马铃薯碰撞损伤试验与碰撞加速度特性分析

针对收获过程中马铃薯破皮损伤率高的问题,以新鲜马铃薯为研究对象,借助马铃薯碰撞试验台,通过正交试验分析试验因素对马铃薯碰撞损伤体积的影响;结合马铃薯碰撞加速度变化曲线,分析马铃薯与杆条的碰撞压缩过程;选取初始高度和马铃薯质量为试验因素,考察碰撞加速度峰值随各因素水平的变化规律并建立回归模型,最后测试马铃薯碰撞损伤临界值。试验结果表明:影响马铃薯碰撞损伤体积因素的显著性由高到低依次为初始高度、马铃薯质量、马铃薯温度和碰撞材料;马铃薯与杆条碰撞经历了粘弹性压缩、弹塑性压缩、弹性恢复、与杆条分离等4个阶段;加速度峰值随初始高度的增加而增加,随马铃薯质量的增加而减小;马铃薯温度分别为5、15、23℃时与65Mn钢杆碰撞产生损伤的初始高度分别为50、80和250 mm,对应的碰撞速度和加速度峰值分别为0.99、1.253、2.506 m/s和434.154、674.437、1 249.794 m/s~2;马铃薯温度为15℃时与65Mn-塑料和65Mn-橡胶碰撞产生损伤的临界高度分别为320和280 mm,对应的碰撞速度和加速度峰值分别为2.506、2.344 m/s和1 589.528、1 409.697 m/s~2。     

摆动分离筛薯土分离机理分析与参数优化试验

针对摆动分离筛薯土分离机理不明确,作业参数匹配不合理导致明薯率与马铃薯破皮率矛盾突出等问题,利用高速摄像机实时拍摄不同曲柄转速、筛面倾角和机器前进速度时摆动分离筛上薯土混合物的分布状态,统计并分析薯土混合物分布高度的变化规律,揭示薯土分离机理,并获得影响分离筛性能主要因素的取值范围。以明薯率和破皮率为评价指标,采用Box-Behnken响应面试验方法进行试验,建立各指标与因素间的回归数学模型,对影响摆动分离筛性能的结构与工作参数进行优化。结果表明,各因素对明薯率、破皮率影响由大到小为曲柄转速、筛面倾角、机器前进速度。摆动分离筛优化参数组合为:曲柄转速230 r/min,筛面倾角21.1°,机器前进速度2.03 km/h,优化后明薯率和破皮率分别为98.94%和0.21%,明薯率较优化前提高1.68个百分点,破皮率较优化前降低9.6个百分点,参数优化试验结果满足国家标准要求。     

马铃薯挖掘机挖掘铲力学模型构建

为了研究马铃薯挖掘机工作阻力大小的影响因素,以挖掘铲为研究对象,分别进行了挖掘铲的受力分析、土壤的受力分析,以及相关辅助参数的求解。同时,构建了挖掘铲工作过程的力学模型,推导出了工作阻力的数学表达式,归纳总结了影响工作阻力大小的相关参数,为后续运用计算机软件进一步对挖掘铲进行力学分析提供了基础依据。     

马铃薯挖掘铲工作阻力计算与分析

以马铃薯挖掘铲为研究对象,构建了挖掘铲工作阻力的力学模型,归纳总结了影响工作阻力大小的相关参数。采用C#语言开发了一款专用的工作阻力计算工具模块,并以铲面宽度、挖掘深度和铲面倾角为变量,对比分析了各参数变化对工作阻力大小的影响,为挖掘铲结构进一步优化设计提供了参考依据。     

马铃薯相对分离筛运动位移分析与分离筛性能试验

为解决摆动分离筛薯土分离机理不明确,分离筛参数匹配不尽合理的问题。通过田间试验,获得了无土和有土筛面上马铃薯相对分离筛的位移随曲柄转速、筛面倾角和机器前进平均速度等参数的变化规律,以及分离筛性能指标随参数的变化关系。试验结果表明:马铃薯相对分离筛位移的波动幅度随着曲柄转速的升高而先增大后减小,筛面倾角越大马铃薯相对分离筛位移的波动幅度越小,机器前进平均速度越大位移的波动幅度越大;有土筛面上马铃薯相对分离筛位移的波动幅度较无土筛面上马铃薯位移的波动幅度大;明薯率和破皮率随着曲柄转速的增加而先增大后减小,随着筛面倾角的增大而先减小后增大;机器前进平均速度对明薯率影响不明显,破皮率随着机器前进平均速度的增加而先减小后增大。     

基于UG与MatLab马铃薯挖掘机分离筛仿真与优化

针对升运链—分离筛式马铃薯挖掘机工作时薯土筛分不彻底及马铃薯破损率高的缺陷,提出了一种优化方案。首先,采用理论分析与虚拟仿真技术结合的方式对分离筛的摆杆与筛条的长度进行研究,根据研究结果对摆杆与筛条长度做出修改;其次,采用优化设计的方法寻找目标函数,确定影响目标的边界条件,从中寻找最佳方案对马铃薯挖掘机分离筛进行改进。结果表明:适当的缩短分离筛筛条的长度,加长分离筛后摆杆的长度有利于降低马铃薯的损伤率、提高分离率,最终优化确定摆杆的长度为420mm,二级分离筛筛条长度为495 mm。     

摆动分离筛上马铃薯运动速度分析与试验

研究马铃薯挖掘机摆动分离筛上马铃薯的运动过程和马铃薯运动速度对分离筛性能的影响。对马铃薯相对分离筛的运动过程进行理论分析,并推导出马铃薯绝对运动速度公式;采用高速摄像技术对薯土分离过程中马铃薯相对分离筛的运动情况进行试验研究,并通过田间试验测试出分离筛在沙土和黏土中作业时马铃薯的绝对运动速度,将试验值除以理论值得到速度修正系数。结果表明:马铃薯相对分离筛要经历正向滑动和反向滑动的连续运动过程,高速摄像试验结果与理论分析结果吻合;沙土中马铃薯绝对运动速度试验值大于理论值,速度修正系数为1.02,黏土中马铃薯绝对运动速度试验值小于理论值,速度修正系数为0.89。     

马铃薯恢复系数测定试验分析

针对马铃薯与收获机摆动分离工作部件间的碰撞模型参数缺失问题,选择"费乌瑞它"、"克新1号"、"大西洋"和"甘农薯5号"作为试验对象,研究下落高度、碰撞材料、碰撞材料厚度和马铃薯硬度等相关因素对马铃薯恢复系数的影响。结果表明影响马铃薯恢复系数程度的主次顺序为马铃薯硬度、碰撞材料、下落高度和碰撞材料厚度。马铃薯恢复系数随下落高度、碰撞材料厚度和硬度的回归方程研究结果表明恢复系数随65Mn钢、铝合金、木板和橡胶等材料依次减小,随马铃薯下落高度的增加递减,并随着硬度和碰撞材料厚度的增加而增加。本研究可为马铃薯挖掘机摆动分离筛等工作部件的设计和优化提供参考。     

马铃薯收获机挖掘铲牵引阻力分析与测试

针对马铃薯收获机工作过程中牵引阻力和功率消耗大的问题,以挖掘铲为研究对象,对正切时的牵引力模型进行了修正,建立了同时适用于正切和滑切的牵引力模型。基于MatLab的单因素分析得出滑切角、铲面倾角和机具工作速度与挖掘铲牵引力成非线性关系;挖掘铲牵引力与滑切角为负相关,与铲面倾角和机具工作速度为正相关。在收获条件允许的范围内,增大滑切角、减小铲面倾角和机具工作速度,能有效降低挖掘铲牵引力。通过田间试验验证了MatLab分析结论,表明所建立的挖掘铲牵引力模型是合理可行的,为分析研究马铃薯收获机挖掘阻力提供了参考依据。     

摆动分离筛加速度特性分析及性能试验

针对新型摆动分离筛加速度特性及较优参数组合不明确等问题,以新研制的三阶六吊杆摆动分离筛为研究对象,对各阶筛面上平行和垂直于筛面的加速度、分离筛性能指标随试验因素的变化规律,以及分离筛较优参数组合进行试验研究。结果表明：1)各阶筛面上平行和垂直于筛面的加速度均随曲柄转速的增大而增大;吊杆-连杆长度组合相同的情况下,平行于筛面的加速度中第一阶与第二、第三阶筛面的加速度差异比较明显,垂直于筛面的加速度中第一、第二和第三阶筛面的加速度呈现出明显的逐阶递减的变化规律;随着拖拉机工作速度的增大,各阶筛面上平行和垂直于筛面的加速度均呈现出先减小、后增大然后减小的变化趋势。2)随着曲柄转速的增大,明薯率在96%～100%变化,而破皮率则先减小后增大;5种吊杆-连杆长度组合情况下,明薯率和破皮率变化趋势一致;随着拖拉机工作速度的增加,明薯率和破皮率均呈现出先减小后增大再减小的变化规律。3)影响明薯率和破皮率的因素主次顺序分别为：拖拉机工作速度>吊杆-连杆长度组合>曲柄转速、曲柄转速>吊杆-连杆长度组合>拖拉机工作速度,分离筛较优参数组合为：曲柄转速180 r/min、吊杆-连杆长...