花生秧蔓打捆装置设计与试验

针对目前国内花生收获工作过程中存在秧蔓浪费严重的问题,设计了一种与花生联合收获机配套使用的秧蔓打捆装置,在收获花生果实的同时,可对秧蔓进行青贮打捆处理。通过理论分析确定了秧蔓打捆装置及保证圆捆质量的秧蔓切根机构主要机构结构参数和分布型式。田间试验结果表明:添加打捆装置的花生联合收获机作业后的平均秧蔓粉碎率为99.1%,秧蔓损失率为0.4%,秧蔓切根率为98.7%,成捆质量57kg,各项性能指标均达到相关设计标准,且花生秧蔓打捆装置能与花生联合收获机的挖拔、清土、摘果、清选装置较好配合。研究可进一步丰富我国花生机械收获体系,弥补国内花生秧蔓青贮处理机械的空缺。     

花生捡拾收获机秧蔓输送装置设计与试验

针对花生捡拾收获机作业中因缺少高效顺畅残秧输送收集装置造成花生秧浪费的生产实际问题,设计一种秧蔓气力输送装置.阐述秧蔓气力输送装置的工作原理,确定秧蔓气力输送装置方程及关键参数间的关系,分析输送气流及关键结构对残秧速度的影响.通过Box-Behnken试验设计和DEM-CFD气固耦合仿真,分析左风机转速、主输送管高度、...     

甘薯秧蔓收获机专用割台设计与试验

针对甘薯分段收获技术需求,结合国内外甘薯收获技术及装备,提出一种甘薯秧蔓收获方式,并设计甘薯秧蔓收获机专用割台。该甘薯秧蔓收获割台主要由拨禾切割装置和防堵防缠输送装置组成,可以实现甘薯秧蔓的切—送—归集。首先,理论分析该割台的关键部件结构参数及传动配置关系,确定拨禾切割装置上仿垄型排列的割刀和弹齿的安装高度和安装密度,以及拨禾轮、割刀和弹齿的结构参数。其次,通过对拨禾切割装置、捡拾装置和螺旋输送装置进行运动学和力学分析,明确拨禾轮、捡拾器、螺旋输送绞龙转速和结构决定秧蔓切割效果和收获质量,并确定捡拾器和螺旋输送绞龙的关键结构参数,最后进行田间试验验证该机具的切—送—归集收获效果。结果表明：当整机前进速度为0.6 m/s,拨禾轮转速为46 r/min,捡拾器转速为43 r/min,割台损失率仅为1.3%,整机作业效率为0.45 hm2/h。割台搭配48 kW拖拉机在工作过程中运行稳定,割台在工作过程中无堵塞、无缠绕,满足甘薯秧蔓联合收获机的设计需求     

花生植株双圆盘刀切割装置的研制与分析

围绕国内花生种植模式和农机农艺要求,针对目前花生秧蔓存在严重浪费、花生秧蔓因夹带残膜无法收集利用的现象,研制出花生植株双圆盘刀切割装置。双圆盘刀切割装置主要由液压马达、传动链轮、传动链条、圆盘刀轴、圆盘刀及固定法兰等组成,可以将花生植株秧蔓和根盘分离,得到不夹带残膜及泥土等杂质的花生秧蔓和合理留茬高度的花生根盘,为花生秧蔓的收集利用提供基础。通过对花生植株双圆盘刀切割装置的研制与分析可知:圆盘刀材质为钨系高速钢W18CR4V,直径为250mm,厚度10mm,两片刀片重叠部分20mm,最佳转速范围为410～460r/min。同时,利用Ansys分析软件对圆盘刀进行模态分析,得到满足强度要求的双圆盘刀切割装置,可为秧果兼收型花生联合收获机提供结构基础。     

基于EDEM的仿垄型切割装置的仿真优化

针对当前我国甘薯秧蔓机械化收获环节存在收净率低、秧蔓缠绕机具、伤薯率高等问题,严重制约了甘薯全程机械化的推进。为了突破以上难题,通过查阅大量国内外文献以及实地调研,充分了解甘薯在田间的生长形态以及农艺要求,结合甘薯秧蔓收获的切-送-归集理论,结合CAD技术与CAE技术,进行了甘薯秧蔓切割过程中仿垄型拨禾切割装置的运动学和动力学的仿真分析,在机具作业过程中,秧蔓与仿垄型拨禾切割装置相互作用,分析切割甘薯秧蔓的运动过程,探究甘薯秧蔓在整个切送归集收获过程中的运动规律。     

基于ANSYS的柠条圆盘锯式切割部件有限元分析

柠条圆盘锯式切割部件是柠条联合收割机的关键部件。为此,通过分析圆盘锯式切割部件的工作特性,结合柠条收割要求,确定三圆盘锯式切割部件的各部件的尺寸参数,并利用三维实体建模软件UG建立切割部件模型,导入有限元分析软件ANSYS中进行结构静力学分析,对单个锯齿上刃部点在不同切割深度下的应力、应变进行仿真分析,旨在为优化柠条收割机切割部件结构参数设计提供依据。     

柠条收割机圆盘锯式切割部件运动学仿真

圆盘锯式切割部件是柠条联合收割机的关键部件。分析圆盘锯式切割部件的运动过程,结合柠条收割要求,建立三圆盘锯式切割部件的运动参数表达式,并利用UG NX软件建立切割部件模型,导入机械动力学仿真分析软件ADAMS进行动力学分析,对单个锯齿上刃部点的运动轨迹进行仿真分析研究,为柠条收割机结构参数设计提供依据。      

王草收获机旋转刀盘式平茬切割装置设计与试验

针对目前王草缺少专用机械收获装备,传统通用型切割装置对王草平茬刈割效果不稳定等问题,设计了一种王草收获机旋转刀盘式平茬切割装置。根据王草簇状分蘖生长的生物特性和平茬刈割的收获要求,完成切割装置的总体结构设计,通过理论分析,确定了切割器和塔轮式输送器的关键结构和工作参数。利用ANSYS/LS-DYNA仿真对比单动刀切割和动定刀组合切割的切割效果,结果表明动定刀组合切割断面平整度优于单动刀切割,在刀盘低速切割时,动定刀组合的切割功耗小于单动刀切割;切割输送仿真试验表明塔轮式输送器的输送效果较好,能够实现割后王草茎秆的顺茬输送。搭建切割器试验台,采用Box-Behnken设计方法,选择动定刀间隙、刀盘转速和刀盘倾角为试验因素,留茬破头率和切割功耗为试验指标,建立了因素与指标间的回归模型,通过NSGA-Ⅱ算法,确定切割器最优参数组合为动定刀间隙2.98 mm、刀盘转速为84.7 r/min、刀盘倾角为28.65°,在此参数组合下测得留茬破头率为8.66%,单位切割功耗为7.78 mJ/mm²。在此基础上进行田间试验,试验结果与优化结果基本一致,结果表明旋转刀盘式王草平茬切...     

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。     

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.     

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。     

电动叶菜多功能采收机切割机构设计与仿真优化

针对绿叶菜收获拟采用双动刀往复式切割器进行结构设计,并基于切割图进行切割器性能优化。通过分析切割图中一次切割区、重割区和漏割区对切割性能的影响,确定漏割区面积为0、重割率最小时割刀切割性能达到最优,以此为依据对切割器进行优化设计。针对现有切割图绘制与分析方法不能同时兼顾高精度和易操作的问题,综合运用SolidWorks和Adams软件进行切割图绘制,并使用Image Pro Plus软件获取图中数据对切割图定量分析与评价。针对现有切割图评价指标不能显著反映刀片尺寸参数和割刀运动参数共同影响切割性能变化问题,提出以漏割距离、重割率为评价指标来反映三区域的变化,并以此为目标值,基于现有刀片尺寸参数优化其切割性能。研究提出采用切割图绘制、分析、评价方法进一步优化切割性能,分析割刀尺寸参数（刀片前宽、刀片高度、刀片节距）和切割器运动参数（切割速比）对漏割距离和重割率的影响,采用Box Behnken中心组合试验设计理论进行四因素三水平仿真试验。试验结果表明,刀片前宽、刀片高度、刀片节距、切割速比对漏割距离和重割率均有显著影响。参数优化结果：当刀片前宽为5 mm、刀片高度为32 mm、刀片节距为30 mm、切割速比为0.7时,漏割区面积为0、一次切割率为88.26%、重割率为11.74%,与优化前相比,漏割面积仍为0,但一次切割率提高了6.18%,重割率降低了6.18%。     

便携式采茶机切割器运动仿真与试验

利用ADAMS软件对双动割刀往复式切割器进行运动仿真研究,依据仿真结果,应用响应面法对一次切割率、重割率和漏割率进行分析,确定齿距20mm、齿高19mm、刀机速比1.05为最优组合。此时,一次切割率、重割率和漏割率分别为76.45%、21.34%和2.50%。利用双动割刀往复式切割器进行田间试验,并与仿真结果进行对比分析。结果表明,一次切割率实测值与模拟值绝对误差小于6%,漏割率实测值与模拟值绝对误差小于2%。此方法可为便携式采茶机切割器的参数优化提供理论依据     

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。     

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%。     

大豆收割机圆盘式切割器切割参数的研究

以试验设计,计算机模拟和社会网络优化技术为手段,对圆盘式切割器进行了试验研究,探讨了切割速度,切削角和刀齿高度３个因素对切割损失和切割阻力的影响,得到了切割速度,切削角和刀齿高度的最佳参数组合。     

制种玉米去雄无人机旋切装置设计与试验

针对制种玉米母本植株由地面去雄机械去雄后存在遗漏雄穗及机械化补漏去雄装备缺乏等问题,提出了一种适配四旋翼无人机的旋切装置。基于去雄无人机作业特点与稳定性影响因素,分析了刀具切割雄穗时的受力及其对无人机反扭力矩的影响,并轻量化设计了旋切装置总体结构,确定了旋切装置的旋切范围为44~150mm,可展范围为541~1318mm,总质量为4.03kg。通过旋切部件切割建模与仿真,选取了竖直进给切割的旋切方式,并由台架试验得到了旋切装置切割反扭力矩最小时的最优参数组合。在上述基础上将旋切装置与无人机集成开展田间试验。研究表明,当旋切转速3954r/min、竖直进给速度5.9mm/s、刀具刃角32°时,旋切装置单位切割力为10.54MPa,能完全切除雄穗,去雄无人机田间叶片损伤率为14.58%,高度波动率为1.88%,满足制种玉米去雄要求。     

分体刀具式名优茶采摘末端执行器设计与试验优化

针对名优茶机械化采摘过程中侧芽无法采摘的问题,根据顶芽、侧芽及茶梗的相关参数并结合茶园环境设计了一种末端执行器,利用分体式刀具的刀齿弯曲变形适应茶梗的干扰从而采摘侧芽。通过有限元仿真刀具切割侧芽得到采摘成功率的影响因素为刀齿宽度、刀齿长度及刀具厚度;采用三因素三水平的中心组合设计与响应面分析法研究各因素对采摘成功率的交互影响;以采摘成功率为响应值建立二次回归模型,确定各因素对采摘成功率的影响显著性主次排序为：刀齿长度、刀齿宽度、刀具厚度。以采摘成功率为目标对各试验因素进行优化,得到优化后的刀齿宽度、刀具厚度、刀齿长度分别为2.6、0.9、20.0mm。采用优化后的参数进行茶园采摘试验,结果表明,末端执行器能够有效完成茶叶采摘工作,顶芽、侧芽采摘成功率分别为93%、63%,试验值与预测值的相对误差小于5%,优化模型结果可靠。     

柠条收获机圆盘锯式切割系统动力学仿真与参数优化

根据圆盘锯式切割系统的各部件的尺寸参数、柠条参数,在三维实体建模软件UG中建立单组切割部件和切割对象柠条的简化模型,导入动力学分析软件ADAMS中,对对象进行柔性体替换,进行刚柔耦合动力学特性分析。以切割锯盘的直径、厚度和切割部件的转速为影响因素,选取切割系统与柠条的作用力在各向的分力为评价指标表征柠条平茬效率,对影响平茬效率和功率的参数进行了三因素三水平的虚拟正交试验,得到各指标的响应面回归方程,并通过田间试验进行验证及对比分析。结果表明,当切割锯盘直径为400 mm,切割锯盘厚度为5 mm,切割部件转速为1500 r/min时,单组切割部件的切割功率为12.32 kW,柠条收获机的平茬效果最好。