耙齿式残膜回收机自动脱膜机构优化设计

针对耙齿式残膜回收机脱膜难、效率低的问题,运用Box-Behnken的中心组合试验方法对残膜回收机脱膜机构的工作参数进行了试验研究,以刮板角度、刮板安装位置、刮板长度为影响因素,以初次脱膜率、缠膜率为试验指标进行3因素3水平的响应面试验;建立了响应面数学模型,分析了各影响因素对作业质量的影响,同时对影响因素进行了综合优化。试验结果表明:初次脱膜率影响显著顺序依次为刮板角度、刮板安装位置、刮板长度;缠膜率影响显著顺序依次为刮板角度、刮板长度、刮板安装位置;最优工作参数组合为刮板角度为70°、刮板安装位置为95mm、刮板长度为480mm,对应的初次脱膜率和缠膜率为94.7%、1.29%,且各性能指标和理论优化值相对误差均小于5%。研究结果可为耙齿式残膜回收机脱膜机构的结构完善和作业参数优化提供依据。     

液压式棉田地膜回收压捆机设计与参数优化

针对棉田地膜收储运困难、易造成二次污染等问题，设计一种液压式棉田地膜回收压捆机，可一次性完成棉田地膜的回收和液压压捆作业。根据机具初步试验结果，将挑膜滚筒转速、机具前进速度、切刀线速度、地膜喂入量、地膜厚度作为试验因素，将地膜回收率、压缩密度和缠膜率作为目标值，进行5因素3水平的Box Behnken试验，采用Design Expert软件进行响应面分析，建立相关的数学模型和目标函数，进行样机作业参数组合优化计算，并对优化结果进行试验验证，最终确定样机的最优作业参数组合。结果表明：样机进行地膜回收压捆作业时的最优作业参数组合为挑膜滚筒转速4800 r/min，机具前进速度0.80 m/s，切刀线速度2.47 m/s，地膜喂入量0.52 kg/次，地膜厚度0.012 mm，地膜回收率95.09%，压缩密度137.68 kg/m3，缠膜率8.91%。     

9YYB12型青饲料打捆缠膜一体机的整机设计与研发

针对国内青贮饲料窖贮存在的一次性投资大、饲料易变质、无法商品化流通等问题,通过消化吸收国外裹包青贮先进技术,创新研发了一种拖拉机牵引式9YYB12青饲料打捆缠膜一体机。通过研究一体化布置方案,对物料的接取、收集和输送技术、打捆技术、缠膜技术、动力传输驱动系统及智能化控制系统进行研究布置,实现物料一次性收集、打捆、缠膜等一体化作业模式。重点阐述了机具的总体结构和工作原理,利用三维软件SolidWorks对整机进行了参数化建模,完成了样机的制作,并进行了田间试验。结果表明:机具工作稳定,适应性强,成捆率大于99%,缠膜厚度4～6层,作业效率为36包/h,均符合设计要求。     

残膜回收机带式卷膜装置设计与试验

为解决现有残膜回收机集膜装置在集膜和卸膜过程中残膜质地松散、作业效率低等问题,设计了一种带式卷膜装置。阐述了该带式卷膜装置的基本结构和工作原理,通过理论分析确定了关键部件结构参数,分析了卷膜作业过程,经过计算分析得到可卷收残膜膜卷的最大直径、卷膜速比范围、卷膜倾角范围。采用三因素三水平Box Behnken试验设计方法,建立了各因素与膜卷密度之间的数学模型,确定了较优工作参数组合为:机具前进速度5.38 km/h、卷膜速比为1.19、卷膜倾角为80°,此时平均膜卷密度为122.7 kg/m³。田间试验表明,卷膜装置作业性能稳定,膜卷质量良好,满足设计和实际作业要求。     

两种残膜回收机具作业效果测评分析

为进一步测评残膜回收机作业性能,对两种残膜回收机的回收作业过程中残膜回收率、缠绕率指标进行了比对。新大众1FMJF-120型风力除杂式残膜回收机的回收率91%,神耕1CM-1型残膜回收机的平均回收率86.5%;新大众1FMJF-120型风力除杂式残膜回收机缠膜率(2.59%)低于神耕1CM-1型残膜回收机缠膜率(2.75%),试验结果满足国家相关标准规定的要求,研究方法与结果可为辽西风沙旱地农田残膜回收作业和机具改进提供参考。     

圆捆打捆机缠网装置研究

本文揭示了圆捆打捆机缠网装置的结构原理,通过对传统圆捆打捆机缠网装置的优缺点进行综合分析,采取扬长避短原则,较科学的提出送网时降低送网阻力及切网时对网捆的制动设计方案,并对其机械结构、工作原理进行论述。经改进的缠网装置结构简单,提高了缠网作业可靠性。     

水平摘锭式高效采棉头设计与试验

为解决我国棉花高效收获问题,设计了水平摘锭式高效采棉头,针对其关键工作部件槽形凸轮,建立了参数化设计的数学模型,采用Matlab中的GUI模块进行人机交互可视化设计,生成槽形凸轮曲线,导入UG中得到三维模型和工程图纸并加以制造。利用ADAMS虚拟样机仿真软件,分析采棉滚筒线速度与作业速度之比K对摘锭运动轨迹与采摘时间的影响,得出K和作业速度的合理取值范围。利用矢量方程图解法,分析脱棉盘转速与采棉滚筒转速、摘锭转速的匹配关系,得出其取值范围。为验证理论分析和优化高效采棉头的运动参数,搭建采棉头室内综合试验台,选取作业速度、摘锭转速、脱棉盘转速为试验因素,含杂率、撞落棉率、采净率和生产效率为试验指标,采用Box-Benhnken Design中心组合试验设计原理,利用Design Expert软件对试验结果进行回归分析和响应面分析,得到最佳参数组合为：作业速度6.17km/h、摘锭转速4272r/min、脱棉盘转速2109r/min,最优参数组合下含杂率为8.78%、撞落棉率为1.59%、采净率为97.17%、生产效率为0.467hm2/h,并进行3次验证试验,得到平均含杂率为8.81%、撞落棉率为1.66%、采净率为97.21%、生产效率为0.467hm2/h,试验结果与理论结果基本相符。     

棉花圆模成型装置的设计与优化分析

设计了一种棉花圆模成型装置,可以对棉花进行均匀喂棉、打捆成型、缠网及断网作业。对喂棉装置、成型装置、缠网送网装置、切网装置等关键部件进行设计与分析,以保证装置的合理性。进行传动方案设计,并对输棉传送带的速度与密实度调节辊的速度关系进行了理论推导,保证装置能正常工作。利用Solid Works对棉花圆模成型装置进行三维建模,并对成型装置进行静力学分析,结果表明:成型装置在正常工作下的最大位移是0.006m,最大应力是6.57MPa,远低于屈服强度。对成型装置进行试验,结果表明:棉花圆模成型装置能满足各项作业要求,且工作稳定,可以为棉花圆模成型装置进一步优化设计提供理论参考。     

1MSF-2型立秆式地膜回收机的研制

针对秋后棉田的地膜回收率低、适应性差、人工卸膜效率低及强度大等技术问题,在整体仿形搂膜机基础上,设计研制了一种具有单体动态仿形搂膜、自动卸膜、起边膜和株间断膜等功能的1MSF-2立秆式地膜回收机。介绍了其总体结构和工作原理,分析确定了该机悬挂机架、双立轴四杆仿形机构、双排弹齿搂膜机构、液力式转轴卸膜机构、仿形护禾板,以及起膜边机构等关键部件的结构及参数,并进行了田间性能试验。试验结果表明:该机在平均作业速度为7.4km/h的情况下,平均地膜回收率为88.1%,平均生产效率可达到5hm2/h,各指标均达到设计要求。该机能实现单行独立仿形残膜回收作业,适应机采棉种植模式下秋后棉田立秆回收残膜的农艺技术要求。     

刷辊式采棉机工作参数对损失率影响的优化试验

针对我国人工采棉成本高昂,机械化采棉亟待发展的问题,农业农村部南京农业机械化研究所研制4MZ-3型刷辊式统收采棉机。为减少其在作业过程中的籽棉损失率,使其满足实际生产需要,采用二次回归通用旋转组合设计的方法,以刷辊转速、锯齿辊转速和行进速度为影响因素,以损失率为评价指标进行优化试验研究,求出当损失率较小时的参数优化组合为刷辊转速为340r/min、锯齿辊转速为280r/min、行走速度为0.5m/s,利用优化后的参数组合进行试验验证,得到的平均损失率为5.01%,试验结果接近参数优化值,验证回归模型的可靠性。     

圆草捆自动缠网装置设计与试验

设计了一种圆草捆自动缠网装置,该装置采用凸轮机构作为传动和控制机构,使用摆动连杆机构作为凸轮从动件,对引网作业机构、缠网计数机构和切网作业机构进行控制,实现了对圆草捆缠网、记录缠网圈数和切网的自动作业。性能试验结果表明:该装置可对宽度为80～120 cm的干草捆或宽度为80～100 cm的青贮圆草捆进行自动作业,装置对1.2 m宽干草捆缠网3圈、对1.0 m宽青贮玉米圆捆缠网4圈时,作业性价比最高。     

切捆除膜机的设计与模态分析

拉伸膜裹包青贮饲料是目前世界上畜牧业发达国家较流行的一种青贮技术。青贮专用塑料膜是一种很薄的、具有黏性、专为裹包草捆而研制的优质可伸缩膜,将收割好的新鲜牧草经打捆机高密度打捆,然后通过专用拉伸膜进行缠绕裹包,在发酵所需的厌氧环境下形成优质饲草料。裹包青贮是一种先进的青贮调制工艺,不仅可以保持新鲜草料的营养成分,还可以提高粗蛋白含量,降低粗纤维,促进消化率明显提高,而且适口性好,并可以在野外不同气候条件下长期保存1~2年。针对人工手动或多个功能单一机械移除青贮圆捆或方捆塑料拉伸膜而造成的工序多、效率低以及成本高等问题,提出一种能将青贮捆集运输、切捆、除膜和装料等多项功能优化组合于一体的切捆除膜方法,并以此设计了一种切捆除膜机,同时运用Ansys Workbench仿真软件对切割装置进行前6阶模态分析。     

前置式皮带夹持输送棉秆起拔机设计与试验

为解决棉秆起拔机拔断率高、起拔后铺放散乱的问题,基于带夹原理设计了一种前置式皮带夹持输送棉秆起拔机。该机关键部件为起拔输送机构,作业时通过皮带将棉秆夹持拔出,随后将其输送至机具一侧,有序铺放到地面上。首先分析棉秆起拔过程中产生漏拔及拔断的原因,其次进行拔秆机理理论分析,确定影响拔秆效果的主要因素及其取值范围。在棉花高度为750mm、根部直径为10mm、棉秆含水率为25%~35%的试验地进行正交试验,进一步研究各影响因素对棉秆起拔效果的影响。试验结果表明,优化后的参数组合为机具前进速度2.27km/h、张紧量71.26mm、主动轮转速244.98r/min,此时棉秆拔断率为3.53%,棉秆漏拔率为5.09%。验证试验表明,在参数组合为机具前进速度2km/h、张紧量70mm、主动轮转速250r/min条件下,棉秆拔断率为3.67%,棉秆漏拔率为5.32%,与优化值相对误差均小于5%,证明样机设计合理,满足棉秆整株起拔的作业要求。     

方草捆集捆机设计与试验

为解决方草捆捡拾效率低、费用高,长途运输难等问题,设计了方草捆集捆机。该机由底盘、捡拾器、推草机构、举草机构、压绳器和卸草机构等部件组成,基于EPEC2024搭建了控制系统,只需单人驾驶和操作,通过变量泵、马达和油缸驱动各部件快速实现对方草捆的捡拾、挤压和捆扎。按照作业功能对各结构部件采用分模块设计,通过计算各液压回路的流量保证作业速度和作业效率,匹配硬件电路并使用Codesys编写程序控制作业流程。分别在内蒙古自治区赤峰市和辽宁省黑山县对方草捆和秸秆方捆进行了捡拾及捆扎的场地试验,结果表明:整机最大牵引车速达到20.5 km/h,作业时系统最大流量为101.6 L/min,一次能实现12个方草捆的捆扎。方草捆的集捆成捆率达到89.5%,纯工作小时内集捆生产率为12大捆/h,同等条件下与人工捡拾方式相比,捡拾效率提高了34.5%,人工费用降低了62.5%,综合费用降低了18.2%,而且增强了对自然环境的适应性,缩短了长途运输的准备周期,满足实际生产的使用要求。     

夹持辊式棉秆拔取装置设计与试验

针对现有棉秆收获机械拔断率、漏拔率高,作业时需对行等问题,设计了一种夹持辊式棉秆拔取装置。该装置主要由棉秆拔取机构、棉秆输送机构组成,通过对棉秆拔取机构作业过程进行运动学与动力学分析确定了各零部件的结构参数与工作参数。为了验证棉秆拔取装置工作的可靠性与作业性能,以机具前进速度、上拔秆辊转速、机具前进速度与拨秆轮线速度比值(简称速比)作为试验因素,棉秆拔断率、漏拔率为试验指标进行了三因素三水平二次回归响应面试验,建立了回归模型,分析了各因素对棉秆拔取装置作业性能的影响,并进行了参数优化与试验验证。试验结果表明：影响棉秆拔断率的因素主次顺序为上拔秆辊转速、机具前进速度、速比;影响棉秆漏拔率的因素主次顺序为速比、机具前进速度、上拔秆辊转速。优化后的工作参数为：机具前进速度0.60 m/s、上拔秆辊转速46 r/min、速比0.50,以此参数组合进行田间试验,得到棉秆拔断率为3.68%,漏拔率为5.19%,与理论优化值相对误差不超过5%,研究结果可为棉秆拔取装置的设计提供参考。     

秸秆切割揉碎卷制成型机设计与试验研究

针对我国农牧业生产中农作物秸秆产量不断增加，秸秆收储难、利用率低的现状，以及现有秸秆卷制成型机功能单一、可靠性差等问题，研制了一种新型秸秆切割揉碎卷制成型机具。设计了切割揉碎装置、强制喂入装置、成捆室和缠网机构等主要工作部件，并对机具进行了田间性能试验。试验结果表明:捡拾幅宽为2.2 m，成捆率为100%，草捆密度为150.8 kg/m3，牧草总损失率为1.95%。该机工作性能可靠，各项性能指标均达到了国家标准规定的要求，对研究秸秆高效、高质量收获具有重要的指导意义。      

统收式采棉机清选装置试验研究

为提高统收式采棉机清选装置的分选性能,针对棉花含杂率较高、损失率较大等问题,设计了一种统收式采棉机清选装置。首先,阐述了该机的整体结构和工作原理;然后,根据理论分析及前期试验确定以喂入量、钉齿滚筒转速转速、栅条间距为试验因素,棉花含杂率与损失率为目标值,利用SPSS数据处理软件对其目标值进行极差和方差分析。结果表明:较优参数组合为喂入量1.80kg/s、钉齿滚筒转速300r/min、栅条间距10mm,影响含杂率和损失率的显著顺序分别为钉齿滚筒转速>栅条间距>喂入量、栅条间距>钉齿滚筒转速>喂入量。试验验证结果表明:棉花含杂率和损失率试验验证平均值分别为5.30%、2.17%,符合农艺要求。试验结果可为统收式采棉机清选装置的设计提供理论依据。     

帆布带式马铃薯挖掘-残膜回收联合作业机设计与试验

为解决西北旱区大面积推广马铃薯大垄双行覆膜栽培模式所造成的田间残膜污染问题,设计了帆布带式马铃薯挖掘-残膜回收联合作业机,实现了马铃薯挖掘收获与残膜回收的一体化作业。通过对样机防缠绕装置、帆布带式送膜装置及浮动卷膜装置关键工作参数进行计算分析,确定影响联合回收机残膜回收率的相关试验因素及其取值范围。依照Box-Behnken试验设计原理,采用四因素三水平响应面分析方法,建立了作业机前进速度、卷膜驱动辊转速、输膜轴转速和输膜板倾角与残膜回收率之间的数学模型,并对各因素及其交互作用进行分析。试验结果表明:4个因素对残膜回收率影响的主次顺序为:卷膜驱动辊转速、作业机前进速度、输膜轴转速和输膜板倾角;联合回收机最佳工作参数为:作业机前进速度0.72 m/s、卷膜驱动辊转速303 r/min、输膜轴转速499 r/min、输膜板倾角29°。验证试验表明,联合回收机残膜回收率均值为92.1%,较优化前有明显提升;同时在此工作参数条件下,作业机明薯率为96.6%、伤薯率为2.2%,各项作业指标均达到国家和行业标准要求。     

可变压捆室打捆机结构设计与仿真分析

针对传统秸秆打捆机收获农作物秸秆时形成圆草捆直径单一的问题，设计一种由捡拾机构、喂入机构、压捆机构和草捆卸载装置等组成的可变压捆室圆捆机。在Solidworks中建立可变压捆室圆捆机三维模型，简述其工作原理和关键部件的结构设计，并对整机动力传动系统进行分析；分析草芯在压捆室内累积过程，得出物料在压捆室内运动的规律，并通过计算得出钢辊线速度为2.29 m/s；运用ADAMS软件对打捆机进行运动学仿真，验证打捆机作业时不会发生物料堵塞和堆积现象，得到钢辊线速度为2.3 m/s，与计算结果基本一致；利用ANSYS Workbench软件对打捆机机架进行模态分析，得出打捆机正常作业时机架不会发生共振现象。为后续秸秆打捆机的创新设计和结构改进提供理论支持。