基于CFD-DEM的胡麻风筛式清选装置仿真分析与试验

为阐明胡麻脱粒物料在振动筛上实际的筛分效果,采用CFD-DEM耦合方法,对胡麻脱粒物料在胡麻联合收获机风筛式清选装置中的清选效果进行研究,探究鱼鳞筛开口角度、气流速度、清选筛振动频率以及清选筛振幅对清选效果的影响,并通过统计胡麻籽粒含杂率和清选损失率来衡量不同工作参数下分离清选装置的工作性能。仿真试验结果表明：鱼鳞筛开口角度最优为30°,鱼鳞筛透筛率为79.77%,茎秆透筛率为65.52%,籽粒透筛率为90.01%;振动筛振动幅度最优为15 mm,胡麻籽粒损失率为3.6%,籽粒含杂率为3.4%;振动筛振动频率最优为6 Hz,清选损失率为3.5%,籽粒含杂率为3.4%;风机风速最优为5.5 m·s^-1,籽粒含杂率为3.2%,清选损失率为3.0%。结合优化工作参数进行大田作业性能验证试验,通过对机收后的收集物料测定试验指标可知,总清选损失率为3.58%,籽粒含杂率为3.16%,大田试验结果与仿真模拟结果基本一致。机收后的胡麻籽粒外形完整,破损现象较少,含杂率与总损失率均达到相关试验标准要求,表明优化后的参数满足胡麻联合收获标准要求。     

小区育种纵轴流脱粒分离装置试验研究

为获得小区育种纵轴流脱粒分离装置最佳作业参数,依据小区育种收获机理,通过改变影响纵轴流锥型滚筒脱粒分离装置作业性能指标的4个主要作业参数:物料喂入量、滚筒转速、脱粒间隙、吸杂风机转速,以装置罩壳内部籽粒残留率、脱粒总损失率、分离含杂率及脱粒破碎率为评价指标进行装置作业性能试验。结合正交试验研究,应用综合评分法得出了装置作业时各参数的最优组合,即:喂入量为0.3 kg/s、滚筒转速为1 600 r/min、脱粒间隙为8mm、吸杂风机转速为1 100 r/min。按照该最优组合作业参数进行试验,试验结果表明,装置脱粒总损失率为0.45%、分离含杂率为16.16%、罩壳内部籽粒残留率为0.04%、脱粒破碎率为0.46%,符合小区育种收获要求。     

浮动式气力卷膜装置作业过程仿真分析与试验

为深入研究浮动式气力卷膜装置在残膜回收作业过程中不同工作参数对其卷膜效果的影响，利用SolidWorks Flow Simulation软件建立了浮动式气力卷膜装置内部气流场模型，模拟卷膜作业过程中气流流动的动态变化过程。采用三因素三水平Box-Behnken试验设计方法，建立风机安装角、入口气流速度、卷膜辊转速与评价浮动式气力卷膜装置作业效果相关3个不同位置处速度值（从动辊表面竖直方向气流速度v₁、卷膜辊表面水平方向气流速度v₂和导膜板下表面气流速度v₃）的数学模型，寻求浮动式气力卷膜装置的最优参数组合，并进行田间验证试验。仿真试验结果表明，当风机安装角为33°、入口气流速度为3.50 m·s^-1、卷膜辊转速为17 rad·s^-1时，评价浮动式气力卷膜装置作业效果的响应值达到最优。田间试验验证结果表明，浮动式气力卷膜装置的工作参数优化后，马铃薯收获与气力辅助残膜回收联合作业机残膜回收率为91.6%、含杂率为7.5%，达到国家与行业要求。     

4LZY-7型全喂入油菜联合收获机的设计与试验

为解决西北地区油菜机械化收获中存在损失率高、作业效率低等问题，设计并试制了一种可一次性完成收割、脱粒、分离、清选、入仓等一体化作业的4LZY-7型全喂入油菜联合收获机。结合现有稻麦联合收获机，并针对油菜的生物特性及其收获时的农艺要求，对样机核心部件的作业机理进行了分析，并对样机关键部件进行了设计，确定了割台系统、脱粒系统和清选系统的工作参数。田间试验结果表明，当作业速度在0.8~1.2 m·s^-1之间，拨禾轮线速度在1.4~1.8 m·s^-1之间，即速比取1.5~2.25时割台损失率为2.35%；脱粒滚筒的圆周速度在15~20 m·s^-1之间，脱粒间隙为20 mm时，滚筒的脱净率大于96.9%；风机出口处风速为4.07 m·s^-1，筛面倾斜角度为16±2°时，筛出物菜籽含量为0.11%，粮仓含杂率为2.83%。即整机损失率最高为3.95%，粮仓含杂率最高为2.83%，机械破碎率最高为0.2%。各项试验指标均符合国家和行业标准要求，试验结果满足设计和实际作业要求。     

丘陵山地藜麦联合收割机设计与试验

我国藜麦多种植于高海拔、丘陵山区，种植地块小、坡度大、道路狭窄，为降低普通稻麦联合收割机收割藜麦损失大、含杂高、喂入不畅等问题，本研究针对藜麦种植农艺和茎秆特性设计了一种丘陵山地藜麦联合收割机。该机采用小行距扩口链齿喂入装置，配合下割刀、纹杆与杆齿组合式纵轴流脱粒滚筒、组合式分离凹板、双层往复式振动筛等装置，实现藜麦顺畅喂入、脱粒与分离、清选作业，对关键部件进行设计仿真，并进行田间试验。仿真结果表明：藜麦分禾喂入过程分禾角度较小，不会产生茎秆折损。试验结果表明：藜麦籽粒含水率14%、茎秆含水率为26%时，脱净率96.83%、含杂率4.30%、破损率0.15%、割台损失率1.54%、夹带损失率0.92%、清选损失率0.52%、总损失率2.98%。作业期间整机运行平稳，满足藜麦机械化收获要求与作业指标，可以作为丘陵山地藜麦联合收割机使用。本文可为藜麦联合收割机设计与试验提供一定参考。     

沙棘冻果筛分装置设计与仿真分析

为降低甘肃产区沙棘加工企业沙棘枝条果脱果、筛分除杂后的纯果含杂率，在传统的ZKB型直线振动筛基础上，设计了配置3层筛片的直线振动筛，其中3层筛片筛孔直径分别为12、8、5 mm。使用离散元仿真分析软件，并以振动筛振动方向角、振幅和频率为自变量、振动筛筛分效率和筛分速度为响应值，采用综合评分法设计正交试验，对各个因素及其交互作用进行分析。结果表明：当振动方向角为45°、振幅为2 mm、振动频率为18 Hz时筛分效果最好。在此条件下进行样机试验，下层筛筛分效率、筛分速度分别为85.3%、0.33 m·s^-1，上层筛筛分效率、筛分速度分别为85.9%、0.38 m·s^-1，该机主要设计指标符合相关国家标准，满足企业对筛分效率的需求。样机实地试验与仿真试验对9组试验数据的4个指标差异、最佳振动参数的研究结果趋于一致。     

收获期豌豆籽粒离散元仿真参数标定

针对收获期豌豆籽粒在脱粒与清选仿真模拟中缺乏准确离散元仿真参数的难题，采用物理试验和仿真试验相结合的方法对豌豆籽粒仿真参数进行标定。以籽粒堆积角为评价指标，通过Plackett-Burman试验筛选显著性参数，借助最陡爬坡试验和Box-Behnken试验得到显著性参数最优组合，通过仿真试验标定非显著性参数。结果表明：籽粒间碰撞恢复系数、静摩擦系数和滚动摩擦系数分别为0.364、0.519和0.444；豌豆籽粒-钢碰撞恢复系数、静摩擦系数和滚动摩擦系数分别为0.505、0.462和0.090；物理和仿真试验堆积角分别为19.841°和19.714°，其相对误差为0.64%。研究可为豌豆机械化收获过程离散元仿真分析提供参考。     

甩刀式马铃薯杀秧机的设计与试验

针对马铃薯收获机在收获时薯秧缠绕,影响机械化作业的问题,设计了甩刀式马铃薯杀秧机。对关键部件甩刀的形状、数量、排列和运动进行了理论分析,确定了其结构及主要参数,对样机进行了田间试验。以甩刀的转速、机具前进速度及刀片类型为因素,以茎秧漏打率和功耗为试验指标进行了正交试验,田间试验表明,甩刀式马铃薯杀秧机的最佳工作参数为：甩刀转速1 700 r·min^-1、甩刀刀片类型Y型、机具前进速度3.8 km·h^-1 。该机工作性能稳定,茎秧漏打率为1%,达到了技术规范设计要求和生产农艺要求。     

小麦不同生育期单旋翼植保无人机施药作业参数优化

为确定小麦不同生育期与不同病虫害的单旋翼植保无人机施药作业参数,以CE20型电动单旋翼植保无人机为对象,分别在返青期、齐穗期与盛花期对作业速度、作业高度和喷施流量进行优选试验。经对比分析作业喷幅、雾滴覆盖率变异系数与雾滴穿透率,筛选B5（作业速度4 m/s、作业高度2 m、喷施流量2 L/min）与B9（作业速度3 m/s、作业高度1.5 m、喷施流量2 L/min）为较优作业参数组合。在小麦返青期,当作业参数组合为B5时,有效喷幅为5.75 m,雾滴覆盖率变异系数为26.2%,综合作业效率最高,达36.8 hm²/d。在小麦齐穗期,B5与B9作业参数组合的雾滴穿透率分别为46.7%和60.1%,综合作业效率分别为36.8 hm²/d和26.02 hm²/d;施药前,当小麦蚜数量小于800头/百株时,B5和B9作业参数组合施药后7 d防治效果均为92.37%以上,当小麦蚜数量大于800头/百株时,B9作业参数组合的防治效果高于B5作业参数组合;施药前,当小麦白粉病病情指数小于5.00时,B5和B9作业参数组合施药后14 d防治效果均为81.86%以上,当小麦白粉病病情指数大于5.00时,B9作业参数组合的防治效果高于B5作业参数组合。在小麦盛花期,B5与B9作业参数组合的雾滴穿透率分别为43.8%和55.1%;施药前,当小麦白粉病病情指数小于5.00时,B5和B9作业参数组合防治效果均为86.65%以上,当小麦白粉病病情指数大于5.00时,B9作业参数组合的防治效果高于B5作业参数组合;B5和B9作业参数组合施药后20 d对小麦赤霉病的防治效果差异不大。在小麦齐穗期与盛花期施药参数选择时需结合田间实际病虫害发生情况,当病虫害等级较低时,选择作业效率更高的B5作为较优的作业参数组合,当病虫害等级较高时,选择雾滴穿透性更高的B9作为较优的参数。     

振动式阶梯铲状马铃薯挖掘机作业性能试验

为获得振动式阶梯铲状马铃薯挖掘机最佳作业参数,依据振动减阻收获机理,通过改变影响振动式阶梯铲状马铃薯挖掘机收获作业性能指标的4个主要作业参数：整机前进速度、挖掘深度、挖掘铲长度、曲柄偏心距,以挖掘机损失率、明薯率及伤薯率为评价指标进行马铃薯挖掘性能试验。结合正交试验研究,应用综合评分法得出了振动式阶梯铲状马铃薯挖掘机作业时各参数的最优组合,即：整机前进速度为0.55 m·s^-1、挖掘深度为210 mm 、挖掘铲长度205 mm、曲柄偏心距为6 mm。按照该最优组合作业参数进行试验验证,结果表明,该马铃薯挖掘机明薯率为97.6%、伤薯为3.9%、损失率为3.5%,符合马铃薯收获机质量评价技术规范要求。     

仿生分拨草防堵装置的设计与试验

针对我国西南地区小麦秸秆覆盖地玉米免耕播种机内被动式清秸防堵装置作业时存在的易缠绕堵塞、种沟清秸率低、作业不稳定等问题,基于仿生学原理,以白星花金龟前后肢轮廓曲线及后肢运动轨迹曲线为仿生原型,设计了一种高清秸率、不易堵塞的仿生分拨草防堵装置。通过运动学分析,研究了关键结构参数对清秸防堵效果的影响规律,并得出最优参数组合：拨草轮运动偏角δ为30°,轮盘直径D为204 mm,拨草轮爪数量N为13个;利用Design-Expert软件和Box-Behnken试验优化设计方法,建立了拨草轮入土深度(A)、机具前进速度(B)、分草挡板偏角(C)与清秸率Y的回归数学模型,分析表明三因素对清秸率均有显著影响,且显著性C>B>A,经过优化求解获得了最优作业参数组合：拨草轮入土深度T为11 mm、机具前进速度v为4 km·h^-1,分草挡板偏角α为35°。田间验证试验表明,整机的通过性良好,土壤扰动量及其变异系数分别为20.00%和5.30%,实际秸秆清除率及其变异系数分别为90.58%和1.20%,作业质量稳定,符合免耕播种机作业的农艺和技术要求。     

大挖深菊芋收获机设计与试验

针对菊芋收获作业要求，研制了大挖深菊芋收获机。该机由外倾整体式条形挖掘铲、两级抖动链式输送分离器及机架、地轮构成,可一次性完成菊芋挖掘、芋土分离、输送、铺放。田间试验表明：该机能在250~500 mm挖掘深度，初霜冻、菊芋团块根系发达地块，克服冻土块、砾石卡塞导致的土壤拥堵，实现持续稳定作业; 对菊芋收获质量好，芋土分离效果良好，损失率、伤薯率、含杂率分别小于1.75%、4.8%、4.5%, 满足菊芋收获作业要求。     

植保施药机械喷雾雾滴飘移研究进展

中国农药产品80％以上通过喷雾方式施用,药液从喷头到靶标作物过程中产生的随风飘移和蒸发飘移是农药造成人畜健康风险、生态环境破坏的重要因素之一.随着航空施药技术的发展,解决或减少喷雾雾滴飘移的问题成为施药技术研究的重点和热点.基于此,本文分别从喷雾雾滴(尺寸分布、黏度、表面张力、蒸气压、挥发性、密度等)、喷雾模式(喷头类...     

基于EDEM的油菜播种机仿真试验研究

为提高油菜播种质量,探索最佳螺旋窝眼轮式排种器工作参数组合,运用EDEM技术对不同排种轮转速、窝眼轮型孔圆角直径、窝眼轮型孔排列螺旋升角进行仿真分析,确定了排种轮转速、窝眼轮型孔圆角直径及窝眼轮型孔排列螺旋升角与排种性能的关系。仿真结果表明:排种器转速30 r·min~(-1)、窝眼轮型孔圆角直径3mm、螺旋升角59.31°时,合格指数在93.7%以上,漏播指数为1.3%,重播指数为5%;随转速的增加,合格指数呈线性下降趋势,漏播指数、重播指数、变异系数均一定程度有所上升。经方差分析,得综合指数影响显著性顺序依次为排种轮转速、窝眼轮型孔圆角直径大小及窝眼轮型孔排列螺旋升角。仿真与田间试验拟合度高,表明采用离散元法分析油菜播种作业是可行的。     

4U-1400型马铃薯联合收获机的设计

针对国内马铃薯收获依靠人工或小型挖掘机效率低、劳动强度大等问题,设计了4U-1400型马铃薯联合收获机。收获机主要由挖掘装置、土薯分离装置、茎秆分离装置、垂直提升装置、装袋装置、传动系统、机架以及行走装置等部分组成,结构紧凑。通过运动学分析和试验,确定了各装置的关键参数。运用Solidworks软件绘制虚拟样机,进行模型验证,各零部件之间不存在干涉现象。该机可一次性完成2行马铃薯的挖掘、土薯分离、薯秧、杂草和残膜分离、垂直提升以及装袋等工序,克服了马铃薯收获机装袋技术难题,提高了生产效率。