱动圆盘刀切断玉米秸秆和根茬的土槽试验

通过动力驱动的平圆盘和缺口圆盘切断玉米秸秆和根茬的土槽试验研究表明，随着刀轴转速和机器前进速度增加驱动圆盘刀功率消耗随之增加。当刀轴转速为350r／min、机器前进速度为0．65m／s时，在有秸秆和根茬土壤地表上缺口圆盘刀消耗的功率是平圆盘刀的45％。当刀轴转速大于350r／min即圆盘圆周速度大于7．4m／s时，缺口圆盘刀秸秆切断率和根茬切断率达到97％以上。     

圆锯式灌木切割试验装置设计与试验

为研究灌木切割机的工作机理和切割参数,设计了一种灌木切割试验装置。通过分析试验装置工作原理、灌木切割机理和灌木切削力,基于ADAMS进行灌木切割仿真,分析切割锯片位移、转动角速度和角加速度函数图像。利用单因素试验法以研制的试验装置进行灌木切割试验分析灌木切割最佳工作参数,得出灌木切割无漏割最佳工作参数,即进给速度600mm/s、切割速度1350r/min。     

柠条平茬机的设计研究

针对内蒙古地区柠条平茬收获时存在的生产效率低、劳动强度大、收集不方便等问题,设计了一种柠条平茬机械,该设备主要由聚拢装置、切割装置、输送装置、挂接装置、仿形机构等组成,采用双圆盘回转切割方式,配套行走动力为自走式电控履带机,可完成对柠条的采收扶持和整齐摆放,降低人工投入。本文设计的柠条平茬行走速度0.5~1m/s,切割线速度40~60m/s,留茬高度50~100mm,割净率≥90%,各项计算满足实际平茬要求,具有一定的应用价值。     

基于灰色关联和主成分分析的车削加工多目标优化

采用田口方法构建以切削速度、进给速度和切削深度为设计变量,以表面粗糙度、切削力和刀具磨损为输出特性指标的车削试验模型,基于灰色关联和主成分分析对车削加工进行多目标优化,灰色关联度计算中的权重系数由输出特性指标的主成分分析获取.钛合金车削加工参数最优的水平组合为A3B1C1,即切削速度为240 m/min、进给速度为0.10 mm/r、切深为0.15 mm,此时表面粗糙度为0.168 μm,切削力为163.636 N,刀具磨损为0.129 mm.     

柠条平茬收获机切割装置试验研究

柠条平茬收割作业时,要求茬口平整光滑、无撕裂现象,这样才能达到平茬复壮的目的。为此,设计多种型式的圆盘锯齿式切割器,并安装在4GM—200型牵引式柠条平茬收割机主机上,进行田间性能试验及研究。结果表明,圆盘锯齿式切割器收割柠条时,当齿刃线速度为50~60m/s,割刀进距小于等于0.16mm,割茬高度50~100mm时能满足切割质量要求。该结果为圆盘锯齿式切割器的结构设计和工作参数确定提供参考。     

自走式杂交构树收割机设计及试验*

本文对杂交构树(Broussonetiapapyrifera)下部处的枝杆进行了切割特性试验,测得其木质部剪切强度约为4.98±0.52MPa,韧皮部剪切强度达到了15.99±4.47MPa。研究了基于ANSYS/LS-DYNA模拟仿真锯片切割杂交构树茎秆的动态过程,确定了3km/h～5km/h作业行走速度下理论最佳切割线速度为60m/s,开发了适合杂交构树低损平茬、工作割副为2米的双圆盘锯割台。为解决杂交构树生物量不均匀引起的喂入负荷不均匀问题,设计开发了喂入负荷自动监控和行走作业速度自动匹配调控系统和智能控制装置。通过田间试验及性能测试,研制的自走式杂交构树收割机能满足作业速度根据喂入负荷自适应调控和低损平茬收割的要求。     

基于ANSYS/LS—DYNA的芦竹切割—进给速度匹配研究

高粗茎秆作物因茎杆硬度和刚度大,机械化收割难度大。以芦竹为对象,以高粗茎秆作物通用型回转链式切割器为基础,应用ANSYS/LS—DYNA建立了锯片—芦竹切割破坏动态模拟有限元模型,动态模拟了芦竹切割破坏过程,试验验证了获取锯齿切割破坏芦竹过程的载荷—位移历程曲线的可行性及芦竹破坏的模拟计算模型的有效性。提出了回转链式切割器切割—进给速度匹配修正系数概念,确定了切割芦竹时进给速度和切割速度分别取1.00m/s和2.80m/s为最佳速度匹配,其切割器工作速度匹配修正系数为1.22。研究结果为芦竹收割机的传统系统参数优化设计提供了理论依据。     

小型甘蔗收割机断尾质量影响因素的试验研究

以研究甘蔗断尾断面质量及切割功耗为目的,采用试验方法,研究了进给速度、刀盘转速、刀盘悬伸长度对断面质量及切割功耗的影响.应用综合评分法处理实验结果,得出较优参数组合,即刀盘转速为900r/min,进给速度为0.488m/s,刀片悬伸为60mm.通过方差分析得知,刀盘转速对试验结果影响高度显著.同时,探讨了3种不同圆盘切割器的断尾效果,得出工具钢刀片的断尾质量最好且功耗最小的结论.     

基于离散元法的筑埂机旋耕切削性能研究

为提高水田筑埂机筑埂质量和工作效率,探究旋耕弯刀的结构参数和工作参数对筑埂机旋耕切削性能的影响,构建了旋耕弯刀—土壤的离散元模型,同时对旋耕弯刀工作时复杂的受力情况进行分析。以IT245旋耕刀为基础,设计了几种不同的旋耕刀片,分别以旋耕弯刀结构参数和工作参数为试验因素,单位幅宽扭矩和扭矩为试验指标,进行两组正交试验。通过极差分析,得到影响旋耕弯刀功耗的3种主要工作参数,并探究其对旋耕弯刀碎土效果的影响规律。综合分析得到旋耕弯刀参数最优组合为:正切面端面刀高60mm,侧切刃包角27°,弯折角120°,幅宽60 mm,工作转速300 r/min,前进速度0. 3 m/s,工作深度100 mm。该研究为探讨刀具与土壤相互作用机理、降低水田筑埂机作业能耗及提高碎土效率提供了参考。     

免耕播种机动态仿生破茬装置设计与参数试验优化

针对中国东北地区玉米秸秆粗壮量大、不易腐烂,造成免耕播种机破茬防堵装置秸秆根茬切断率低和作业所需切割扭矩大的技术难题,以蝗虫口器多段阶梯锯齿状结构和双上颚异向等速咬合运动方式为仿生原型,设计一种可在东北地区实现高效破茬防堵作业的动态仿生破茬装置。通过仿生构建、机构设计、理论分析和参数优化等方法设计了行星齿轮变速机构和仿生破茬刀;运用Arduino系统和智能控制方法设计了智能驱动系统,实现了运动方式-结构耦合仿生;通过参数优化试验和回归分析等方法,研究了结构和作业参数对秸秆切断率和切割扭矩的影响规律,并得出最佳参数组合:作业速度为10 km/h,回转半径为250 mm,正转破茬刀仿蝗虫口器刀片数量为9,反转破茬刀仿蝗虫口器刀片数量为18;最终通过对比试验得出动态仿生破茬装置相较于被动缺口圆盘破茬刀可提高秸秆根茬切断率22.6%~27.4%;相较于驱动缺口圆盘破茬刀可提高秸秆根茬切断率8.6%~13.5%,降低扭矩输出19.5%~21.8%;作业后使用共聚焦激光扫描仪进行耐摩擦磨损对比试验,其平均表面粗糙度和最大磨痕深度相较于驱动缺口圆盘破茬刀分别下降14.5%和15.9%。     

黄花苜蓿收获机设计与试验

针对黄花苜蓿收割难度大、成本高、效率低制约其大规模推广的问题,设计一种能实现黄花苜蓿收割与收集的手扶电动式收获机。介绍该机的整体结构并对切割装置、收集装置和传动装置等关键部件进行参数设计,设计刀片节距为34 mm,单个动刀的行程17 mm,切割功耗为1.175 kW,风机功率消耗为0.124 3 kW,主风管尺寸为30～50 mm,支分管为15～25 mm,选用电机功率为2.2 kW;为测试该机作业性能,基于响应面分析法进行田间作业试验,结果表明,该机的最佳作业参数为:作业速度0.72 m/s,切割速度0.78 m/s,吹送速度1.29 m/s,此时收获机工作效率为0.091 2 hm~2/h,漏割率为1.75%;各因素对工作效率的因子贡献率为:吹送速度>切割速度>作业速度;各因素对漏割率的因子贡献率为:切割速度>作业速度>吹送速度。各项指标均达到设计要求,能实现稳定高效作业。     

小麦秸秆往复式切割试验台设计与应用

为研究小麦秸秆的切割性能,设计了可在实验室模拟田间小麦收获时秸秆切割过程的往复式切割试验台。试验台由机体架、割台、推动架、曲柄连杆、交流电机等组成,该试验台在前进速度0～1.8m/s、切割速度0～1.6m/s、切割倾角0～30°、刀片间隙0.8～3mm范围内可调。对切割试验台的工作性能和小麦秸秆切割性能进行了试验研究,试验采用四因素四水平正交试验法和单因素试验法。试验结果表明：通过极差R判定影响切割性能的主次因子依次为切割位置、切割速度、刀片间隙和切割器倾角,在给定因素水平上的较优组合是：切割速度为1.4m/s,切割器倾角为20°,刀片间隙为1mm,切割位置为第3节。     

枣园施肥机开沟器的设计与有限元分析

枣园开沟施肥是一项繁重的体力劳动,为了把果农从繁重的体力劳动中解放出来,设计了一种微型枣园施肥机的开沟器。开沟器采用双圆盘式,设计开沟深度为300mm,宽度为240mm。利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对旋耕弯刀切削土壤的过程进行有限元分析,结果表明:在弯刀切削土壤的过程中,随着弯刀与土壤接触面积的不断增大,土壤逐渐被完全破坏并有跟随弯刀运动的趋势;弯刀切削土壤的最大等效应力主要集中在土壤与弯刀内侧的接触处,整个切削过程土壤最大等效应力的波动幅度不大,切削较为平稳。     

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。     

单马达往复式葡萄剪枝机设计与试验

针对机械修剪葡萄茎杆过程中出现的茎杆剪净率低、毛茬面积比较大等问题,设计了一种单马达往复式葡萄剪枝机。阐述了往复式葡萄剪枝机的结构及工作原理,通过对茎杆进行受力分析、利用Matlab软件分析毛茬产生原因,确定了剪切装置刀具参数以及因素取值范围。通过正交试验研究各试验因素对茎杆剪切效果的影响,建立以剪净率和毛茬率为响应值的多元二次回归模型。结果表明,当切削速度1.66 m/s、进给速度1.46 m/s、刀具间隙0.47 mm时,茎杆剪净率为91.71%、毛茬率为3.70%。在该条件下进行了验证试验,得出剪净率为90.66%、毛茬率为4.71%,与模型预测值相近,说明所建模型合理,能够满足实际作业需求。     

自走式全混合日粮制备机取料仿真与参数优化

针对国内自走式全混合日粮制备机缺乏取料机理和参数优化的现状,对自走式全混合日粮制备机的取料机构进行设计与分析,建立了取料作业的理论模型,并对螺旋叶片螺距、螺旋叶片直径、辊筒转速、前进速度、每刃进给量和取料刃长比等关键参数进行了计算和选取。采用EDEM对影响取料过程的前进速度、辊筒转速、螺旋叶片螺距、刀刃长比因素采用正交试验方案进行了仿真分析,并对仿真结果进行方差分析。分析表明,各因素对取料效率影响的主次顺序为：前进速度、螺旋叶片螺距、刀刃长比、辊筒转速,各因素对回流率影响的主次顺序为：螺旋叶片螺距、刀刃长比、辊筒转速、前进速度。综合考虑取料效率和回流率,最优参数组合为前进速度为4 m/min、螺旋叶片螺距230 mm、取料刀刃长比1.8、取料辊筒转速230 r/min。此时取料效率为82.6 m3/h,回流率为38.93%。采用最优参数组合进行试验,试验测得取料效率为77.02 m3/h,回流率为39.76%,与仿真分析基本一致。     

可降解穴盘切割刀具优化设计与有限元分析

针对现有的穴盘苗全自动移栽机分苗装置中刀具对可降解穴盘切割效果较差的问题,对分苗装置中的刀具进行优化。运用Soildworks软件分别建立24齿单、双刃圆盘切刀,36齿单、双刃圆盘切刀,48齿单、双刃圆盘切刀的三维模型,运用ANSYS软件对六种圆盘切刀进行有限元静强度分析。仿真结果表明:24齿双刃圆盘切刀切割可降解盘过程中受到的最大应力、产生的最大应变都是最小值,分别为1.658 4×10~5 Pa和8.350 2×10~(-7) m/m。运用Design-Expert软件得到齿数与刃口形状两大因素对最大应力、应变的影响效果的回归方程模型和试验因素响应曲面,确定圆盘切刀的最佳组合形式为24齿双刃圆盘切刀。再对其进行Modal模态分析,得到圆盘切刀的10阶振型,通过固有频率与转速之间的关系,验证圆盘切刀正常切割可降解盘作业时的额定工作转速为33.4 Hz,圆盘切刀发生共振的临界转速为202.7 Hz,圆盘切刀发生共振的临界转速高于实际工作时的转速,发生共振可能性极小,为切割可降解盘的圆盘刀具的优化和设计提供理论依据。通过圆盘切刀的切割试验结果可知24齿双刃圆盘切刀在350 r/min、400 r/min、450 r/min转速条件下的切割合格率分别为88.9%、86.1%和80.6%,可保持良好的切割稳定性。