液压挖掘机铲斗机构的动力分析

液压挖掘机铲斗机构可视为驱动力矩随时间变化的铰链四杆机构。分别用拉格朗日方程和质量凝聚法对其进行了动力分析，为设计者分析、决策和控制提供了计算依据，对于计算机求解具有普遍意义。     

胡萝卜联合收获机高效减阻松土铲设计与试验

针对胡萝卜联合收获机作业时松土铲普遍存在作业阻力大、漏拔率高等问题,设计了一种高效减阻松土铲。以狗獾爪趾为仿生原型设计了仿生减阻铲尖,并分析了其减阻机理,建立了铲翼与土壤间的力学接触模型,确定了影响松土铲作业质量的铲翼结构参数。基于EDEM离散元仿真技术,建立了部件-土壤-作物多元仿真模型,通过单因素试验与正交旋转组合试验,确定了铲翼结构参数取值范围及其对指标的影响规律。建立了试验因素与指标间的多目标优化数学模型,运用Design-Expert 8. 0. 6软件确定了松土铲的最优参数组合,通过田间性能试验验证了高效减阻松土铲的作业性能。结果表明:影响胡萝卜联合收获机松土铲作业质量的主要结构参数为铲翼开角α和铲翼倾角β,当铲翼开角α和铲翼倾角β分别为120. 27°和47. 37°时,松土铲作业性能最优,最优组合下前进阻力与胡萝卜拔取力分别为1 908. 76 N和55. 37 N。经田间性能试验验证,田间试验结果与仿真优化结果基本一致,与凿式松土铲相比,高效减阻松土铲前进阻力降低了5. 79%,胡萝卜拔取力降低了20. 68%,漏拔率降低了3. 8个百分点,满足胡萝卜收获农艺要求。     

基于TRIZ理论围框机铲边成型装置的创新设计

为解决现有围框机铲边成型工位成型纸框品质问题,利用发明问题解决理论(TRIZ)建立功能模型,因果链分析对成型纸框品质问题进行分析,找出其根本问题,通过运用TRIZ中的解题工具,得到解决方案模型,并进行方案评估。将评估后最优方案进行实验验证,小面纸空边问题得到解决,面纸包边合格率达到99%。基于TRIZ理论中的工具得到解决方案,并通过方案评估,得到最优方案,对围框机成型折边工位优化设计提供了理论参考依据,是解决实际问题的有效方法。     

翼铲式马铃薯挖掘铲有限元分析与试验

为提高丘陵山地及小地块的马铃薯收获效率,设计了一种结构轻便、碎土性能良好与手扶拖拉机相配套的翼铲式马铃薯挖掘铲,应用Pro/E软件创建翼铲三维模型,通过ANSYS进行有限元分析,并开展了田间试验.结果表明:翼铲安全系数为3.745,满足预期设计要求;田间试验结果表明,薯、土分离效果好,明薯率为97.5%,伤薯率为1.5%,技术指标符合马铃薯收获规范要求.     

联合式前胡收获机设计与试验

针对丘陵山区前胡收获工作效率低、劳动强度大、无专用机型等问题,设计了一款联合式前胡收获机。在阐述前胡收获机整机结构和工作原理的基础上,结合前胡收获农艺要求,对挖掘装置、输送装置的结构及工作参数进行了理论分析与结构设计,确定收获机挖掘装置和输送装置的结构与工作参数。对振动装置、分离装置工作过程的临界状况进行受力分析,确定收获机振动筛和圆筒筛工作参数范围。以工作效率、损失率、损伤率和含杂率为指标,对收获机样机进行了田间试验。结果表明：收获机以最小前进速度0.8 m·s^-1和最大前进速度1.2 m·s^-1作业时,工作效率分别为0.19和0.28 hm²·h^-1,损失率分别为3.56%和3.62%,损伤率分别为2.83%和2.79%,含杂率为3.28%和3.67%。前胡收获机各项工作指标符合行业标准。研究结果可为根茎类作物收获机械的设计提供参考。     

振动挖掘铲减阻数值模拟及参数优化

对小型振筛式马铃薯挖掘机振动挖掘铲的性能参数进行优化,借助Adams和Ls-Dyna相结合法模拟振动挖掘铲挖削土壤过程,据4因素3水平响应曲面法试验设计原理对影响挖掘铲挖削阻力的因素进行了多因素方差分析,并建立和优化了回归模型。结果表明:影响牵引阻力的因素由大到小依次为振动频率、牵引速率、入土角、振幅;当牵引速率为0.67m/s、振动频率13.77Hz、振动幅值11.93mm、入土角8.35°时,优化牵引阻力为1 449.59N。田间验证试验结果表明:试验阻力平均值与仿真结果误差5%,说明回归模型能较好的反映振动频率、牵引速率、入土角、振幅于牵引阻力之间的关系。     

1ZF-180型秸秆培肥整地机的设计

为改善国内常用秸秆还田机具功能单一的情况,研制出1ZF-180型秸秆培肥整地机具。该机具能够实现秸秆掩埋以及原有垄台和垄沟的交替更换,一次进地完成垄台深松、灭茬、旋耕、起垄秸秆掩埋、镇压多项作业。     

根茎类作物单摆铲栅收获装置渐变抛掷特性

单摆铲栅是基于变幅变向振动技术研发的铲栅一体收获装置。为明确单摆铲栅工作特性及抛掷分离作业机理,该研究在运动学及动力学分析基础上建立了铲栅工作面抛掷系数解析方程,铲栅工作面各点抛掷系数随工作长度逐渐增大且具有明显的渐变抛掷特性和较强的抛掷能力,分离区最大抛掷系数达9.98～19.72;建立了单摆铲栅EDEM-MBD耦合仿真模型,以振幅、振动频率、前进速度为因素开展单因素仿真试验,试验结果表明：受工作面抛掷特性及土壤粘塑性影响,牵引阻力、驱动转矩具有明显的强弱周期,在强周期内：单摆铲栅与土壤互作力较大,分离间距最大值发生在该周期切削行程终点时刻分离区中点处;振幅为7～11 mm时,牵引阻力均值约1 580.93～2 019.9 N、最大驱动转矩约224.04～322.11 、最大分离间距约59.58～98.3 mm;振动频率为6.67～10.67 Hz时,牵引阻力均值约1 416.43～1 866.38 N、最大驱动转矩约315.28～364.19 、最大分离间距约78.43～94.67 mm;前进速度为0.2～0.4 m/s时,牵引阻力均值约1 429.43～2 110.48 N、最大驱动转矩约241.27～387.78 、最大分离间距约62.5～102.5 mm。甘草收获试验结果表明：甘草收获机牵引阻力32.17 kN、驱动转矩802.02 、挖掘深度468 mm时,收净率为96.42%,单摆铲栅作业过程流畅有序,渐变抛掷作用明显,根茎土壤分离效果良好。该研究结果可为根茎作物特别是深根茎作物节能高效收获提供参考。     

挖掘收获多功能曲面铲的设计与试验

摘要：针对传统根茎类作物挖掘工作铲阻力大、顺土性差、集果效果不好的问题,设计了多功能曲面挖掘铲。为提高挖掘入土性能和去土效果,挖掘铲纵向平面采用犁铧与圆弧曲面两段组合设计;为提高横向流畅顺土性能和向中集果率,挖掘铲横向平面采用功能分段及样条曲线拟合设计。通过与应用较广的普通平面多边形挖掘铲的对比试验,表明多功能曲面铲去土率提高了4.8%,向中集果率提高了1.2%,掉果率降低了1.03%。但两者的挖掘阻力相差不大。该挖掘铲的设计为后续的夹持装置和去土装置的作业提供了参考。     

铲筛组合式花生分段收获机的设计与试验

针对我国现有花生分段收获机械化程度低、动力消耗大及工作稳定性差等问题,研究设计了一种铲筛组合式花生分段收获机。该机将花生的挖掘工序和分离工序合二为一,可一次完成挖掘、去土、送秧等工序,采用曲柄摇杆机构驱动分离筛振动,实现了两侧机构等角度、同方向摆动,减小机身侧向力。田间试验测试表明:收获机挖掘深度平均为143mm,落果率平均为0.21%,破损率平均为0.33%,果秧含土率平均为0.31%,耗油量平均为712g/kW·h。