玉米穗茎兼收割台夹持输送装置参数优化

为探明玉米穗茎兼收割台夹持输送装置参数对作物损失率、割台性能的影响机理,设计了一种玉米穗茎兼收割台。通过对夹持输送装置的工作原理、工作条件及影响因素的分析,确定以夹持输送链夹角、输入轴链轮速度、割刀安装位置及机器作业速度为试验因素,以果穗损失率、植株在x轴及y轴的最大偏移量为试验指标,根据Box-Benhnken Design中心组合试验设计原理,进行了四因素三水平正交旋转组合田间试验,试验中利用高速摄像系统记录玉米植株姿态,利用Pro Analyst运动分析软件分析玉米植株的最大偏移量,利用Design-Expert软件对试验结果进行响应面分析,得到各因变量与自变量间的数学模型。试验结果表明:4个自变量与果穗损失率、x轴最大偏移量有二次非线性关系,其中割刀安装位置影响最大,夹持输送链夹角的影响最小,4个因素对y轴最大偏移量无显著影响;因素的交互项仅对果穗损失率有显著影响;最优参数组合为:夹持输送链夹角19.96°、输入轴链轮齿数22.09、割刀安装位置22.33 mm、机器作业速度1.31 m/s,此时果穗损失率为0.4%,x轴最大偏移量为24 mm。对最优参数组合圆整后,取夹持输送链夹角为20°,割刀安装位置为22 mm,机器作业速度为1.30 m/s进行田间验证试验,验证试验表明回归模型有很好的可靠性。优化后的果穗损失率较优化前降低2.4个百分点,低于标准规定的指标值。     

立辊式玉米收获机夹持输送装置的设计分析

针对立辊式玉米摘穗割台夹持输送装置可靠性差及影响推广应用的瓶颈问题,设计了浮动式茎秆夹持输送装置,阐述了工作原理。通过对夹持位置、夹持力、夹持输送链速度与机器作业速度的分析,提出了三点夹持输送可靠性理论依据。通过对玉米茎秆输送过程的试验与分析,验证了浮动式茎秆夹持输送装置的可行性,为立辊式玉米摘穗割台设计提供了参考依据。     

抖动链齿杆式残膜-土壤-秸秆挖掘与输送装置设计与试验

针对土壤层残膜回收装备存在挖掘阻力大、功耗高、易壅土等问题，设计抖动链齿杆式残膜-土壤-秸秆挖掘与输送装置，其中旋耕挖掘机构降低挖掘阻力并解决壅土问题，抖动链齿输送机构提高残膜-土壤-秸秆输送效率。建立输送链表面物料颗粒的受力模型，分析前进速度与输送链转速之间的变化关系，计算抖动轮与输送链转速；测定土壤剖面残膜和秸秆的含量及分布并建立虚拟仿真土槽，模拟棉田土壤中残膜和秸秆含量及分布特点。在EDEM中构建残膜-土壤-秸秆挖掘与输送装置仿真模型并设置挖掘铲入土深度150 mm,在不同前进速度(0.75、1、1.25 m/s)、旋耕刀片转速(210、230、250 r/min)、输送链转速(65、85、105 r/min)组合条件下，模拟挖掘与输送残膜-土壤-秸秆过程中的壅土效果和颗粒速度变化特性；根据仿真试验结果可知，在挖掘与输送装置前进速度较高的条件下易发生壅土问题，土壤层残膜、土壤和秸秆颗粒运动速度小于5 m/s。田间试验结果与仿真试验结果基本相同，在不同的因素水平组合条件下，田间试验测量壅土高度范围为71～246 mm;田间试验表明，当壅土高度小于等于90 mm时不会发生挖掘阻力较大...     

大蒜联合收获机浮动式夹持装置设计与试验

针对大蒜联合收获机拉拔收获特点与鳞茎定位要求,为提高输送成功率、降低鳞茎损伤率,设计了一种浮动式夹持装置,阐述了其主要结构与工作机理。通过茎秆受力变形与植株运动分析,明确了试验台浮动轮弹性系数、间距及链条输送速度等关键作业影响参数的取值范围。构建了茎秆流变模型,并根据不同载荷下的茎秆蠕变曲线拟合了茎秆的粘弹性参数,明析了关键作业参数与输送装置夹持力、输送损失及鳞茎损伤的关系。以浮动轮弹性系数、间距及链条输送速度为试验因素,以成功率和损伤率为试验指标,用Design-Expert软件进行试验数据分析,由Origin软件生成3D响应曲面,得到各因素对指标的影响次序。结果表明,当浮动轮弹性系数、间距及链条输送速度分别为2 N/mm、83 mm和520 mm/s时,装置性能最优,夹持成功率和损伤率分别为97.42%和1.36%。对优化因素进行试验验证,试验与优化结果基本一致,满足大蒜联合收获浮动夹持高成功率与低损伤率的作业要求。     

基于ADAMS的木薯茎秆切割过程虚拟仿真研究

针对于木薯收获机械的特点,采用SolidWorks软件对其切割装置进行结构设计,将模型导入ADAMS软件中进行运动仿真。仿真结果表明:切割器最大位移为1 190mm,最大切割速度为30.008mm/s,切断一根茎秆需用时0.253s,证明所设计切割装置的运动状态与物理样机相符,满足设计要求,并且得到了木薯茎秆在切割装置作用下的一系列运动曲线;对木薯茎秆进行试验台切割试验,试验结果表明:木薯茎秆切割主要断裂形式为一刀切割、重割和切割后碰裂,其中漏割碰撞断裂的统计频数小于3%;经过初步分析,影响木薯茎秆切割质量的主要因素为切割器的结构参数和工作参数,为木薯收获机械切割装置的研制提供一定的理论依据。     

马铃薯收获机输送链仿真分析与参数优化

针对马铃薯收获机收获作业提出的更高要求,对马铃薯收获机输送链进行仿真分析和参数优化。通过分析,马铃薯横切面半径越大,在输送过程中越不稳定,在不发生漏薯的情况下,增加相邻栅条的距离可以提高马铃薯输送的稳定性。基于ADAMS对输送链不同水平夹角下的马铃薯滚动进行分析,马铃薯滚落速度变化与输送链倾角有关,在倾角≤30°时,马铃薯滚落速度能够达到稳定状态而不会继续增加,为马铃薯输送链的设计提供依据。建立马铃薯薯土分离效果与输送装置参数的关系,通过分析和试验的方式设计了主从驱动轮的中心距h为1 500 mm、输送链倾角β为25°、提升高度为634 mm的输送链,能够实现马铃薯的输送分离作业。      

制种玉米父本整秆切除铺放机设计与试验

为了提高制种玉米生产管理的机械化水平,设计了一种父本整秆切除铺放机,主要由切割机构、茎秆输送机构和液压传动系统等组成。切割机构采用斜向无支撑旋转切割方式,根据玉米植株被完全切断的条件,结合设计的一字型刀片结构参数,确定了刀片的旋转角速度,通过刀片的运动分析,验证了刀片结构的合理性;茎秆输送机构采用装有长、短夹齿的回转输送链和压杆相互配合的方式,通过对输送过程中茎秆受力和输送链运动分析,得出了茎秆被牢固夹持并有序输送时的相关技术参数;留茬高度调节由升降油缸驱动平行四边行机构实现,刀片和输送链由负载敏感液压系统传动实现。田间试验表明,设计的制种玉米父本整秆切除铺放机性能稳定、可靠,切断率为100%,铺放整齐率达95%,满足了机械化父本切除作业的要求。     

高秆作物立式割台双螺旋输送器参数优化

分析了双螺旋机构立姿输送长茎秆作物的机理;利用室内试验台,通过正交试验找出了影响输送效果的显著因素,通过回归试验找出了显著因素的较优参数值：螺旋输送器转速为319r/min,上下螺旋输送器距离575mm, 螺旋输送器叶片顶端相对动刀水平距离10mm,叶片升角30°。进行了该组参数下的验证试验,综合评价指标达到89.8,能够较好地适应玉米秸秆的立姿输送要求。     

大豆收获机械切割机构虚拟设计与仿真分析

针对于大豆收获机械的特点,采用Solid Works软件对其切割机构进行虚拟设计,将模型导入ADAMS软件中进行运动学仿真,并采用离散柔性连接件法构建大豆茎秆柔性模型,与切割机构进行联合仿真。仿真结果表明:动刀片的绝对运动为复合运动,在切割方向做往复运动,行程为76mm,最大速度为1.72m/s,证明所设计切割机构的运动状态与物理样机相符,满足设计要求;得到了大豆茎秆在切割机构作用下的一系列运动曲线,为大豆收获机械切割机构进一步的改进和优化设计提供了参考。     

基于ANSYS和ADAMS的玉米茎秆柔性体仿真

玉米柔性体模型的建立是研究玉米植株与玉米收获机构刚柔耦合多体动力学系统的关键步骤.根据玉米植株参数,通过有限元软件ANSYS建立了茎秆模型,对模型进行网格划分和接触点定义,生成ADAMS需要的模态中性文件.将建立的收获机构模型和模态中性文件导入ADAMS后,施加载荷、约束和驱动,对茎秆的运动状态进行了模拟,得出茎秆位置、速度等试验数据,研究茎秆在机构间的运动状态,为后续分析提供依据.     

“绿洲一号”穴盘苗茎秆力学特性试验

探究“绿洲一号”穴盘苗茎秆的力学特性,为研制、优化移栽取苗机构提供理论指导。采用万能物料试验机开展“绿洲一号”穴盘苗茎秆的拉伸、径向压缩、弯曲以及穴盘苗的脱盘试验并完成形态特征测量,结合有限元分析法对茎秆径向压缩进行仿真分析。结果表明：在加载速度相同情况下,0～20 mm段茎秆拉断力以及最大压缩力高于20～40 mm段;在相近试验直径下,加载速度越大,茎秆的抗弯特性表现更好;“绿洲一号”穴盘苗的脱盘力的范围为2.01～10.81 N、平均值为5.16 N,表明夹茎秆取苗方式可以满足取苗要求;开展径向压缩仿真分析,径向压缩时茎秆的上顶圆弧面处的应力与应变均为最大,并且得到仿真值与试验值的偏差范围为3.5%～15.5%。试验表明：0～20 mm段茎秆的力学性能优于20～40 mm段,结果可以为后续“绿洲一号”移栽取苗机构的设计提供理论参考。     

工业大麻干茎秆轴向压缩力学特性试验研究

工业大麻是一种专供工业用的大麻品种,其茎秆和木质部经加工处理后在造纸、建筑和装饰材料等领域的应用日益频繁。研究工业大麻茎秆压缩力学特性及其沿植株高度的变化可为工业大麻加工处理机械的设计提供参考依据。采用TFW-508微机控制万能材料试验机,分别研究工业大麻茎秆和木质部的轴向压缩力学特性,分析工业大麻茎秆及木质部的外径及重量与压缩力及压应力的关系,以及其力学性能沿高度方向上的分布状况。结果表明,工业大麻"皖大麻1号"茎秆沿株高方向(从低到高)的最大承载力(压缩力)均值分别是259.395N,209.364N,160.994N,最大压应力均值分别为1.787 MPa,1.692 MPa,2.011 MPa;其木质部沿株高方向(从低到高)的最大承载力(压缩力)均值分别是229.707N,187.806N,139.804N;最大压应力均值分别为1.214MPa,2.209MPa,1.413MPa。工业大麻整株轴向压缩力学性能有差异,其茎秆和木质部的重量与轴向压缩力呈正相关关系,其外径与轴向压缩力也有一定的相关关系。     

自走式马铃薯捡拾机捡拾装置参数优化与试验

为解决马铃薯分段收获后,人工捡拾劳动强度大、效率低、成本高等问题,设计了一种自走式马铃薯捡拾机捡拾装置。针对捡拾装置喂入部分易壅土,造成马铃薯输送不通畅,影响整机作业效率的问题,设计了一种具有双层反转链条夹持输送功能的捡拾装置。为确定捡拾装置最佳的作业参数,基于离散元软件EDEM和多体动力学软件RecurDyn耦合仿真,运用Box-Benhnken试验方法,以马铃薯流量和伤薯率为试验指标,以捡拾装置前进速度、捡拾铲入土深度、捡拾装置输送链线速度和反转夹持链线速度为试验因素,对该装置工作参数进行四因素三水平试验,使用Design-Expert软件建立二次多项式回归模型。对回归模型进行优化后,绘制出响应面曲线图,得出该装置最佳工作参数。田间试验表明,当捡拾装置前进速度为0.70 m/s、捡拾铲入土深度为120 mm、捡拾装置输送链线速度为1.20 m/s、反转链线速度为1.20 m/s时,马铃薯流量为5.94 kg/s,伤薯率为2.10%,与仿真理论值相比,误差分别为3.30%和4.48%。该研究可为马铃薯捡拾装置设计提供参考。     

基于ADAMS的油菜割晒机顺向侧铺装置参数优化与试验

针对常规立式油菜割晒机多采用侧边铺放方式,茎秆铺放方向与机组前进方向垂直,油菜茎秆铺放角差异大、姿态各异,易导致后续捡拾作业喂入量波动和捡拾不彻底等现实问题,提出了一种油菜割晒机顺向侧铺装置,分析了关键部件作业参数,基于ADAMS开展了铺放质量的仿真优化试验。利用运动学与动力学分析了割台排禾口处茎秆的平抛运动过程及其落地后的定轴转动过程,结合茎秆铺放角形成机理,计算得出拨禾星轮齿数为7、转动角速度为6.27rad/s,确定了排禾导向板曲线参数方程;基于ADAMS构建了油菜茎秆顺向侧铺装置的多体运动学仿真模型,以机组前进速度、横向输送链速比、割台倾角为因素,以茎秆铺放角为评价指标,开展了Box-Behnken仿真试验,以铺放角最小为目标构建了优化目标函数,运用Design-Expert软件求解得到最佳参数组合并开展了仿真和田间验证试验。Box-Behnken试验结果表明,最佳参数组合为机组前进速度0.93m/s、横向输送链速比1.11、割台倾角117.93°,理论最优铺放角为15.25°。仿真验证试验结果表明,在最佳参数组合条件下,铺放角仿真值为14.42°,与理论值相对误差为5.4%。田间试验结果表明,油菜顺向侧铺装置作业顺畅、无堵塞,油菜茎秆平均铺放角为17.25°、平均铺放宽度为752mm、平均铺放层高度为323mm,可满足实际生产需求。该研究可为立式油菜割晒机铺放装置结构改进和优化提供参考。     

玉米穗茎联合收获台茎秆切碎输送装置设计与试验

分析了切碎输送装置结构与工作原理,建立了茎秆切口夹角、切段长度、输送效率的数学模型,并计算其理论值。鉴于作业速度变化会引起玉米秸秆喂入量的波动,对茎秆的切口夹角和切段长度,以及碎茎秆的输送效率均有明显影响,因此以作业速度为试验因素,以茎秆切口夹角、切段长度以及输送效率为试验指标,进行了田间试验,测算得出了茎秆切口夹角、切段长度、输送效率的实际值。通过数据回归,分别得出作业速度与茎秆切口夹角、切段长度、输送器输送效率实际值修正系数的理论数学模型,构建了基于田间作业速度的茎秆切碎与输送装置工程设计模型,可为同类装置设计提供参考。     

立辊式玉米收获机割台间隙夹持输送装置设计与试验

针对立辊式玉米收获机割台夹持输送装置存在夹持均匀性和稳定性差,故障率高等问题,设计了一种结构简单、输送效果好、可靠性高的间隙定位夹持输送装置。提出了玉米植株间隙定位夹持输送方式,分析了间隙夹持定位输送装置主要结构与运动参数的设计方法;通过正交试验确定了影响夹持输送质量的3个主次因素依次为输送轨道间隙、夹持输送链速度和夹持输送链长度;确定A2B3C3为较优组合,即夹持输送链长度为130 cm、输送轨道间隙为3.1 cm、夹持输送链速度为4.5 m/s;在该条件下喂入姿态成功率为92.5%、断茎率为0.25%,输送过程稳定可靠,不存在堵塞问题,满足立辊式玉米收获机的作业要求。     

工业大麻割晒机的三维仿真设计

针对当前我国工业大麻割晒机研究现状与发展需求,运用三维软件UG设计了一款工业大麻割晒机,包括夹持输送机构、切割机构、传动机构、机架等。首先对星轮式拨禾机构、往复式切割器等零部件进行三维建模,然后根据各零部件之间的准确约束进行整机装配,并对样机各运转部件进行了干涉检查,仿真结果表明所设计的工业大麻割晒机符合农艺要求,并为后续的虚拟样机运动仿真、割台的结构优化奠定了良好的基础,提高了样机的研发速度。     

番茄钵苗茎秆力学特性试验研究

研究番茄钵苗茎秆力学特性及其变化规律可为番茄钵苗移栽机夹茎式自动取苗机构的设计提供重要依据。为此,利用DF-9000型动静态电子万能材料试验机对适栽期番茄钵苗茎秆进行拉伸、弯曲试验,利用TA.XT plus型质构仪对适栽期番茄钵苗茎秆进行了压缩性能试验,获得其在试验条件下的应力-应变曲线,并进行分析。试验结果表明:相同加载速度下,平均抗拉断力大小随夹持茎秆位置的升高而减小;相同取样部位条件下,随着加载速度的增大,所用的弯曲载荷力增大;相同加载速度下,番茄钵苗茎秆最大压缩力随取样高度的增加而减小,茎秆根部最大压缩力值最大;相同取样部位在一定压缩位移条件下,随着加载速度的增大,压缩载荷随之增大。研究结果可为番茄钵苗夹茎式自动取苗机构设计提供重要的理论依据。     

整秆式甘蔗联合收获机断蔗尾机构

利用甘蔗茎秆尾部机械强度显著低于中部和基部的特点,设计了一种断尾机构。甘蔗通过该机构时5～6片青叶及其紧密包裹着的尾部可以被折断。分析了其工作原理并通过四因素三水平正交试验研究输入输出滚筒转速、断尾滚筒转速、断尾滚筒中心距和断尾滚筒上、下弹性条相对安装位置等因素对甘蔗断尾效果的影响。试验结果表明,试验条件下最优的断尾参数组合为:输入、输出滚筒转速250 r/min,断尾滚筒转速550 r/min,断尾滚筒中心距300 mm,断尾滚筒上、下弹性条相对安装位置角-20°。该断尾机构在蔗茎生长点以下4～6节位置断尾的最佳断尾率为63.3%,断尾平均长度为212 mm,标准差为57 mm,符合农艺的要求。     

基于ANSYS的工业大麻茎秆切割的有限元分析

工业大麻切割部件是收割过程中关键的部件,为了改善工业大麻茎秆切割器切割的质量及提高刀片的使用寿命。通过分析往复式切割部件的工作特性,结合工业大麻收割的条件要求,确定了切割部件的尺寸参数。同时,利用三维实体建模软件Creo建立切割部件模型,导入有限元分析软件ANSYS中进行显示动力学分析,对切断过程进行仿真分析,为工业大麻切割部件结构参数的优化设计提供了依据。