盘刀式铡草机切割性能试验研究

针对盘刀式铡草机存在的生产率低、功耗大的问题,对铡草机切割器切割性能进行试验研究。利用9Z-6A型盘刀式铡草机切割试验台,以主轴转速、动定刀间隙和秸秆含水率为试验因素,以比功耗为性能指标进行切割性能试验研究。单因素试验结果表明:比功耗随着秸秆含水率的上升而上升,当含水率到达44%左右时,比功耗最大;比功耗随着主轴转速的升高先上升后下降,主轴转速为650 r/min时比功耗最大;比功耗随着动定刀间隙的加先上升后下降,在动定刀间隙为2 mm时,比功耗最高。多因素试验结果表明:试验因素对铡草机切割过程比功耗影响的主次顺序:主轴转速>动定刀间隙>含水率;当动定刀间隙为2 mm,主轴转速为650 r/min,玉米秸秆含增水率为27%时,铡草机切割过程比功耗值最高;得到了铡草机黄贮工作范围内预测比功耗的回归方程。该研究可为切碎器性能改进和实际生产提供依据。     

盘刀式铡草机切割性能仿真分析与试验研究

针对盘刀式铡草机存在生产率低、功耗高的问题,对铡草机切割器的切割性能进行仿真与试验研究。以铡草机的主轴转速、动定刀间隙、秸秆含水率及动刀圆弧度作为试验因素,切割功耗为评价指标进行切割性能研究。利用ANSYS LS-DYNA仿真软件对铡草机切割玉米秸秆过程进行动态仿真试验分析,并结合物理试验验证模型的准确性。通过单因素仿真试验得出含水率、动定刀间隙和主轴转速为影响铡草机切割功耗的主要因素。在此基础上,通过Box-Behnken试验得出各因素对切割功耗影响的主次顺序为含水率>动定刀间隙>主轴转速。对回归方程寻优求解得到玉米秸秆切割过程中功耗最低的较优参数组合,即主轴转速600r/min、动定刀间隙1.5mm、含水率53.5%。研究结果可为研究铡草机的整机功耗提供数据支持,进而为实现铡草机性能改进提供依据。     

甘薯秧回收机抛送装置气固耦合模拟与试验优化

为解决甘薯秧回收机抛送功耗高的问题，同时提高抛送装置抛送性能及甘薯秧回收率，对回收机抛送装置的风机结构及工作参数进行优化设计。分析抛送装置甘薯秧动力学特性及功耗影响因素，应用CFD-DEM气固耦合法对抛送装置的输送过程进行数值模拟，揭示回收机内气流速度场分布和碎甘薯秧运动规律。以抛送装置比功耗、甘薯秧回收率、抛送速度为试验目标，风机转速、叶片数、叶片倾角为试验因素进行三因素三水平中心组合仿真优化试验并进行试验验证。优化试验结果表明：当风机转速为880r/min、叶片数为3、叶片倾角为7°时，抛送装置比功耗、甘薯秧回收率及抛送速度分别为718m2/s2、92.79%、5.96m/s。对比试验表明抛送装置优化改进后比功耗降低15.83%，甘薯秧回收率提高1.75%，抛送速度提高5.49%。     

环模秸秆压块机秸秆压缩力试验研究

试验采用四因素五水平二次回归正交旋转中心组合设计法,以水稻秸秆和稻壳为原料,主轴转速、含水率、稻壳含量和秸秆长度为试验影响因子,秸秆压缩力为试验指标,利用9JYK-2000A型环模秸秆压块机进行秸秆压缩力试验研究。结果表明:当主轴转速为170r/min、含水率为20%、稻壳含量为30%、秸秆长度为15mm时,秸秆压缩力有最佳值为20.407k N;各因素对环模秸秆压块机秸秆压缩力贡献率主次顺序依次为:含水率秸秆长度稻壳含量主轴转速。试验验证可知:该组合下试验值与试验模型预测值之间相对误差平均值为1.9 4%,可以为环模秸秆压块机压缩机理研究和分析提供必要的参数依据。     

锤片式粉碎机粉碎玉米秸秆机理分析与参数优化

对锤片式粉碎机粉碎玉米秸秆过程进行分析,并对其粉碎性能进行试验研究。借助高速摄像技术,得出玉米秸秆主要粉碎形式为:打击粉碎、撞击粉碎、搓擦粉碎,且在粉碎过程中打击粉碎与搓擦粉碎影响较大,并得出锤片末端线速度(主轴转速)、玉米秸秆含水率对锤片式粉碎机粉碎性能影响较大。在此基础上,以影响锤片式粉碎机粉碎性能的主要因素——主轴转速、含水率、筛孔直径为试验因素,以度电产量作为评价指标进行试验研究。试验结果表明,各因素对度电产量影响由大到小顺序为筛孔直径、含水率、主轴转速。选取筛孔直径6 mm、含水率10%~50%、主轴转速2 000~3 500 r/min,以度电产量最大为目标的参数优化试验表明:当含水率10%~32%时,主轴转速宜2 000 r/min;当含水率33%~50%时,主轴转速宜2 020~2 452 r/min,且随着含水率的增大而增大。     

叶片式抛送装置试验台的研制与试验研究

为了深入了解农业纤维物料的抛送机理,进而降低抛送装置的功耗,增加抛送距离,研制了不同外径、宽度、叶片倾角以及转速的叶片式抛送装置试验台。同时,对各种设计参数下叶片式抛送装置的气流流场、所消耗的功耗以及抛送距离进行了试验研究,为确定叶片式抛送装置最佳工作参数提供了依据。     

9RS-60型揉碎机工作性能试验研究

针对目前揉碎机普遍存在的功耗大、揉碎质量差等问题,在9RS-60型揉碎机设计试验台上,以玉米秸秆为试验对象,以主轴转子转速、喂入链速度和秸秆喂入质量作为试验因素,功耗、秸秆丝化率和破节率为试验指标开展性能试验。单因素试验结果表明:揉碎机功耗随主轴转速、喂入量、喂入速度的增大呈现上升的趋势;揉碎机丝化率随主轴转速的增大呈现上升的趋势,随喂入速度的增大呈先下降的趋势,随喂入量的增大秸秆丝化率变化趋势几乎都在95%左右。正交试验结果表明:影响揉碎机性能的各因素主次顺序为喂入质量、主轴转速及喂入速度。综合各试验指标的较优水平组合为:单次喂入质量为0.8kg、主轴转速为1 600r/min、喂入链速度为0.45m/s时,揉碎机作业性能最好。     

切碎玉米秸秆螺旋输送性能试验研究

在水平螺旋输送试验装置上对切碎玉米秸秆的螺旋输送性能进行了单因素试验和正交试验,研究了螺旋轴转速、填充系数和螺距对输送量和功率消耗的影响。单因素试验结果表明:螺旋轴转速、填充系数和螺距对输送量和功率消耗的影响显著;且随着螺旋轴转速、填充系数和螺距的增大,输送量和功率消耗都呈上升趋势。正交试验结果表明:因素对输送量影响的主次顺序是螺距、填充系数、转速;因素对功率消耗影响的主次顺序是转速、螺距、填充系数。采用综合平衡法最终得到的较优水平组合是A1B1C3,即螺旋轴转速56r/min、填充系数0.3、螺距3 0 0 mm。本试验可为提高玉米秸秆螺旋输送综合质量提供参考。     

玉米秸秆与土壤混合物料成型装置性能及试验研究

目前，黄淮海地区玉米秸秆主要实行粉碎掩埋还田的处理方式，针对还田后出现的病虫害且影响小麦生长问题，提出了一种秸秆全量还田的处理方式，即将玉米秸秆和土壤按一定比例形成混合物料，通过成型装置将其挤压成圆柱型，并可结合开沟掩埋机构与秸秆腐解和防病虫药剂来实现秸秆深埋还田处理，使秸秆与小麦种床分离。因此设计了玉米秸秆还田机的核心部件，即混合物料成型装置，其包含5片螺旋叶片且螺距渐变并成阶梯状排布，经螺旋推进可以将混合物料挤压成圆柱型。物料成型出料速率和过程中功率消耗是其核心部件的重要指标，为了验证其性能，基于该装置设计了成型装置试验平台，由传送带、搅龙成型机构及支架、5.5kW交流电机、物料输出平台和测试仪器(钳流计、转速仪、秒表、尺子等)构成。初步试验表明：当以混合物料挤压成型出料速率为参考指标，则物料含水率为20%,螺旋轴转速为397r/min,喂入量为210kg/min时，出料速率达到了最大；当以混合物料成型过程中功率消耗为指标，则物料含水率为23%、螺旋轴转速为477r/min、喂入量为180kg/min时，功率消耗最小。对出料速率和功耗2个指标进行了归一化处理，按照6∶4的权重分配，...     

可调式分土装置的设计及试验

针对垄作大葱收获分土阻力大问题,确定了可调式分土装置的结构,降低了分土作业时消耗的功率。装置由分土圆盘、支架、调节座等组成,可将葱垄两侧的土壤进行切割、抛送。借助Design-Expert8.0.6软件,以分土盘的距离、偏角、转速为试验因素,功率为指标设计正交旋转组合试验,确定距离、偏角、转速对分土盘功率的影响顺序为偏角>转速>距离。利用响应曲面对试验结果进行优化,得到分土盘低功耗的最佳参数组合,即距离为100mm、偏角为20°、转速为30r/min。通过田间试验验证了最佳参数组合分土盘的分土效果较好,分土功率均值为145.8W。     

水稻秸秆反旋深埋滑切还田刀优化设计与试验

针对水稻秸秆深埋还田时,还田刀作业功耗过高和缠草的问题,结合还田机作业过程,分析还田刀功耗过高和缠草的原因,设计了一种反旋深埋滑切还田刀。使用阿基米德螺旋线设计还田刀侧切刃,提高还田刀的滑切性能,计算并验证侧切刃曲线的动态滑切角满足土壤-秸秆滑出还田刀的条件,使用圆弧曲线设计还田刀正切面,以耕宽和正切面安装角为依据确定圆弧半径为60mm。运用离散元仿真软件EDEM进行了反旋深埋滑切还田刀与传统还田刀的仿真对照试验,结果表明反旋深埋滑切还田刀的秸秆还田率、抛土性能与传统还田刀基本一致,作业功耗降低18.19%,选取留茬高度、刀辊转速和机具前进速度为影响因素,选取作业功耗为评价指标进行正交试验设计,确定影响还田机作业功耗的因素从大到小依次为：刀辊转速、机具前进速度、留茬高度。田间试验结果表明：在土壤含水率为20%~30%,地表秸秆覆盖量为336~353g/m2,拖拉机作业速度为低速一挡（1.5km/h）,刀辊转速为250r/min时,秸秆深埋滑切还田刀作业后,平均耕深为18cm左右,秸秆还田率为87.9%~89.7%,地表平整度为2.1~3.7cm,作业指标均满足秸秆还田的农艺要求。     

小型组合式王草铡切打浆机优化设计与试验

针对缺少适合家庭农户使用的王草专用铡切打浆机械问题,设计了一种小型组合式王草铡切打浆机,该机通过更换部件可进行王草的铡切、打浆加工。在现有研究的基础上,分析了轻简化王草铡切和打浆工艺,设计优化了喂入装置、铡切动刀和抛送板等关键部件;利用ANSYS/LS-DYNA软件对铡切机构切割过程进行计算机仿真,通过正交试验确定影响切割功耗的主次因素依次为切刀类型、动定刀间隙、定刀高度,最优水平组合为:铡切机构选取缺口圆弧切刀、动定刀间隙2 mm、定刀高度23 mm;通过试制试验样机,并进行王草打浆优化试验,确定打浆工艺最佳结构及工作参数为:主轴转速1 400 r/min、王草破碎方式采用标准锤片与齿板破碎式、浆料排料方式采用圆孔凹板式。在试验的基础上对小型王草铡切打浆机进行改进,改进后的整机性能试验表明,王草铡切的纯工作时间生产率为545 kg/h,标准草长率为86%,打浆纯工作时间生产率为150 kg/h,浆料中长草质量分数为9.1%。     

9Z-6A型盘刀式铡草机切碎器改进设计与性能试验

针对青饲料切碎机存在的生产率低、能耗大的问题,以9Z-6A型盘刀式青饲料切碎机为对象,对其切碎器进行了改进设计和性能试验研究。在原机喂入口增加一把定刀,使切碎器处于双定刀切割工况。改进前后切碎器切割性能对比试验表明:额定工况下,玉米秸秆含水率为9.74%时,双定刀比单定刀的切割质量得到明显改善,功耗降低21.8%,度电产量提高了6.72%,生产率提高了4.38%;同时,获得了双定刀工作时切割速度对切碎器性能的影响规律,得到了切割性能最佳时的切割速度。     

免耕播种机浅旋清茬斜置式防堵装置设计与试验

针对黄淮海地区玉米免耕播种作业时,过量小麦秸秆残茬堵塞开沟器的问题,提出一种以拨离残茬和浅旋根茬形式实现苗床清整的斜置式防堵装置。通过理论分析对防堵装置结构参数进行设计,确定了各参数的范围和相互关系,并根据装置结构对耕刀拨茬入土和脱茬离土的过程进行受力分析,确定了影响工作性能的因素。运用离散元方法模拟防堵装置在田间作业过程,以秸秆清除率、土壤扰动系数和功耗为评价指标,对装置倾角、转速和前进速度进行回归分析和显著性检验,确定了各因素对评价指标的影响及主次顺序。通过对回归模型进行多目标函数优化求解,得到最优参数组合为：转速400r/min、前进速度6km/h、倾角18.5°,此时秸秆清除率为74.5%、土壤扰动系数为34.7%、功耗为1.36kW。以优化得到的参数对装置进行土槽试验,试验结果表明：转速为400r/min、前进速度6km/h、倾角18.5°时,秸秆清除率为92.5%、土壤扰动系数为29.6%、功耗为1.51kW,试验结果与仿真试验优化结果相吻合,满足设计要求。     

整杆式巨菌草双圆盘切割装置动力学研究与参数优化

巨菌草收获机切割器的模型与工作参数直接影响到收割能耗与质量。基于虚拟样机设计技术与切割仿真理论，利用ugnx1847参数化建立整杆式巨菌草双圆盘切割器三维实体模型及巨菌草物理模型，在adams/view模块中将巨菌草茎秆柔性化，导入adams中完成虚拟样机设计并进行刚柔耦合动力学仿真分析，试验验证虚拟样机设计及仿真的正确性。以刀盘倾角、刀片刃角、刀盘转速为影响因素，切割茎秆的切割力为评价指标表征切割损耗，对影响切割力与切割损耗的因素设计三因素三水平虚拟正交试验，运用统计学软件进行响应面回归分析和方差分析。结果表明：切割器转速为480 r/min，刀片刃角为25°，刀盘倾斜角为2°时，切割力为最低水平266 N，切割损耗有效降低，为巨菌草切割器关键部位的优化设计提供理论和试验依据。     

基于ANSYS/Ls-Dyna的甘蔗收获机切割系统功耗模型研究

对甘蔗茎秆切割系统的功耗研究有利于提高甘蔗收获机的切割性能及发动机功率的利用率。因此，为得到甘蔗切割装置在工作过程中的切割力及切割功率的变化情况，采用单元组合法并结合ANSYS/Ls-Dyna对收获机切割装置的切割过程进行数值模拟分析。以切割刀线速度、切割刀盘倾角及切割刀刃角为试验因素，以切割功率及切割力为试验指标进行单因素试验分析，确定切割试验因素的参数范围并进行仿真试验设计，同时选择最小切割功率为优化目标，得出其最佳的切割条件为切割刀线速度为38.8 m/s，刀盘倾角为11.66°，切割刀刃角为25°，在此条件下，甘蔗收获机切割装置切割蔗茎时所消耗的功率最小，其最小切割功率为0.80 kW。     

饲用甜高粱剪切应力和功耗试验研究

在秸秆往复式切割试验台上,以饲用甜高粱为研究对象,以切割速度、喂入速度、秸秆含水率为试验因素,功率消耗与剪切应力作为性能检测指标,按照中心组合响应曲面设计(Central composite design,CCD)试验方案进行试验。结果表明:喂入速度对切割器试验台工作性能有较大影响;切割速度、秸秆含水率均对切割器试验台工作性能影响显著;切割器试验台工作性能的影响因素主次顺序为喂入速度、切割速度、秸秆含水率,最佳性能参数组合为喂入速度5m/s、切割速度0. 95m/s、秸秆含水率为60%。本研究旨在探索秸秆往复式切割器的工作参数与饲用甜高粱收获条件对切割特性的影响,为饲用甜高粱联合收获打捆的研究提供理论依据。     

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。