玉米秸秆切割过程的非线性数值模拟与仿真试验

应用Solidworks软件建立玉米秸秆—切割刀片参数化模型,借助LS-DYNA971非线性有限元软件模拟切割刀片切割玉米秸秆的过程。玉米秸秆切割的有限元数值模拟能降低试验成本和缩短试验时间,可视化数值模拟过程可为玉米秸秆收获机械的设计提供理论参考。利用参数化模型特点,通过改变玉米秸秆直径大小、秸秆含水率、切割方式和刀片刀端线速度进行正交仿真试验。结果表明：对切割力来说,含水率对其影响最显著,其它影响依次为：秸秆直径、切割方式、刀片刀端线速度;对切割功耗来说,含水率影响最显著,其次分别为：秸秆直径、刀片刀端线速度、切割方式。经正交综合平衡法分析可知：当刀片刀端线速度为28 m·s^-1,采取滑切方式,玉米秸秆含水率、直径分别为45%、26 mm时为最优。玉米秸秆—切割刀片动力学可视化数值模拟仿真模型的构建和分析, 对玉米秸秆收获机械设计具有重要的参考价值。     

基于水热效应数值模拟的旱地玉米全膜双垄沟农艺优化

为研究旱地玉米全膜双垄沟垄体结构对其水热效应的影响程度,采用数值模拟方法对垄体结构和保温保水性能之间的关系进行研究。参考现有的全膜双垄沟种床构建农艺要求建立4种垄体模型,分别为T1、T2、T3和T4模型,对其雨水入渗和热平衡过程进行数值模拟,结合模拟结果对玉米全膜双垄沟垄体结构和相应的配套机具进行了优化。入渗模拟结果表明:在相同降雨边界条件下T2模型垄沟内土壤平均含水率最高(含水率为18.0%),其次为T4模型(16.9%)。热平衡模拟结果表明:在相同的温度边界条件下T4模型垄沟内土壤平均温度最高(温度值为23.5℃),T2模型最低(22.8℃),兼顾保温性和保水性2个因素,T4模型为最优模型。在T4模型的基础上对现有的全膜双垄沟垄体结构进行优化,优化后的垄体呈拱型结构,大垄拱顶弧半径为48 cm,大垄宽70 cm,垄高15 cm;小垄拱顶弧半径为22 cm,小垄宽40 cm,垄高20 cm;垄沟为梯形结构,沟底宽8～10 cm,沟底与大垄宽度比约1∶7,与小垄宽度比约1∶4。同时配套的起垄铺膜机具需要安装垄体整形装置,其形状和结构要与优化后的垄体相匹配,配套的直插式穴播机行走轮宽度应小于垄沟沟底宽度(8～10 cm),播种后膜孔半径保持在4～5 cm。     

3WYP 900型旱地胡麻喷药机设计与试验

针对目前旱地胡麻机械化喷药作业中存在作业效率低、配套机型少、自动化程度低、药雾对操作人员伤害大等问题，设计了3WYP900型旱地胡麻喷药机，该机可实现远程遥控及滑移转向。对样机行走转向装置、喷洒装置、喷杆升降折叠装置等关键部件进行了设计，并结合作业要求进行了理论分析计算。设定不同的喷头施药压力进行喷头施药量及喷幅试验，试验结果表明，当压力为0.3MPa时，单个喷头变异系数最小为0.0096，稳定性最优，且该压力下喷幅稳定为9.423~9.622m。在0.3MPa压力下发生滴漏喷头数目均小于3，单个喷头的滴液量最大为3滴，滴漏液滴数为5滴，防滴性能符合国家标准。同时整机调速转向以及制动灵活，控制反馈精准迅速，试验过程中未发生侧翻、失速、喷药中断等现象，表明整机基本达到设计要求，具备田间试验的相关条件。      

基于振动特性分析的枝条粉碎机转子系统结构优化

为解决锤片式枝条粉碎机在粉碎作业时受到环境和外部激励产生共振,影响粉碎效果、使用寿命、可靠性等问题。首先对粉碎转子系统进行静态平衡分析、运动过程受力分析、振动响应分析和运动学仿真分析。通过有限元软件计算锤片式枝条粉碎机转子在低阶模态下的固有频率和振型,确定可能发生共振现象的固有频率,并分析引起共振的原因,然后对转子系统进行结构优化,改变低阶固有频率,使其远离所有外部激励频率。结果表明:当锤片架由矩形改为圆形,厚度由5.2 mm增加至6.2 mm,主轴半径增加3 mm后,转子的平均低阶固有频率相对于优化前提高197.26%,有效避开了所有外部激励频率,最大变形量由1.411 mm降低到1.068 mm,优化后的转子可有效避免共振的发生,抗振性能明显增加。     

基于压痕加载曲线的谷物籽粒硬度性能测定技

使用500N微机控制材料试验机,利用压痕加载曲线,进行了用针尖压入法测定谷物籽粒硬度的试验研究,测得豌豆、蚕豆、大米、绿豆、小麦、扁豆以及玉米在不同组成部位、不同含水率时的硬度值在2～75MPa范围内.研究表明,试验加载速度在0.25～2.00mm/s范围内、针尖压入深度在0.25～1.50mm范围内时对试验结果无明显影响,而针尖锥度与籽粒硬度存在定量关系.     

甘肃省农用大中型拖拉机需求量预测模型及时效分析

甘肃省农用大中型拖拉机受国家政策导向、经济效益驱动、市场需求等多种因素的影响,其需求量是一个复杂的非线性系统。本文将混沌动力系统相空间重构理论与神经网络理论相结合,提出了一种相空间重构与神经网络相融合的预测模型,采用1981～2008年之间甘肃省农用大中型拖拉机需求量实测数据,研究了该需求量系统关联维数的确定和柯尔莫哥洛夫熵的计算,结果表明,基于神经网络与混沌理论的甘肃省大中型拖拉机需求量的准确预测时效是4年,影响需求量的因素有1～5个。     

青贮玉米秸秆揉搓机设计

针对我国西北地区玉米收获后田间大量玉米秸秆滞留和牲畜饲料短缺的现象,为充分利用玉米秸秆这一丰富的有机资源,便于玉米秸秆饲料的生产运输和青贮,设计了玉米秸秆揉搓机。该机主要由机架、送料机构、压扁切丝机构、揉切机构和动力机构5部分组成,能够完成青、黄玉米秸秆的切断和挤丝揉搓。该揉搓机融合了铡切和揉丝等机型的优点,结构简单、紧凑,操作方便,秸秆揉搓效率高,整机消耗功率小,具有良好的推广应用前景。     

不同刈割期低纤维苜蓿茎秆生物力学试验研究

本文以北方多年生豆科牧草低纤维苜蓿和甘农三号、绿宝石小冠花(对照品种)初花期、结荚期茎秆为研究对象,测试了茎秆的主要力学性能及在不同状态下主要化学成分含量.结果表明:三种牧草刈割处茎秆应力与应变曲线近似呈线性关系;结荚期茎秆抗拉强度大于初花期;初花期刈割处茎秆平均抗拉强度分别是24.62MPa、24.82MPa、15.96MPa;三种牧草茎秆随含水率的降低(或初花期到结荚期的变化),纤维素、木质素、蛋白质含量均增高;低纤维苜蓿平均蛋白质含量介于绿宝石小冠花和甘农3号之间.考虑蛋白质含量、消化率及机械化收获难易,新品系低纤维苜蓿具有更广阔发展前景.此研究为指导牧草优种筛选和选育,设计开发新机具、新工艺提供理论依据.     

甘肃省农机购机补贴产品的分布对比及适用性分析

通过实际调研与查阅相关资料,对2010年～2011年2年内甘肃省农机购机补贴产品的分布进行了统计与对比,并针对甘肃省各地区实际农业机械化需求,结合其农机购机补贴产品状况对补贴机具适用性进行了研究分析。分析结果表明,我省2011年农机购机补贴产品种类主要以耕整动力机械类、种植维护管理机械类、收获加工机械类为主,其数目及相关制造企业较2010年均有所增加,相关补贴产品符合甘肃省区域农业机械化的作业要求,这将进一步提高甘肃省农机装备总量及相应地区农业机械化水平的发展。     

横腰带覆土式全膜双垄沟覆膜联合作业机设计与试验

为实现全膜双垄沟覆膜种床机械化构建,针对地膜全域覆盖膜上横腰带式覆土等要求,设计了横腰带覆土式全膜双垄沟覆膜联合作业机,可实现起垄、施肥、覆膜、覆土及横腰带铺设与渗水孔打孔的一体化作业。对样机关键部件进行设计,确定其旋耕刀组功耗和提土装置、镇压打孔装置的工作参数,同时解析了输土-种床覆土装置、横腰带覆土系统的作业过程,得到满足覆膜种床各部位覆土的必要条件。田间试验表明,当作业速度为0. 50 m/s时,采光面地膜机械破损程度为38. 6 mm/m~2、种床起垄高度合格率为89. 8%、种床垄沟中心距合格率为90. 7%、种床膜边覆土宽度合格率为95. 8%、横腰带覆土宽度合格率为95. 6%、种床覆土厚度合格率为95. 2%、横腰带覆土间距合格率为93. 5%、渗水孔间距合格率为97. 1%,试验指标均符合国家与行业标准要求,试验结果满足设计和实际作业要求。