遥控自走式三七收获机设计与试验

设计了一种遥控自走式三七收获机,与现有三七收获机相比,采用前喂入式收获,减少了损伤率,且体积小,作业效率高,符合三七大棚、小地块种植作业需求,满足三七种植农机与农艺相结合要求,可同时完成挖掘、夹持、拍土、根茎分离及收集等功能。遥控自走式三七收获机主要由机架、挖掘部分、夹持运输部分、拍土部分、根茎分离部分及动力系统等工作部件组成。挖掘刀片呈内八字形设计,入土能力强,结构简单,工作阻力小,机身后有三七收纳筐,可堆放三七果。田间样机收获试验表明,机械净收率和损伤率极大提高,为云南省三七收获机械化研究和发展提供了参考。     

玉米根茬收获机设计与试验

为了实现根茬的挖掘、捡拾、根土分离与放铺等联合收获作业,研制了一种偏置式挖掘铲刀和三辊机构。通过分析偏置式挖掘铲刀的挖掘特性,以及三辊机构的运动学特性,确定了工作部件的结构参数及运动参数。田间试验表明,偏置式挖掘铲刀挖掘根茬效果好,三辊机构具有较好的捡拾、根土分离和放铺能力,根茬收获机的根茬起挖率、捡拾率和放铺率均大于90%,满足设计和使用要求。     

4SD-1700型悬挂式三七收获机设计与试验

针对西南地区中草药三七人工收获难度大及无机械收获等问题,设计了一种以36.75k W东方红拖拉机为动力的悬挂式三七药材收获机,主要由机架、挖掘铲及升运筛等组成。利用解析作图法及受力分析法对挖掘铲进行分析,确定挖掘铲的挖掘倾角为15°,铲长为350mm;对升运筛设定线速度为0.7~0.9m/s进行理论分析,得出振动频率为1.9~2.4Hz。以挖掘深度、升运速度、筛面倾角及前进速度为影响因素,以收净率、损伤率为评价指标,进行田间试验,对影响收获性能的参数进行分析,获得最优参数组合为:当挖掘深度为148mm、升运速度0.8m/s、筛面倾角15°、前进速度0.5m/s时,收净率为95.22%,损伤率为1.6%。样机收获试验表明:该机性能流畅,作业稳定,损伤率小于4.7%,收净率大于92.5%,满足设计要求。     

悬挂式山药收获机振动挖掘碎土装置设计与试验

针对山药机械化收获整体占比低、作业效率低、收获损伤率高以及人工辅助作业劳动强度大等问题,基于经验设计方法,设计了全液压悬挂式单行山药收获机。研究了山药挖掘收获中关键部件——格栅式振动挖掘铲的结构,综合运用Solid Works的Motion与Simulation插件,对振动碎土装置进行了动力学仿真分析与计算,对该部件的静力学和动力学特征进行了分析。结合山药收获的农艺要求,研究了振动挖掘部分的频率、往复摆动振幅及其相关机械结构参数,确定了最优结构参数,并对其进行了强度分析、计算和校核,最后进行了田间收获试验。试验结果表明,振动挖掘碎土装置的作业效率较高,可实现土壤与山药黏连部分的快速、高效分离,机械收获完好率达到89. 2%,基本满足农户高效收获与低损率的要求。     

胡萝卜收获机的设计

为了解决胡萝卜收获季节人工紧缺、费用昂贵的问题,结合国内胡萝卜的种植模式和农艺要求,研发设计了新型高效侧悬挂式胡萝卜收获机。该机一次完成挖掘松土、夹持输送、对齐切缨及集条放铺的工作过程,为夹持式胡萝卜收获机械的进一步研究和发展提供了借鉴。     

自走式三七收获机设计与试验

针对丘陵山区三七收获时费工费时、无机械化等现状,设计了一种以柴油机为动力的自走式三七收获机。该机主要由挖掘铲、刮土机构、升运器、拍土机构、收集箱等组成,利用解析作图法对挖掘铲进行分析,确定了三七和土壤混合物顺利通过挖掘铲的铲刃夹角为96°;对升运器运动学分析得出升运器的倾角为25°时三七与土混合物的破碎率最高;以升运速度、振动分离筛振动频率、碎土轴的转速为试验因素,以伤根率、收净率为评价指标进行二次旋转正交组合试验。试验结果表明：试验因素对评价指标影响由大到小依次为振动分离筛振动频率、升运速度、碎土轴转速,当升运速度为0.78m/s,振动分离筛振动频率为10Hz,碎土轴转速为2.5r/s时,伤根率、收净率分别为1.6%、96.32%。以影响因素的最优参数组合进行验证：试验得伤根率、收净率分别为1.6%、96.8%,与计算结果一致,且符合农艺要求的收获指标。该研究为产品级的三七药材收获机的设计提供了技术参考。     

液压控制履带自走式温室三七收获机设计与试验

针对温室三七收获机械化程度低、收获效率低、破损率高等问题,设计一种液压控制履带自走式温室三七收获机。在满足农艺要求的基础上,使用履带式行走底盘,并对其进行运动学分析,利用RecurDyn对整机直线行走特性进行仿真分析,单侧牵引动力为1357N,质心波动平稳;建立了根土混合物运动学模型,并确定挖掘部分最优结构参数。利用FluidSIM软件和GX Developer软件开发平台分别设计了本地操作系统和远程控制系统,使整机具有行走、传动和升降功能。田间试验表明：在不同控制模式下,整机能顺利完成直行、转弯和挖掘装置升降等功能,液压控制系统和机械部分工作顺畅,直线行走稳定,行走偏移量为0.49%,液压缸前进、后退速度均为0.22m/s,误差满足要求;平均伤根率为1.77%,平均损失率为1.48%,无明显埋根现象,满足三七收获机性能要求。     

玉米根茬收获机设计与试验

在大量试验的基础上设计了集挖茬、拾茬、清茬、引茬、集茬和侧位条铺于一体的玉米根茬收获机。整机主要由根茬挖掘装置、清理捡拾装置、链式输送装置及悬挂和液压系统等组成。适用于玉米、高梁等作物根茬的挖掘和集铺。该机具采用偏置柄式挖掘铲和弹性伸缩式捡拾机构,实现了对非藕联玉米根茬的地表下捡拾。田间试验结果表明:根茬漏拔率小于2.8%,生产率0.955～1.086 hm2/h,作业幅宽2.6 m,整机可靠性系数96.8%。     

4HT-2花生条铺收获机的研制与试验

围绕国内花生的种植模式和农艺要求,结合国内已有的花生收获机械,并借鉴国外先进的花生收获机型,为解决当前国内存在的花生收获效率低、劳动强度大等问题,研制出一种高效简洁的新型花生收获机。该机主要由挖掘装置、夹持输送装置、碎土装置及有序铺放装置等部分构成,配套动力16kW,可依次实现花生的挖掘拔取、夹持输送、抖土去土及有序条铺等作业,可有效提高花生收获效率,降低劳动强度,节省人力投入。田间试验表明:该机作业性能良好,埋果率2.0%,破碎率1.0%,含土率20.0%,生产率0.30~0.50hm2/h,各项指标均符合花生收获机作业质量标准(NY/7502-2002),满足实际生产要求。     

花生收获机的现状与展望

首先,对国内外花生种植与产量进行了概述;然后,对花生机械化收获中的典型分段收获机械与联合收获机械的应用现状进行了深入分析。4H-2型花生收获机采用摆动挖掘原理,将挖掘与分离两大机构融为一体,使花生的挖掘和除土通过一个部件依次完成,简化了机体结构。4HQL-2型花生联合收获机采用一种全新的挖掘组合装置,保证挖掘效果和稳定性;夹持输送部件采用了三带夹持原理,利用柔性夹持方式大大降低了花生的机械掉果率;摘果装置采用全喂入式,利用甩捋式工作原理,提高了鲜湿花生的摘净率。4HLB-2花生联合收获机通过对各个部件的改进,有效地降低了功耗,提高了工作质量。最后,分析了我国花生收获机械化发展面临的问题,并针对这些问题提出了相关建议和对策。     

反向旋抛式油莎豆起挖装置设计与试验

针对油莎豆挖掘装置以正向旋转挖掘方式为主,其漏豆率高、易拥堵、根系环抱体土壤难破碎,导致后续清选分离困难,联合收获工作效率极低等问题,应用离散元仿真分析方法,建立油莎豆根系-块茎-土壤离散元模型,分析油莎豆根系-块茎-土壤之间相互作用对油莎豆根系土壤环抱体碎裂的影响机理,设计一种反向旋抛式油莎豆起挖装置,并应用单因素和正交旋转中心组合试验方法,研究反旋挖掘装置旋耕刀相位角和安装间距对性能指标埋果率和土壤破碎率影响规律和优化参数组合,试验结果表明,反向旋抛式油莎豆起挖装置的最佳组合参数为：相位角61°、安装间距150 mm,此时土壤破碎率为94.10%、埋果率为1.39%,在相同参数设置下与普通旋耕刀组合进行田间验证试验,结果表明,埋果率降低了13.33%,土壤破碎率提高了3.15%,满足油莎豆机械化收获部颁标准技术要求。研究结果为进一步提升油莎豆收获机具研发提供了理论依据。     

油莎豆收获筛分机构运动学分析与试验

针对油莎豆收获人工收获难度大、收获效率低、损失率高等问题,提出先脱粒后分离的收获方式,设计一种油莎豆收获筛分装置,该装置主要由脱粒系统和振动筛分系统等组成。采用矩阵法对振动筛分机构进行运动学理论分析,运用ADAMS软件对该机构进行仿真,得到筛面各点的位移、速度、加速度曲线图,分析各点的运动变化规律,找到影响筛面运动的关键因素。以曲柄转速、筛面倾角、振幅为试验因素,以筛分效率和损失率为试验指标,运用Design-Expert软件进行分析。结果表明:曲柄转速为236.51 rad/min、筛面倾角为6.7°、振幅为3.98 mm时,筛分效率为96.56%,损失率为1.83%,满足油莎豆收获机的设计要求。     

履带联合收获机式动力平台油菜直播机设计与试验

针对长江中下游稻油轮作区油菜播种作业常因前茬稻收后秸秆量大,机具一次进地难以完成播种作业所有工序,且土壤含水率较高时易打滑沉陷,而联合收获机专用收获利用率较低等问题,提出了一种以联合收获机为动力平台配置油菜播种机组合式方案,设计了一种履带式联合收获机为动力平台的油菜直播机,该机通过前置收获平台收集浮草残茬,后置耕播系统实现旋耕播种,能用于稻收后未处理地表直接进行油菜播种作业,一次进地能完成秸秆还田、种床旋耕、作畦开沟与播种覆土等工序。设计了导轨式悬挂升降系统,基于ANSYS Workbench、Matlab优化工具箱开展了静力学分析,校核了悬挂升降系统强度并优化了链传动参数,确定了整机各部分结构与参数。通过对整机纵向稳定性进行分析,得到其纵向稳定性储备利用系数为0.198,符合履带式机组质量配置要求。以耕深稳定性系数、碎土率、旋耕层深度合格率以及机具通过性与工作稳定性为指标进行田间试验,试验结果表明,工作参数设置为作业速度0.6m/s、发动机转速2000r/min、导草装置风机转速3500r/min时,在留茬与土壤含水率较高工况下作业机具通过性和工作稳定性较好,耕深稳定性系数和旋耕层深度合格率均达90%以上,碎土率达83.7%,可满足稻油轮作区水稻收获后地表直接开展油菜播种作业农艺要求。     

4CZ-1型履带自走式大葱联合收获机的研制

目前,现有自走式大葱收获机由于缺乏有效的减阻方案,功率消耗较大,挖掘深度不足,难以满足章丘大葱收获的需要;清土和大葱输送技术不成熟,造成大葱的损伤率和含杂偏高,收获质量较差;收获流程设计不合理,联合收获程度有待提高。针对以上问题,设计了一种4CZ-1型履带自走式大葱联合收获机,可以一次性完成单行大葱的限深松土、振动挖掘、土垡破碎、三级柔性夹持输送及平台收集等作业过程。该机可有效减小挖掘行进阻力,实现对包裹土壤的有效松动,降低损伤率和含杂率,有效提高大葱收获作业质量。为此,重点阐述了机具的工作原理和主要零部件设计,利用三维软件对整机进行了数字化建模,完成了样机的制作,并进行了田间试验。结果表明:该机工作稳定,适应性强,收获效果较好,大葱损伤率3.6%,损失率1.8%,含杂率3.2%,作业效率0.053 hm²/h,均满足设计要求。     

4UML-130型振动链式木薯收获机的设计与试验

针对当前木薯收获设备存在问题,基于木薯宽窄双行起垄种植农艺要求,确定木薯收获机工作原理与总体结构,并对挖掘铲、偏心套机构、振动链排、过载保护装置等关键部件进行讨论与分析,设计了4UML-130型振动链式木薯收获机,该机一次作业能够完成木薯块根的挖掘提升、薯土分离输送、平铺地表等工序.作业时,轮式拖拉机跨垄行走在相邻垄沟...     

4UMG-140型拨辊式木薯收获机的设计与试验

针对现有木薯收获机存在问题,基于木薯宽窄双行起垄种植农艺要求,确定收获机工作原理与总体结构,并对挖掘装置、拨辊输送装置、限深装置等关键部件进行讨论与分析,设计了4UMG-140型拨辊式木薯收获机,该机一次作业能够完成木薯块根的挖掘提升、薯土分离输送、平铺地表等工序。作业时,轮式拖拉机跨垄行走在相邻两垄沟中,便于机手操控,收获过程中不压伤木薯块根,实现了垄上木薯有效对行收获。田间试验表明,4UMG-140型拨辊式木薯收获机明薯率为95.2%、损失率为7.6%、生产率为0.35 hm2/h,完全符合木薯宽窄双行起垄种植农艺机收作业要求。     

单行木薯块根收获机仿生铲的设计与试验

针对目前木薯块根收获机挖掘铲存在入土困难、碎土及排土效果不理想及工作强度不足等问题,基于工程仿生学理论,结合动力学知识,提出并设计了一种模仿犬爪趾形状的仿生铲。基于Design-Expert软件中的试验设计方法,以作业速度、土壤含水率及挖掘铲类型为试验因素,以挖薯率、伤薯率为试验指标,对挖掘铲的工作参数进行试验研究,建立了影响因素与响应指标之间的二次正交回归模型,并分析了各影响因素对各响应指标的影响规律。对所有影响因素进行了综合优化处理,确定了最佳的田间工作参数组合为:当选用仿生铲作业速度为1.5m/s、土壤含水率为17%时,整个机具的收获效果达到最佳,挖薯率高达96.1%,伤薯率低至2.48%,满足木薯块根收获的作业要求。以经过前期处理的木薯植株为试验对象进行田间试验验证,得到实际的挖薯率为95.7%,伤薯率为2.57%,相比于软件分析值(96.1%、2.48%)分别下降0.42%、上升3.50%,验证了软件分析的准确性。研究数据可为木薯块根机械化收获提供参考,对木薯块根的挖掘作业具有重要意义。     

低位铺放双重缓冲马铃薯收获机设计与试验

针对现有马铃薯收获机分离效果不理想、铺放环节防损减损能力弱、伤薯率和破皮率较高等问题,结合国内北方地区马铃薯种植农艺,采用"振动输送分离+双重缓冲减速+低位铺放减损"的薯-土-杂分离工艺,设计了一种低位铺放双重缓冲减损马铃薯收获机,主要由挖掘装置、仿形松土限深装置、低位铺放输送分离装置、2级振动装置、切土切蔓装置、双重缓冲帘、平土压实装置等部分组成。在阐述总体结构及工作原理基础上,建立薯块运动模型,确定关键部件参数。薯土分离阶段分为振动输送分离段和低位铺放缓冲分离段,以在满足高效分离的同时降低破皮率;优化改进后的仿形松土限深轮,作用在薯垄内部薯块上的挤压力相对减小,即达到薯土松离效果的同时降低伤薯率;平土压实装置,可有效避免薯块被挖掘分离后被再次掩埋,利于捡拾且提高明薯率。台架试验利用碰撞检测技术,分析低位铺放环节的碰撞冲击特征,以揭示缓冲帘减损机理。试验结果表明,在收获速度为0. 88、1. 16 m/s时,纯作业时间生产率分别为0. 41、0. 54 hm~2/h,伤薯率分别为1. 03%和0. 84%,破皮率分别为1. 52%和0. 95%,各项性能指标均满足相关标准的要求。     

荸荠机械化采收装置设计

由于荸荠特殊的生长环境，其采收仍然采用传统的手工挖掘和水枪冲击捡收，劳动强度大、效率低。通过研究分析荸荠生长环境，设计了一款能够实现荸荠挖掘、荸荠与泥土分离、荸荠收集一体化的荸荠采收设备，详细介绍了挖掘、分离、传送和动力等关键部件。制作试验样机并进行了田间试验，结果表明，此款荸荠采收装置能够成功实现荸荠采收功能，并且采收率高、破碎率低。项目研究成果为荸荠规模化种植和机械化收获研究提供了技术参考。      

小型薯类收获机设计与田间试验

为了满足丘陵山地薯类机械化收获的需要,设计开发出了一种小型薯类收获机,重点解决小型薯类收获机在作业过程中存在的薯土分离不净、杂草雍堵、破碎率较高等问题。该机增设了防缠绕装置,有效解决了杂草雍堵和壅土问题。应用升运链式分离结构,并对挖掘结构优化设计,有效实现薯土分离,降低了破薯率。田间试验表明:在低速工作状态下,机器平均损失率为2.12%,平均伤薯率为4.99%,平均明薯率为97.83%;在高速工作状态下,机器平均损失率为0.51%,平均伤薯率为3.25%,平均明薯率为99.49%。该机能满足不同土壤的作业要求,作业效果良好。