果荚初期饲料油菜茎秆离散元接触模型参数标定

针对饲料油菜与不同材料的接触参数实测难度大、机械化收获离散元仿真模拟缺乏接触模型参数的问题，以果荚初期饲料油菜为对象，基于EDEM开展了饲料油菜茎秆颗粒离散元接触模型参数标定。测定了果荚初期饲用油菜茎秆本征参数，茎秆平均直径为20.4mm，密度为809kg/m3，茎秆弹性模量、剪切模量和泊松比平均值分别为115.73MPa、47.04MPa和0.23；以休止角为评价指标，应用Hertz-Mindlin基本模型和圆筒提升堆积法开展了饲料油菜茎秆颗粒堆积的虚拟二水平因子试验，结果表明饲料油菜茎秆与钢之间的碰撞恢复系数和滚动摩擦因数以及茎秆之间的碰撞恢复系数对休止角的影响较小，其值分别为0.60、0.10和0.60；通过最陡爬坡试验和响应面分析，确定了饲料油菜茎秆颗粒间静摩擦因数、滚动摩擦因数和饲料油菜茎秆-钢静摩擦因数的取值范围，建立了颗粒休止角的回归模型，以实测休止角与仿真试验休止角之间相对误差最小进行响应面分析和优化求解，确定其参数值分别为0.36、0.03和0.23。在接触参数最优组合条件下，根据回归模型计算得出的休止角理论值与实测值误差为2.15%，仿真试验得出休止角模拟值与实测值误差为1.83%，表明标定方法正确，标定参数准确。研究可为饲料油菜机械化收获过程的离散元仿真分析提供基本参数。     

油菜联合收获机组合式旋风分离清选参数分析与试验

针对传统油菜联合收获机风筛组合式清选装置结构复杂、振动较大的问题，设计了一种组合式旋风分离清选系统，主要由抛扬装置、组合式旋风分离筒、吸杂管道、离心风机等组成，其中，组合式旋风分离筒包括上锥段、中间圆柱段、下锥段、可拆卸圆弧或锥形挡料板等部件。结合油菜脱粒分离装置中脱出物输出量分析计算得出抛扬装置主轴理论转速不小于569.6r/min，结合杂余分离最小风量需求分析得出组合式旋风分离筒出粮口直径小于256mm；基于运动学与动力学建立了单粒油菜籽粒在旋风分离筒稳定气流场中的运动方程组，分析了挡料板对籽粒分离的影响；以抛扬装置主轴转速、吸杂口风量为因素，以旋风分离系统清洁率与损失率为评价指标开展了单因素试验；开展了正交试验寻求抛扬装置主轴转速、吸杂口风量、上锥段锥角、挡料板形式、出粮口直径的最佳参数组合。单因素试验结果表明：抛扬装置主轴转速与吸杂口风量分别在500~700r/min、0.566~0.692m3/s范围内清选性能较优。正交试验结果表明：旋风分离清选系统清选性能影响主次因素为吸杂口风量（吸杂口风速）、挡料板形式、上锥段锥角、出粮口直径、抛扬装置主轴转速；最佳参数组合为吸杂口风量0.692m3/s、抛扬装置主轴转速600r/min、上锥段锥角30°、无挡料板、出粮口直径200mm；最佳参数组合与不同工况条件下，开展验证试验得出旋风分离清选系统清洁率和损失率分别为86.80%~94.45%和5.90%~7.73%。该研究为油菜联合收获机清选装置的结构优化和改进提供了参考。     

2BZ-4型棘轮振动式油菜播种机设计与性能测试

为适应小田块油菜种植机械化的需求,利用振动破坏散粒体架空的原理,设计一种棘轮振动式油菜播种机,确定其主要结构和运行参数,得出在满足油菜播种各行稳定性和均匀性条件下,其排种单元最大的排种频率为6.3Hz,最大理论作业速度为0.55m/s;分析棘轮转速与排种装置单行排种量稳定性、各行排种量一致性和总排种量稳定性之间的关系。性能测试结果表明:当棘轮转速为20~45r/min时,排种装置具有良好的排种稳定性和均匀性;当棘轮转速为40r/min时,总排种量稳定性变异系数和各行一致性变异系数最小,分别为1.08%和2.74%,且种子破损率为0.38%,能够满足播种机标准JB 6274.1-2001的技术要求。     

油菜精量联合直播机气力排种系统性能和参数建模

为了了解油菜精量联合直播机气力排种系统工作参数及排种性能对油菜直播机作业性能的直接影响,该文应用JPS-12排种器性能检测试验台及自行研制的气力式油菜精量排种检测系统,开展了气力排种系统排种器单体负压流量与压强、系统各负压支路输气管压强及系统总负压输气管流量的试验,构建了基于系统总负压输气管流量与各支路输气管流量的神经网络模型,得出了系统总负压流量与风机转速、正压泄气孔大小的关系式及系统各支路输气管压强与流量的转换关系模型;同时以排种系统各行排量一致性变异系数＜5%、各排种器单转排量＞36粒等为约束方程,建立了以风机转速、排种轴转速及正压泄气孔大小为变量的整数规划模型,研究表明,所建立的系统工作参数及排种性能模型,对排种系统的性能优化与结构改进具有重要的理论价值和实际指导意义。     

油菜无人机飞播装置设计与试验

针对丘陵山区油菜种植面积逐步扩大和平原地区稻油茬口矛盾突出的生产现状,结合无人机飞播作业不受地形限制、作业速度快、工作效率高和适用范围广等优点,该研究开发了与极飞P20四旋翼无人机平台配套的油菜无人机飞播装置和控制系统。分析确定了飞播装置种箱、充种漏斗、槽轮等的结构参数,并研制了相应的控制系统。在分析无人机飞播质量影响要素基础上,建立了无人机旋翼气流场仿真模型,并以充种漏斗长度和槽轮转速为试验因素开展台架试验。仿真分析和台架试验结果表明,旋翼气流场对油菜种子的空中漂移运动轨迹有较大影响,根据获得的无人机飞行速度与槽轮转速关系模型,确定了旋翼气流场对种子影响较小的参数组合:导种管出种口与无人机旋翼距离300 mm,充种漏斗长度53 mm,槽轮转速10～50 r/min、无人机飞行速度2～4 m/s。场地试验表明:导种管出种口横向距离为1.1m,无人机飞行高度为2～2.5 m时,无人机有效作业幅宽2.15～2.45 m,种子分布均匀性变异系数为32.05%～34.78%,装置作业性能较好,满足油菜农艺种植要求。研究结果可为油菜无人机飞播配套装置设计提供参考。     

气力机械组合式藜蒿脱叶机设计与试验

藜蒿是我国特色蔬菜,可食部为茎秆与顶部嫩叶,因茎秆鲜嫩易折、径向叶片多且易相互缠绕,售前脱叶工序难度大,仍以人工脱叶为主。针对藜蒿脱叶装备匮乏,人工劳动强度大、成本高等问题,在统计分析藜蒿植株特性的基础上,设计了一种气力机械组合式藜蒿脱叶机,通过吸叶滚筒气力吸附引导、脱叶辊机械拉拽脱叶实现藜蒿茎叶的有效分离。统计分析了藜蒿外形几何参数,测试了叶片顺向、垂直、逆向拉拽的抗拉力,明确采用逆向拉拽脱叶方式;开展了吸叶滚筒、脱叶辊等关键部件结构参数和运行参数分析,基于CFD模拟了吸叶滚筒气流场状态,结合仿真正交试验确定了吸孔轴向间距为10 mm,周向分布夹角为10°,有效孔个数为121个,吸孔直径为4 mm、深度为4 mm,脱叶辊相对高度为30 mm;以吸叶滚筒转速、脱叶辊转速和夹持喂入速度为试验因素,以脱叶率和断叶率为评价指标,开展了二次回归正交试验,建立了脱叶率、断叶率与各试验因素之间的回归数学模型,求解得到最佳参数组合为吸叶滚筒转速77 r/min、脱叶辊转速65 r/min、喂入速度40 mm/s;在最佳参数组合条件下,藜蒿脱叶机的脱叶率与断叶率分别为94.32%和12.93%,单辊作...     

气力滚筒式油菜精量集排器

设计了一种可实现一器多行的气力滚筒式油菜精量集排器,分析了气力滚筒式油菜精量集排器的工作原理,并确定了其结构组成和主要结构与运行参数。以集排器排种性能为主要评价指标,进行了集排器排种滚筒转速、正压区相对压力、负压区相对压力等运行参数的单因素试验与正交试验。台架试验结果表明：集排器种子破碎率小于0.5%;当排种滚筒转速为20 r/min、正压区相对压力为2200 Pa和负压区相对压力为-2200 Pa时,集排器单行合格指数可高达94.02%,漏播指数小于4.0%;集排器各行排量一致性变异系数为5.73%,总排量稳定性变异系数为1.21%。     

犁旋组合式稻茬全量还田油菜直播种床整理机设计与试验

针对长江中下游地区稻茬田土壤黏重板结、地表秸秆量大且禁止焚烧导致油菜直播时机具易堵塞缠绕的难题,设计了一种犁翻埋茬、旋耕碎土、侧边作畦开沟的油菜直播种床整理机。该机主要由犁翻部件、旋耕部件及开畦沟部件组成,可实现秸秆全量还田、碎土平整及开畦沟功能;基于土垡运动规律确定了扣垡犁导曲线、直元线角及犁体尾翼长度等关键犁体曲面参数和犁体数量及距离等布局结构参数。田间试验显示：当机组前进速度由3.3 km/h增加至4.2 km/h时,整机牵引阻力增加了23.7%,功耗增加了57.2%。在旋耕深度相同作业条件下,当机组前进速度分别为3.3、4.2 km/h时,由于增加了犁翻部件,整机总功耗相比于单个旋耕机独立作业分别增加12.3%、20.7%,但有效提高了机组的通过性和整地的作业质量。与单个旋耕机相比,在2种工况下,整机的平均碎土率为92.8%,提高了2.6%,耕后地表平整度平均为11 mm,提高了39.0%,秸秆平均埋覆率为92.9%,提高了22.2%。试验表明,设计的整理机各项性能参数均满足油菜种植农艺要求。     

油菜离心式精量集排器枝状阀式分流装置设计与试验

为提高油菜离心式精量直播机排种器田间作业的适应性,特别针对机组作业时存在倾斜、颠簸等工况,设计了一种多阶分-合分流装置。以枝状阀式分流装置为研究对象,分析了影响种子分流效果的影响要素,运用离散元仿真软件EDEM对分流装置结构形式开展了正交旋转试验,建立了集排器各行排量一致性的四元二次回归模型;利用3D打印技术加工成型枝状阀式分流装置,并与1阶分流装置进行倾斜对比试验。结果表明:枝状阀式分流装置1阶分流单元分枝长度为59.95 mm、2阶分流单元上部长度为66.11 mm、分流角度为89.74°、管径为7.12 mm时,其排种性能最优;在0°~25°倾角范围内,枝状阀式分流装置的各行排量一致性系数不大于5.71%,优于1阶分流装置,且可适应中高速(9 km/h)播种作业,满足油菜种植农艺要求。     

高粗茎秆农作物切割刀片试验研究

针对高、粗茎秆农作物无适用切割装置和切割刀片性能不佳,研制了回转式切割器及配套切割刀片,并分析了切割刀片用材、结构和金相显微组织等对切割效率与使用寿命的影响。计算和田间试验结果表明:设计的刀具结构合理,刀片切割效果好,使用寿命长,田间适应性强,适宜于高、粗茎秆农作物的收割,生产效率高,推广前景广阔。