4GX-100型小区小麦种子收获机改进设计与试验

为进一步提升自行研制的小区小麦种子收获机工作性能,降低和改进一代样机采用梳脱割台所造成的籽粒飞溅损失大,脱粒装置喂料口及其罩壳内部易滞种、堵塞等问题,对4GX-100型小区小麦种子收获机进行改进设计。结合样机传动系统方案,对其双层收获割台、伸缩拨指式锥型脱粒装置进行设计,确定锥型滚筒结构参数（喂入段、脱粒段长度,大、小段面尺寸）,对脱粒元件结构参数、数量及周向分布进行计算,获得锥型滚筒转速在406~610r/min之间,伸缩拨指长度为172.5mm,其偏心距为40mm。为降低样机收获作业时的滞种率,利用离散元软件EDEM建立脱粒物料颗粒模型（小麦籽粒、短茎秆）,对锥型脱粒装置内脱粒物料的运动迁移过程进行模拟仿真与特征解析,分析研究脱粒物料中小麦籽粒的平均速度、位移随脱输时间的变化规律。改进样机田间作业性能试验表明,当样机喂入量达到0.52kg/s时,整机总损失率为1.18%,种子破碎率为0.13%,含杂率为0.64%,滞种率为0.02%,生产率可达0.18hm2/h,仅需短暂空转便可快速清机;整机运行平稳,脱粒装置喂料口及罩壳内部无堵塞现象,伸缩拨指式锥型脱粒装置能够有效抓取、脱输喂入物料,具有较强的适应性,作业机各项性能指标符合设计要求与技术标准的规定。     

基于近等速机构的玉米全膜双垄沟穴播机作业性能试验

应用Plackett-Burman试验设计并结合玉米全膜双垄沟穴播机工作原理分析获得的8个初始参数（放大机构比例、近等速机构传动比、成穴器开启位移、成穴器角度、曲柄转速、机器前进速度、主动杆转速、成穴器播深）进行筛选,得到作业机曲柄转速、机器前进速度以及主动杆转速对穴孔错位率、采光面机械破损率影响显著。在通过最陡爬坡试验确定显著性参数最优值区间的基础上,根据Box-Behnken试验结果分别建立了穴孔错位率、采光面机械破损率与显著性参数的二阶回归模型,探究单一因素及交互因素对不同响应值的影响效应,并结合Optimization-Numerical计算方法对直插式穴播机工作参数进行优化与田间试验验证。试验结果表明：样机作业性能在符合国家标准要求前提下,各显著性参数对其穴孔错位率的影响主次顺序为机器前进速度、曲柄转速、主动杆转速;对采光面机械破损率的影响贡献由大到小为机器前进速度、主动杆转速、曲柄转速。优化所得的样机最佳工作参数条件为：机器前进速度为0.52m/s、曲柄转速为72r/min、主动杆转速为140r/min。同时在此条件下,样机田间验证试验的穴孔错位率均值为1.23%,采光面机械破损率均值为956%,较优化前穴孔错位率（1.56%~5.87%）、采光面机械破损率（10.63%~73.37%）有明显的下降,表明在优化工作参数条件下作业机能够实现零速投种,基本无穴孔错位与撕膜、挑膜现象出现,能够有效避免对采光面地膜的机械损伤,表明建立的回归模型是可靠的。     

基于ADAMS的4UD-600型马铃薯挖掘机振动机构的参数优化设计

跟据振动减阻机理,对4UD －600型马铃薯挖掘机振动机构进行改进设计。在 ADAMS 软件中建立了4UD －600型马铃薯挖掘机振动机构的参数化模型,通过分析物料在分离筛筛面上的相对运动,在保证较高筛选效率的前提下,以生产率最高为优化目标对机构进行了优化设计,得到了机构最优参数组合：曲柄 LOA ＝5．5 mm ,摆臂LBD ＝570 mm ,主筛摆连杆 LEF ＝110 mm ,连杆 LJK ＝160 mm ,曲柄转速 nOA ＝4666°?s －1。优化后物料沿筛面的平均移动速度从0．089 m?s －1提高到0．122 m?s －1 ,挖掘机生产率显著提高,理论的正确性在后续的实际改进设计中已得到验证。     

全膜双垄沟覆膜机镇压装置与种床土壤动态互作有限元分析

为深入研究全膜双垄沟覆膜机作业时的镇压性能,结合全膜双垄沟种床构建农艺要求,探讨作业机镇压部件与种床土壤间的相互作用规律及影响。利用ABAQUS/Explicit分析软件建立镇压装置轮组与种床土壤相互作用的三维有限元模型,并进行镇压过程数值模拟。仿真结果表明,前进速度为1 m/s时,应力云图结果显示,镇压装置轮组与种床土壤之间的最大接触应力为1.20×10~(-2) MPa,在镇压轮作用下,大垄垄面土壤下沉16.61 mm;经由打孔轮作业所形成的的渗水孔在机具前进方向上偏移6.62 mm,渗水孔平均深度为31.84 mm,相邻渗水孔相距225.75 mm;垄体对镇压轮的最大阻力发生在接触后第1.15 s,且最大土壤阻力为137.156 N;打孔轮在垄沟内运动时所受最大阻力为51.38 N;镇压轮及打孔轮整个过程中受平均土壤阻力大小为104.78和15.02 N。田间验证作业效果对比表明,该三维有限元模型可用于预测镇压装置工作过程中的工作情况。     

玉米滚轮式气吸式排种试验台设计

为了方便测取滚轮式玉米气吸式排种器粒距合格指数、重播指数和漏播指数等性能指标,设计了结构简单、性能测取方便的气吸式排种器试验台,重点确定气吸式精量排种器主要结构。当玉米滚轮式气吸式排种器试验台在排种盘转速为197 r/min、气吸室负压为4 kPa、排种盘型孔直径4 mm的工作参数条件下,粒距合格指数为96.8%、漏播指数为2.2%、重播指数为1%,满足相关排种试验指标。     

玉米直插穴播机强排-强启排种装置设计与试验

在玉米直插穴播机的基础上,针对被动鸭嘴开启过程播种性能受地面高低起伏影响较大的问题,设计了强排-强启排种装置,主要由共轭凸轮、强排-强启排种器等组成。对前进速度补偿机构进行了分析,确定了穴播过程关键时间点,重点对强排-强启排种器的取种轮取种和鸭嘴强制开启2个动作实现进行了位移计算,反求法计算确定共轭凸轮的主凸轮轮廓;取种轮匀速转动能提高取种率,通过计算确定了凸轮从动件运动规律。试验结果表明:该装置传动运行平稳,能完成取种和排种动作,鸭嘴无夹土、无提早排种现象;鸭嘴膜孔较小,鸭嘴播种期间无挑膜、撕膜等问题;玉米直插穴播机的空穴率为1.8%、穴粒数合格率为95.3%、膜下播种深度合格率为88.1%,设计的玉米直插穴播机强排-强启排种装置满足设计要求和玉米播种的农艺技术要求。     

帆布带式马铃薯挖掘-残膜回收联合作业机设计与试验

为解决西北旱区大面积推广马铃薯大垄双行覆膜栽培模式所造成的田间残膜污染问题,设计了帆布带式马铃薯挖掘-残膜回收联合作业机,实现了马铃薯挖掘收获与残膜回收的一体化作业。通过对样机防缠绕装置、帆布带式送膜装置及浮动卷膜装置关键工作参数进行计算分析,确定影响联合回收机残膜回收率的相关试验因素及其取值范围。依照Box-Behnken试验设计原理,采用四因素三水平响应面分析方法,建立了作业机前进速度、卷膜驱动辊转速、输膜轴转速和输膜板倾角与残膜回收率之间的数学模型,并对各因素及其交互作用进行分析。试验结果表明:4个因素对残膜回收率影响的主次顺序为:卷膜驱动辊转速、作业机前进速度、输膜轴转速和输膜板倾角;联合回收机最佳工作参数为:作业机前进速度0.72 m/s、卷膜驱动辊转速303 r/min、输膜轴转速499 r/min、输膜板倾角29°。验证试验表明,联合回收机残膜回收率均值为92.1%,较优化前有明显提升;同时在此工作参数条件下,作业机明薯率为96.6%、伤薯率为2.2%,各项作业指标均达到国家和行业标准要求。     

玉米全膜双垄沟残膜回收机改进设计与试验

针对现有玉米全膜双垄沟残膜回收机作业过程中存在起膜齿仿形效果差、易拥堵,以及卷膜辊集膜、卸膜性能不理想等问题,对该机具的仿形弹齿部分和卷膜装置部分进行了改进设计。整个仿形弹齿由多个单铰接起膜齿和凸轮轴组成,每个单铰接起膜齿在凸轮轴的作用下可以实现单独仿形,且能完成相邻两起膜齿在空间上的间歇运动,以解决起膜装置局部仿形能力差、壅土及相互搂膜干涉问题;卷膜装置由主、从动滚筒及变径卷膜辊组成,其中,改进设计的变径卷膜辊依靠手动拉杆和内置弹簧实现外轮廓直径可变,优化后的活动叶片通过内外齿的啮合使其在打开与闭合状态下都能保证其外轮廓为“封闭”的圆柱体,从动滚筒外围加装了人字形输送齿,使得卷膜装置整体在工作时运转更加平稳,变径卷膜辊与主、从动滚筒可以始终保持接触,避免了因摩擦力突变引起的变径卷膜辊在主、从动滚筒上方停滞不转动的现象。通过分析偏心拨齿滚筒的搂集、抛送和脱落过程,确定了偏心拨齿滚筒的最小转速为164.92r/min。结合正交试验,以地膜回收率、缠膜率和含土率为评价指标,应用综合评分法得出作业机工作时各显著性参数对其各指标的综合性能影响主次顺序为：机具前进速度、反向刮膜板转速、偏心拨齿滚筒转速、凸轮轴转速。田间试验表明,在机具作业3.km/h、输送辊转速140.4r/min、凸轮轴转速130.6r/min、偏心拨齿滚筒转速为183.6r/min、反向刮膜板轴转速为120.8r/min时,残膜回收率为90.26%,缠膜率为1.94%,含土率为25.41%,满足全膜双垄沟残膜回收技术要求,为残膜回收机具的设计提供了参考依据。     

青稞芒的生物力学特性试验研究

为提高对青稞机械化联合收获和脱粒的效率、芒草分离率和碎芒率,减少含芒率,以及提高对青稞芒做饲料用的利用率,对甘肃,青海种植较广的昆仑14号、肚里黄、北青23号3种不同品种的青稞芒进行拉伸及剪切的生物力学特性试验,得出青稞芒的弹性模量、拉伸最大力、抗拉强度、剪切最大载荷、及剪切强度等各生物力学特性参数的大小,优选出适宜机械化联合收获和脱粒的青稞品种。结果表明:昆仑14号平均弹性模量为2 037.786MPa,拉伸最大力为2.828N,抗拉强度为14.2MPa,剪切最大载荷为4.669N,剪切强度为0.030MPa。与肚里黄、北青23号相比,昆仑14号各项生物力学特性参数数值较小,适宜机械化联合收获、脱粒和碎芒,为青稞机械化联合收获、脱粒及碎芒提供技术参考。     

“一膜两年用”玉米全膜双垄沟扎穴施肥装置设计

针对"一膜两年用"玉米全膜双垄沟田间基肥无法及时准确施入,种植作物需要不同生长阶段的膜下追肥、施肥问题,设计了携有近等速补偿机构的"一膜两年用"玉米全膜双垄沟扎穴施肥装置。通过应用Adams/View和Solid Works Motion虚拟仿真方法,揭示了膜下近似垂直扎穴施肥装置的工作原理,获得施肥穴距为330 mm时近等速补偿机构的最优组合变量,即:L_(AB)长度为60 mm、L_(BC)长度为151 mm、LDE长度为49.035 mm。通过对影响施肥穴距的近等速补偿机构参数进行分析,获得甘肃典型地区不同施肥穴距(200 mm、250 mm和300 mm)下近等速补偿机构所对应的作业参数。