玉米秸秆揉丝破碎过程力学特性仿真与试验

由于玉米秸秆揉丝破碎过程缺乏有效数值模拟方法,在一定程度上降低了加工设备结构改进效率。该文基于离散元法(discrete element method,DEM)建立了玉米秸秆离散元模型,并通过物理试验和虚拟试验相结合对玉米秸秆粘结接触模型(bonded particle model,BPM)进行了参数校核。最后针对玉米秸秆离散元模型进行了破碎仿真以及试验验证。结果表明:以5 mm/min为加载速度进行秸秆压缩和剪切试验时,最大临界载荷分别为2 260和110 N;对BPM粘结模型进行参数校核后,得到法向刚度系数、切向刚度系数、临界法向应力、临界切向应力及粘结半径分别为9.60×10~6 N/m、6.80×10~6 N/m、8.72 MPa、7.5 MPa、2 mm,此时离散元模型力学特性与含水率为87.8%的收获期玉米秸秆相接近;仿真结束后,物料可分为短型、标准型、长型及未完全破碎型4种,与试验结果相一致,不同类型物料质量与试验结果数据偏差保持在10%以内。研究结果表明离散元法应用于玉米秸秆揉丝破碎过程仿真是可行的。     

对辊粉碎机理研究进展

对辊粉碎是破碎物料常用的工作方式,其粉碎机理受到众多研究者的关注.本文综述了近年来国内外关于对辊粉碎机理的研究进展,分析了各种理论的特点,对其今后的研究方向进行了展望.     

甘肃省保护性耕作的发展现状及效益分析

阐述了甘肃省保护性耕作的发展现状.通过分析实施保护性耕作所带来的经济效益与生态效益的结果表明,发展保护性耕作技术对于推动甘肃省农业的可持续发展具有重要意义.     

基于Ansys Workbench的脱粒滚筒模态分析及轴的拓扑优化

【目的】针对联合收割机脱粒滚筒正常负载下的振动问题,减少共振的发生.【方法】利用三维软件Solidworks对久保田688Q全喂入联合收割机脱粒滚筒进行三维实体建模,采有限元软件Ansys Workbench进行模态分析,并对振型不明显且质量较大的轴进行结构优化.【结果】前两阶固有频率为114.49、114.67 Hz,大于滚筒激振频率(11.3~13.4Hz)和发动机的激振频率(37.3~40.7Hz),不会发生共振;滚筒杆齿最大变形量为6.16mm,小于滚筒与凹板筛10~30mm的距离,不会发生干涉;通过拓扑优化,轴质量减少40.5%,前两阶固有频率分别提高12.8%、12.7%,优化效果明显且能有效的避开共振.【结论】为联合收割机脱粒滚筒结构的设计与优化提供了参考.     

玉米全膜双垄沟自走直插式精量穴播机设计

为适应中国西北玉米全膜双垄沟播农艺技术要求,解决传统膜上播种机具作业所存在的挑膜、撕膜、穴孔错位等问题,研制了全膜双垄沟自走直插式玉米精量穴播机,为高性能膜上直插播种农机装备的开发奠定理论基础。依据直插播种作业原理,对样机结构组成、传动方案及关键作业部件进行分析;借助Step函数建立运动算例,对影响样机直插播种性能的盘形凸轮轮廓及所对应播种轨迹作分析研究,并进行田间播种试验。完成样机运动放大机构、直插成穴播种装置设计,获得盘形凸轮最大尺寸为182.719 mm,最小曲率半径为53.057 mm及相应Step控制函数;样机播种作业后穴孔错位率达0.43%,地膜采光面机械破损程度为45.5 mm·m^-2。自走直插式玉米精量穴播机播种运动轨迹合理,直插成穴装置位于播种段与出土段的水平分速为零,能够实现对全膜双垄沟覆膜种床的自适应低损伤播种,符合膜上播种作业质量评价技术规范要求。     

基于压痕加载曲线的谷物籽粒物理特性试验与仿真

利用CMT8102微机控制材料试验机对豌豆、玉米、小麦、绿豆进行了加载-卸载试验,得到了4种谷物籽粒的载荷-压痕深度曲线.在谷物籽粒弹塑性力学性能研究中引入Venkatesh反向运算法则,计算出了4种谷物籽粒的弹性模量、屈服应力、硬化指数、接触刚度、最大接触面积等力学特性参数;把得到的弹性模量、屈服应力理论值添加到Abaqus的材料属性模块,对4种谷物籽粒的压入过程进行模拟仿真,得到了压痕形貌图和仿真曲线.仿真和试验曲线拟合结果说明了仿真的有效性,并且验证了Venkatesh反向运算法则在谷物籽粒材料特性研究中的准确性;压痕形貌图说明谷物籽粒具有弹塑性.研究还表明谷物籽粒硬度与应变硬化指数、最大等效接触应力、残余应力和屈服应力呈正比,与应力集中区域呈反比.     

冬小麦籽粒受挤压特性的有限元分析及试验验证

为降低小麦籽粒在收获、贮藏、运输过程中的机械损伤,掌握小麦籽粒粉碎机理,运用有限元法建立小麦籽粒的力学模型,研究小麦籽粒在压缩载荷作用下的应力分布规律。在材料力学万能试验机上进行压缩试验,测得不同含水率9.1%～21.6%的小麦籽粒在3种压缩型式下的弹性模量为98.86～206.59 MPa,屈服强度为0.8～1.95 MPa,破碎负载为63.44～154.77 N,最大应变为0.71%～1.02%。结果表明：在3种压缩型式下,破碎负载、弹性模量、屈服强度随着含水率的增加均有明显下降;在同一含水率下,B型压缩时破碎负载最大,L型压缩时次之,H型压缩时最小;屈服强度和最大变形在采用B型和L型压缩时较大,在H型压缩时较小;其主要破碎形式为在腹沟位置产生裂纹。比较3种压缩型式下的试验值的和仿真值,二者最大差异是12%,验证了仿真数值解可行性。     

基于PLC控制的气动射种机构设计

为提高播种质量,满足现代农业生产精量播种的需求,通过对已有气动射种机构工作原理进行分析后,应用PLC可编程控制器实现了对该机构气动射种过程的自动控制。试验表明,基于PLC控制的气动射种机构控制精度高,播种深度符合要求。     

鞭式刀具工作性能研究分析

秸秆还田机鞭式刀具在田间作业时能一次完成秸秆粉碎及碎秸秆与土壤的均匀混拌,有着良好的工作特性与推广前景。本文在分析鞭式刀具结构及工作原理的基础上,借助虚拟样机(ADAMS)对鞭式刀具运动规律进行了动力学仿真分析,得到了刀具运转时的关键工作参数,并结合刀具对各工作参数进行了分析讨论,为该刀具优化设计及推广应用提供了参考依据。     

自走式遥控喷药车的设计

设计了自走式遥控喷药车。该车可以在各类农作物整个生长期内不受限制地完成农药喷洒作业,尤其是针对胡麻作物的中后期植保作业,可以做到不伤苗、不压苗,适用于胡麻茎秆同高作物生长期的喷药作业。该喷药车应用单片机技术、红外遥感技术可实现行走、转向、喷杆的升降折叠等远程控制。通过整机性能及田间试验的调试和验证,结果表明,该喷药车转向灵敏、行驶稳定、喷雾植保效果好,能够满足胡麻等高杆农作物田间实验的要求。整个测试过程中,主控信号接收和反馈迅速,每一环节都可通过遥控精准控制,整机达到了设计要求,已具备田间试验的相关条件。