大蒜直立栽种器的设计与试验

大蒜种体入土后的直立度控制技术是影响大蒜播种机播种质量的关键技术之一。为此,根据吊蓝移栽机原理,设计了一种偏心式大蒜直立栽种器,并提出一种逆向设计扇形打开器的方法。样机试验表明:在栽种速度0.2m/s、圆盘栽种半径165mm、栽种株距130mm条件下,直立栽种率在98%以上,满足大蒜机械化播种要求,扇形打开器与设计吻合;不足之处在于:整个机械结构尺寸方面还需进一步优化设计。该研究为大蒜直立栽种器的设计提供了参考。     

大蒜栽植机栽植系统优化设计与运动分析

针对大蒜在栽植过程中保持蒜尖朝上并直立的农艺要求,将水稻插秧机分插机构工作原理作为大蒜栽植机栽植系统的优化设计基础,对大蒜栽植机栽植系统进行适应性改进。对该机构的运动过程进行分析得到了成穴机构的穴宽、穴距和成穴深的表达式,并以穴宽适中为目标函数,增加了已有研究所缺少的约束条件,建立了大蒜栽植机栽植系统的优化数学模型,探讨了机构有关参数对穴宽的影响。利用Matlab软件对影响穴宽的因素进行了优化计算,优化结果显示理想穴宽与实际穴宽的误差为0.02mm。在ADAMS系统环境下,对大蒜栽植机栽植系统进行运动仿真和分析表明,优化后的分插机构工作参数符合大蒜栽植的农艺需求。     

钵苗移栽机五杆式栽植机构的设计与试验

针对旱地蔬菜移栽机栽植机构结构复杂、栽植钵苗直立性差等问题,设计了一种五连杆鸭嘴栽植机构。首先,确定了五杆式栽植机构的工作与结构参数,分析了植苗部件旋转切向速度与机器前进速度之比λ对钵苗栽植曲线的影响;通过运动仿真并结合移栽农艺要求,对五杆机构进行参数设计,得出一组最优参数组合。然后,对五杆式栽植机构进行了结构设计与仿真分析,通过对栽植机构关键部件鸭嘴打穴器的有限元分析,保证其作业时的结构强度要求,并通过运动学仿真软件Adamas进行栽植机构的参数优化及运动学仿真。最后,试制样机并进行了田间移栽试验,对样机进行了4组试验,每组移栽72株油菜钵苗。结果表明:各评价指标满足设计要求,五杆式栽植机构结构设计与参数选择合理,株距变异系数及栽植深度变异系数较低,栽植机构工作稳定。     

连续种植式大蒜立直种植装置性能分析

针对连续式大蒜立直种植装置种植蒜种的过程中由栽植器水平分速度不断变化引起的立植率低的问题,对立直种植性能进行了深入分析,为大蒜种植机的立直种植装置设计及优化提供了理论依据。为此,阐述了实现栽植器连续立直种植运动的机构及其工作原理,分析了栽植器运动速比λ1时种植过程中的运动轨迹及速度变化规律。通过栽植器在不同位置、不同打开方式及栽植器成穴剖面形状的对比分析可知:栽植器在第一零速点a和最低点之间靠近最低点向前单侧打开且栽植器鸭嘴后侧为垂直形状时,栽植器成穴形状最理想,其入土阻力较小、栽植器的后侧对蒜种有扶正作用,有利于蒜种的立直种植。     

大蒜直立种植装置设计与试验

针对大蒜播种机中蒜瓣直立栽种的研究难点,利用平行四连杆机构平行原理研究设计一种结构简单、制造成本低、作业效果好的大蒜直立种植装置。该装置由次圆盘、主圆盘、成穴器、镇压轮、机架、输种器、种子箱等结构组成,主要对其蒜瓣直立机构、成穴器及成穴器开启机构等关键部件进行设计。经设计种植圆盘半径为250 mm,两种植圆盘偏心距及间距均为50 mm,成穴器穴深为50 mm,成穴器穴距为140 mm,成穴器穴宽为35.9 mm,成穴器入土角为53°,装置前进速度比为1.25。利用Pro/E5.0对装置进行运动仿真,结果表明种植一棵大蒜时间为0.9 s,人工排序完全能跟上。针对大蒜垂直落下状态及整机性能进行试验,结果表明:92.6%的蒜瓣下落后保持垂直,种植平均合格率为88.2%、平均漏播率为3.4%、平均重播率为8.4%,综合性能指标均达到设计标准。     

2ZDS—5型自走式大蒜栽植机

该机由中国农业机械化科学研究院(电话:010-64882397)及有关单位联合研制开发,主要攻克了大蒜机栽时的蒜种自动喂料、蒜种落下时瓣尖向上控制、栽种入土时的瓣尖直立控制、落种过程中的防堵及防损伤等技术难题。该机适用于栽种有苔型蒜种,蒜瓣直径不超过2.5cm。该机主要由机架、动力源(柴油机或汽油机)、行走系统、传动机构、离合器、排种器、大蒜瓣尖方向控制器、播种器等构成。该机实用、先进,结构简单,可靠性高,操作、维修方便,作业效率是人工栽种的25倍以上。蒜瓣直立栽种率高,符合栽种要求,具有行走、作业两挡速度。主要技术参数:外形…     

膜上移栽钵苗栽植机构运动分析与参数优化

针对吊篮式钵苗移栽机膜上移栽易撕膜的问题,设计了一种鸭嘴式钵苗移栽机.建立了该机栽植机构的运动数学模型,并以此为依据在ADAMS中对栽植机构进行了参数化建模.利用参数化模型,分析了主要参数对机构运动特性的影响.在保证钵苗直立度较高的同时,以产生的穴口尽量小为优化目标,获得了一组最佳参数组合.此组合下,形成的穴口大小约为1.8 mm,鸭嘴栽苗后的运动轨迹垂直度较高,满足膜上移栽钵苗直立度高、不撕膜的农艺要求.     

吊杯式移栽机成穴机构的成穴阻力试验

成穴机构是吊杯式移栽机的主要工作部件之一,其作业性能直接影响移栽机栽植质量、效率及成穴作业阻力。为深入研究吊杯式移栽机的成穴机构作业参数及结构参数对成穴阻力的影响规律,利用自主研制的仿形成穴机构土槽试验台架,模拟成穴机构田间作业状况进行成穴阻力正交试验,分析了成穴机构的前进速度、曲轴转速及成穴铲宽对成穴阻力的影响;利用成穴阻力试验数据,应用ANSYS Workbench 15.0对成穴铲进行有限元分析。结果表明:成穴机构的曲轴转速对成穴阻力影响最为显著;当参数组合为成穴机构的曲轴转速0.3m/s、成穴铲宽4 0~7 0 mm、前进速度0.3 m/s时,满足烟草钵苗移栽的成穴农艺和减低成穴阻力要求,成穴铲设计满足强度要求。试验结果可为成穴机构的优化设计提供依据。     

吊篮式移栽机膜上成穴运动特性分析与试验

吊篮式移栽机具有成穴和移栽一次完成的优点,满足了新疆地区作物穴盘苗膜上成穴移栽的要求。但是当吊篮式移栽机栽植器运动轨迹取不同形状时,会出现栽植器挂膜、撕膜现象,膜面开口较大而影响移栽质量。通过对吊篮式移栽机栽植器成穴运动轨迹进行分析和移栽番茄穴盘苗试验表明,当吊篮式移栽机栽植器的运动特征系数λ取值为1.22时,在保证穴盘苗膜上移栽直立率的同时,膜面穴口较小。     

移栽机曲柄滑槽式栽植机构设计与试验

为了提高膜上移栽机的钵苗栽植直立度并减少破膜程度,提出了一种曲柄滑槽式栽植机构,阐述了移栽工作原理及结构组成,并建立了机构的运动数学模型。基于该模型采用Matlab软件编写了栽植机构的仿真分析与优化程序,分析了主要参数对机构运动轨迹特性的影响规律;以钵苗栽植直立度较高且破膜程度较低为优化指标(即鸭嘴栽植点出、入土轨迹尽量垂直垄面,且出、入垄面点和栽植点间距尽量小),利用程序优选出了一组最优的机构参数组合:在移栽机组作业速度v=500 mm/s时,L_1=150 mm、L_3=120 mm、L_4=310 mm、L=680 mm、θ_1=10°、θ_3=15°、θ=20°;在此组合下栽植器鸭嘴端的绝对运动轨迹在出入垄面时呈显著"γ"型轮廓,利于钵苗直立与穴口较小撕膜。提出了一种破膜程度检测方法,以烟草钵苗为对象进行了整机田间试验,结果表明:钵苗栽植直立度较高,优良率超过93%,较现有七杆式栽植机构提高10个百分点;栽植器鸭嘴的破膜程度有效减小,最低可降至8%。     

吊杯式移栽机振动特性分析及对孔穴参数的影响

针对吊杯式移栽机受自身及外界激励产生振动影响栽植机构栽植性能的问题，进行了移栽机作业时振动特性测试与时域、频域分析，并对不同振动强度下吊杯式栽植器所成孔穴参数进行测量。试验表明：移栽机栽植机构的振动为低频振动，主频主要分布在4.25～5.25Hz范围内，移栽机前进速度和栽植深度是影响移栽机振动特性的重要因素。移栽机前进速度在0.8～2.0km/h范围内时，前进速度越大，移栽机栽植机构的振动加速度越大；移栽机栽植深度在70～130mm范围内时，栽植深度越大，移栽机栽植机构的振动加速度越大。通过分析不同振动强度对孔穴深度、穴口纵长的影响表明：振动强度越大时，土壤受到的扰动越大，土壤回流量越多，孔穴的有效深度均值越小，穴口纵长均值越大。研究结果可为吊杯式移栽机优化设计和作业参数的选取提供参考依据。     

花椰菜钵苗移栽机栽植机构设计与试验

针对云南省丘陵山区地形特点和坡耕地条件下的作业环境，设计了一种双曲柄五杆式花椰菜钵苗移栽机栽植机构。通过对移栽机五杆机构的分析，确定了五杆机构各杆件长度，并基于线性独立矢量法得到满足五杆机构惯性力平衡条件的各杆件质量矩；结合Matlab软件图像处理功能设计了与钵苗轮廓相匹配的打孔器；应用RecurDyn与ANSYS仿真软件，对栽植机构栽植轨迹和打孔器结构强度进行了分析；采用高速摄像验证了栽植机构的栽植轨迹。根据仿真结果，进行了栽植机构栽植性能台架试验，以台架前进速度、栽植频率和入土深度为试验因素，建立了栽植合格率、露苗率和株距变异系数的数学模型，采用响应曲面法优化得到了最佳工作组合，即台架前进速度0.4~0.54m/s，栽植频率50~68株/min，入土深度10cm时，栽植合格率大于90%，露苗率小于5%，株距变异系数小于5%。设置花椰菜钵苗移栽机机组的前进速度为0.52m/s，花椰菜钵苗的栽植频率为61株/min，打孔器入土深度控制在10cm，进行田间试验，结果表明，花椰菜钵苗的栽植合格率为91.67%，露苗率为3.33%，株距变异系数为4.17%，满足花椰菜钵苗移栽农艺要求。     

基于多体动力学的秸秆还田机虚拟仿真与功耗测试

针对目前秸秆还田机功耗测试难的问题,提出了利用虚拟测试平台评估还田机功耗的方法。首先建立秸秆还田机Abaqus动力学模型,并进行边界约束条件和载荷设置,分别模拟刀具在入土深度120 mm和90 mm、机具前进速度3 km/h和5 km/h、刀轴旋转速度260 r/min和230 r/min下的工况,对秸秆还田机的功率消耗进行了虚拟仿真;然后构建了田间功耗测试系统,通过对比仿真数据得知相对误差分别为9.06%和8.02%,验证了该种测试方法的准确性和可行性。最后分别选取3种入土深度、2种前进速度、3种旋转速度因素组成18种工况,对其进行了仿真分析,结果表明:入土深度一定时,秸秆还田机功耗分别和前进速度、旋转速度呈线性递增关系;在入土深度和前进速度一定时,刀轴转速存在消耗功耗最低的转速,特别是在入土深度和前进速度较大时,刀轴转速对能耗影响明显。     

一种大蒜栽植器的研制

大蒜的直立种植是实现大蒜种植机械化的关键之一。为此,根据芽尖向上立直种植的需求,设计了一种用于大蒜种植机上的大蒜栽植器。该大蒜栽植器为鸭嘴式结构,采用凸轮机构双侧均匀打开,蒜种在种植时侧向受力均匀,满足了大蒜立直种植的要求。为此,阐述了大蒜栽植器的结构组成、工作原理及关键零部件的设计及关键参数的确定计算,并对大蒜栽植器的工作性能进行了分析。该大蒜种植机立直率高、结构简单紧凑,其结构原理也适用于需立直种植的秧苗的栽植。     

油菜钵苗移栽机双五杆栽植机构多目标优化设计

针对双五杆栽植机构结构复杂、参数多,用传统的解析法设计较为困难的实际问题,分析了油菜钵苗移栽机双五杆栽植机构的工作原理和运动特性,构建了该机构多目标优化设计模型,借助Matlab软件开展了多目标优化设计模型的求解和参数分析,并结合高速摄像技术开展了该机构多目标优化设计模型与实际轨迹一致性的验证。结果表明:机组前进速度为0.3 m/s、栽植频率为60株/min时,栽植株距和轨迹高度均为300 mm,入土轨迹与出土轨迹具有较高垂直度和重合度,栽植轨迹最低点鸭嘴器水平方向速度为0.04 m/s,接近零速栽植,满足油菜移栽要求。     

圆盘式大蒜挖掘装置的设计与试验

针对现有大蒜收获机挖掘装置存在的挖掘率低、伤蒜率高、机前壅土等问题,设计一种圆盘式大蒜挖掘装置。利用解析作图法对圆盘铲刀进行了运动学分析,以大蒜收获农艺要求及低能耗为目标,通过理论计算得出圆盘铲刀的主要结构参数及工作参数。将圆盘式大蒜挖掘装置安装到田园管理机上,对圆盘工作倾角、机组前进速度、圆盘转速等因素进行了三因素三水平正交试验并对试验结果进行分析,以挖掘率最高、同时兼顾伤蒜率最低为原则得到装置最优工作参数:圆盘工作倾角为8°、机组前进速度为0.85m/s、圆盘转速为152r/min,此时,挖掘率为99.56%,伤蒜率1.57%,符合大蒜收获的技术指标要求。     

非圆齿轮系大蒜直立移栽机构优化设计与试验

根据大蒜鳞芽直立朝上栽植的农艺需求,设计了一种可实现复杂栽植轨迹的二阶非圆齿轮行星轮系移栽机构。采用D-H方法建立了移栽机构的数学模型,通过对大蒜移栽轨迹与姿态进行分析,确定了直立移栽机构所需实现的优化目标;在Matlab平台下编写了移栽机构的GUI优化设计软件,利用参数导引启发式优化算法对机构进行了多目标参数优化设计,通过人机交互优选出一组非劣解;采用自上而下的参数驱动设计方法,在CATIA中完成了移栽机构的参数化建模,并对机构进行了虚拟样机验证;通过台架试验,获得各试验因素对大蒜移栽后倾斜角的影响规律;提出了针对不同工况的优化模型,在最佳参数组合方案下进行了验证。结果表明,当移栽深度为17 mm、机构转速为29.6 r/min、匹配速比为100%时,获得的蒜瓣倾斜角平均值为8.54°,当提高机构转速时,通过对参数方案进行优选可将倾斜角控制在合理的范围内,以满足大蒜直立栽植的农艺要求。     

基于零位移的膜上移栽装置运动轨迹设计与仿真

针对现有移栽机移栽效率低及膜上作业存在刮膜、撕膜等问题,研究设计了一种由双曲柄摇架连杆构成的蔬菜快速移栽装置。该装置通过曲柄的旋转和摇架摇摆,使打穴体钝角入土、锐角出土,以及打穴体实现相对后移;增速装置增加打穴体入土速度,缩短打穴时间,实现了打穴体零位移条件下的快速移栽作业。仿真实验表明:该装置可以实现在2km/h行进速度下打穴体的"Y"运动轨迹,满足蔬菜移栽的农艺要求,且保证移栽性能、克服刮膜现象、提高作业速度。     

大蒜收获机参数优化试验研究

为了解决大蒜收获效率低、损伤率高的问题,设计了一种大蒜收获机,主要包括动力系统、传动系统、行走系统、操纵系统、振动系统及切割系统。同时,采用了二因素五水平二次正交旋转组合方法对影响其性能的入土深度和入土角度这两个主要因素进行了参数优化试验,获得取整后的最佳参数组合为:入土深度8cm,入土角度21°。田间试验结果表明:大蒜挖出率为97.96%,大蒜损伤率为1.03%。研究结果对大蒜收获机的研发提供设计依据。     

大蒜种植收获加工系列机械集锦

1.2ZD S—5型自走式大蒜种植机2ZDS—5型自走式大蒜种植机由中国农机化科学研究院现代农装科技股份有限公司研制生产,并获国家专利。该机一次性作业可完成5行大蒜种植,行距17.5cm,大蒜直立率高,能满足大蒜栽种的要求。日栽种大蒜0.33hm2￣0.40hm2,是人工种植效率的25倍以上。2.