履带式林间草带收割机设计与试验

林下种草是近年来人工林普遍采用的林下经济模式。针对林草种植模式中因林木间距小、植被茂盛、地表不平、视野受限而带来的牧草收获困难等问题,设计了一款履带式林间草带收割机,该机主要特点是幅宽小、转弯灵活,适合林间牧草收获作业和硬杂草、稀疏灌木的切割作业。根据实地调研提出基于林间作业环境的割草机设计要求,通过对割草机行走系统、切割系统进行分析计算,确定了履带、圆盘式切割器的主要结构参数,分析了圆盘式切割器的运动轨迹和牧草被割断后的运动状态,并采用力学计算和仿真模拟的方式计算了机架的受力情况。试制样机,并进行了林间牧草收获试验,结果表明,收割机的平均作业速度为0.42m/s,割茬高度7.6cm,割幅利用系数为0.94。说明所设计的履带式林间草带收割机能够适应人工林作业环境,满足林间牧草收获作业要求。     

多年生苜蓿地切根补播机低阻松土铲设计与试验

为降低多年生苜蓿地改良多用机械松土铲的水平阻力和土壤扰动量,根据食蚁兽爪趾外缘轮廓曲线模型,设计了一种新型仿生松土铲。基于多年生人工苜蓿地土壤特性,利用EDEM软件建立触土部件土壤相互作用离散元模型,以水平阻力和土壤扰动面积为主要评价指标,在不同作业条件下对仿生松土铲和轻型标准深松铲工作过程进行数值模拟,并进行田间验证试验。结果表明,仿生铲平均减阻率为7.64%,仿真值与实测值误差小于9%。为优化翼铲结构参数,以铲翼倾角和铲翼开角为试验因素,以传感器拉力测量值和沟槽宽度为试验指标,采用响应面分析法(RSM),进行二因素五水平旋转正交组合试验,得到各因素与指标之间的回归数学模型。采用粒子群优化(PSO)算法对回归数学模型进行求解,获取了Pareto最优解集,最终选取传感器拉力测量值为8.679 kN、沟槽宽度为144.2 mm,此时翼铲倾角为20°、翼铲开角为105.6°。田间验证试验表明,实测值与预测值相对误差小于6%,说明基于RSM和PSO的多目标参数优化方法具有科学性和可行性。     

王草收获机旋转刀盘式平茬切割装置设计与试验

针对目前王草缺少专用机械收获装备,传统通用型切割装置对王草平茬刈割效果不稳定等问题,设计了一种王草收获机旋转刀盘式平茬切割装置。根据王草簇状分蘖生长的生物特性和平茬刈割的收获要求,完成切割装置的总体结构设计,通过理论分析,确定了切割器和塔轮式输送器的关键结构和工作参数。利用ANSYS/LS-DYNA仿真对比单动刀切割和动定刀组合切割的切割效果,结果表明动定刀组合切割断面平整度优于单动刀切割,在刀盘低速切割时,动定刀组合的切割功耗小于单动刀切割;切割输送仿真试验表明塔轮式输送器的输送效果较好,能够实现割后王草茎秆的顺茬输送。搭建切割器试验台,采用Box-Behnken设计方法,选择动定刀间隙、刀盘转速和刀盘倾角为试验因素,留茬破头率和切割功耗为试验指标,建立了因素与指标间的回归模型,通过NSGA-Ⅱ算法,确定切割器最优参数组合为动定刀间隙2.98 mm、刀盘转速为84.7 r/min、刀盘倾角为28.65°,在此参数组合下测得留茬破头率为8.66%,单位切割功耗为7.78 mJ/mm²。在此基础上进行田间试验,试验结果与优化结果基本一致,结果表明旋转刀盘式王草平茬切...     

苜蓿切根补播施肥机气送式集排系统优化设计与试验

为提高苜蓿切根补播施肥机气送式集排系统工作性能,利用EDEM软件和Fluent软件对气送式集排系统工作过程进行联合仿真,以管道内部流场压力与速度变化情况、种子颗粒速度与受力情况为指标,分析波纹管和分配头结构参数对集排系统工作性能的影响,进而优化了其结构参数。以输种弯管弯径比、波纹管长度和分配头锥角为试验因素,以各行排量一致性变异系数和总排量稳定性变异系数为试验指标,进行Box-Behnken响应面分析仿真试验,获取集排系统最优结构参数组合。结果表明,当弯径比为0.96、波纹管长度为183mm、锥角为123.4°时,各行排量一致性变异系数为3.06%,总排量稳定性变异系数为3.17%。样机大田性能试验结果表明,在不同的螺旋输送机输送效率条件下,苇状羊毛种子、固体颗粒肥各行排量一致性变异系数和总排量稳定性变异系数均小于5%。     

基于模糊PID的犊牛代乳粉奶液温度控制系统设计与试验

为实现犊牛饲喂过程中冲调代乳粉奶液温度的有效控制、提高热交换器温度控制的准确率,设计一款基于模糊PID控制算法的动态温度控制系统,主要应用PID参数在线模糊自整定和PID温度控制模糊算法等实现动态调节被控对象(代乳粉奶液)温度,从而保证犊牛饮用代乳粉冲调奶液温度控制在(37±1)℃的可控范围内。设定热交换器温度为42℃,模拟外部入水温度分别为10、15、20、25℃时,犊牛饮奶位奶液温度与预先参数设定温度的波动幅度最大值仅为0.3℃。对犊牛饲喂装置的热交换器恒温控制系统进行样机性能试验,设定热交换器内的热水恒温控制在42℃,每5 min记录其温度,整个试验过程中热交换器内部温度基本控制在(42±0.2)℃范围内,温度平均相对误差以及变异系数小,系统温度控制稳定,能够满足犊牛对代乳粉冲调奶液温度的切实需求,实现了犊牛饲喂装置热交换器的快速响应和实时温度控制。     

悬挂式割草机折叠机构优化与液压仿形系统研究

为了增强割草机在复杂地形条件下的作业能力,开展了割草机折叠机构优化与液压仿形系统研究,使折叠机构具备±30°的摆动范围,液压仿形系统可顺利通过250mm的凸起路面。通过对折叠机构不同工况的姿态分析以及运动学、有限元分析,试制出适用于幅宽3.2m割草机的折叠机构,通过野外试验验证了折叠机构具备±30°的摆动范围。研制液压仿形系统,解决折叠机构刚性连接的问题,通过ADAMS-AMESim联合仿真技术验证液压仿形方案的可行性,结果表明液压仿形系统通过250mm波形路面过程中,蓄能器气囊体积变化范围为0.4～0.7L,切割器接地压力变化范围为1700～2500N。将试制的仿形系统搭载在折叠机构上,在安徽省芜湖市三山区进行田间试验,结果表明：样机能顺利完成割草机折叠动作,满足各种工况下的力学和强度要求;切割器具备了±30°以内的摆动范围;搭载仿形系统的试验样机可以顺利通过250mm高度的波形凸起路面,提高了割草机在丘陵山区作业的地形适应能力,可为悬挂式割草机折叠机构的设计、割草机接地仿形技术提供参考。     

花生挖掘条铺机的设计与试验

针对南方种植区花生收获过程中壅土阻塞、花生果秧缠绕、动力消耗大等问题，设计了一种花生挖掘条铺机，使其能一次性实现花生的挖掘、输送、振动去土、有序铺放等工序，并进行双垄挖掘作业。根据对挖掘装置、输送去土装置、秧棵翻转及条铺装置的动力学分析，得到花生条铺机的理论作业参数范围，通过三因素三水平正交试验分析得到各因素对埋果率影响的主次顺序为前进速度>输送带转速>翻转轮转速，各因素对带土率影响的主次顺序为输送带转速>翻转轮转速>前进速度，通过田间试验验证该机器基本满足花生条铺的作业要求。