双电机履带式水稻收获机底盘自动导航系统设计与试验

针对人工操作履带式收获机进行再生稻头季收获碾压率高、对行稳定性差,以及现有电动履带式机械大田作业精度低等问题,设计一套双电机履带式底盘自动导航系统并进行了试验验证.以自主设计的用于水稻收获的双电机履带式底盘为基础,基于田间滑移模型推导了底盘转向半径与两侧驱动电机转速关系,并设计了自动导航模糊控制器.采用双天线RTK-G...     

林间履带式多功能底盘的设计与分析

通过分析林间履带式多功能底盘的设计要求,确定其主要性能参数,包括行驶速度、爬坡能力、接地比压和最大牵引力。同时,计算了接地长度、轨距以及最小离地间隙等主要外形尺寸。设计出一款机间、移动机械的履带式多功能底盘。根据CATIA建立底盘的三维模型,明确了林间履带式多功能底盘的结构特征,从而为林间移动式机械提供了一种新载体,为专业供给林间移动式机械的履带式底盘研究提供了理论依据。     

油菜联合收获机串并联组合式液压驱动系统设计与试验

针对传统油菜联合收获机运动部件多、机械传动路线长且结构复杂等问题,设计了1套应用于4LYZ-1.8型油菜联合收获机的串并联组合式双泵多马达液压驱动系统,通过液压系统测试确定了负载敏感系统节流阀开度与转速间关系;采用正交试验研究割台复合推运器转速、脱粒滚筒转速、抛扬机转速、强制喂入轮转速对负载敏感系统总功耗的影响;开展功耗分析试验对主要工作部件所在回路的功耗进行测量。正交试验方差分析表明:脱粒滚筒转速对负载敏感系统总功耗影响极显著,割台复合推运器转速、旋风分离筒入口风速对总功耗影响显著。液压回路功耗分析试验表明:油菜平均喂入量为1.5kg/s时,割台平均功耗为1.68kW,强制喂入轮平均功耗为1.00kW,脱粒滚筒平均功耗为5.11kW,抛扬机及输送装置平均功耗为2.28kW,风机平均功耗为1.80kW。田间试验表明:串并联组合式双泵多马达液压驱动系统可适应油菜联合收获机的作业要求,能根据不同作业工况实现无级调速。     

电动水稻插秧机功率分配与参数优化

【目的】研究电动水稻插秧机功率分配和参数优化等关键技术,探索并分析分布式电机驱动水稻插秧机存在的主要问题和发展趋势,为电动水稻插秧机的设计提供依据。【方法】以适合电力驱动的手扶式水稻插秧机为研究对象,通过仿形试验、分插机构试验和牵引试验,得到插秧机各主要工作机构实际功率,并确定各驱动电机的参数。通过牵引试验的载荷和速度分析,进一步优化该类型插秧机蓄电池容量和作业速度等参数,并提出最大连续作业面积节能设计方案。【结果】在试验样机机型下,双行进水轮驱动电机为2×500 W,分插机构驱动电机为300W,仿形机构驱动电机为350W;当采用48V铅酸蓄电池组,在理论额定容量为83.3A.h、行进速度为0.5m/s时,可以获得最大连续作业面积;当采用同电压锂离子蓄电池组,在理论额定容量为100A.h、行进速度为0.5m/s时,可以获得单位蓄电池质量最大连续作业面积。【结论】分布式电机驱动的水稻插秧机具有机械传动机构简化、整体质量轻、低噪音振动和无尾气排放等优点。     

小型油菜联合收获机双风道气流清选装置的设计与试验

针对油菜收获脱粒清选中损失率与含杂率较高的现状,设计了一种配套小型油菜联合收获机的双风道气流清选装置,主要由圆盘分选筛、斜面集料器、清选筒、离心风机等组成。利用圆盘筛旋转产生的离心力作用对油菜脱出物进行初次筛分,分选得到的籽粒与小杂余的混合物,由斜面集料器收集滑入清选筒内,离心风机的运转使清选筒内产生负压气流,形成双向风道气流,对籽粒进行二次清选。基于流体动力学基本方程进行了双风道气流清选参数设计,利用ANSYS进行清选流场数值仿真分析,在自制试验台架进行了多因素正交试验。将油菜脱出物含杂率、清选筛转速和离心风机转速作为主要因素,通过单因素试验与正交试验,用清洁率与损失率对选定因素进行分析,得到最优清选方案。理论分析、数值模拟与试验结果基本吻合。结果表明:在喂入量为0.1 kg/s时,对于含杂率为15%的油菜脱出物,清选筛转速为50～80 r/min、离心风机转速为1 700～1 900 r/min时,清洁率为95.0%～98.5%,清选性能较好;含杂率为5%、清选筛转速为60 r/min、离心风机转速为1 800 r/min时,清选性能最优,清洁率达98.2%,含杂率小于4.2%。     

电动拖拉机双电机驱动单元控制系统设计与实验

针对电动拖拉机双电机驱动系统的模式管理需求,设计了一种双电机驱动单元的控制系统及其控制器DMU(Drive Manage Unit).基于ISO 11783协议制定了整车控制网路结构,并以此确定了DMU子CAN总线各节点,设计各节点传输报文ID和PGN.在驱动单元中,通过控制驱动箱齿轮啮合状态和电磁离合器通断电来实现双电机动力分离和耦合,完成工作模式配置. DMU采用MC9S12XEP100为核心,完成硬件电路设计和软件编程.搭建双电机驱动系统实验平台,进行了犁耕作业、旋耕作业和子CAN总线数据分析实验.实验结果表明,驱动管理单元可以实现控制电机1和电机2的转速转矩模式,电机1在46.5 N·m恒转矩模式下,随转速变化的最大偏差为0.7 N·m,符合犁耕作业要求;电机2收到540 r/min指令后,随负载变化输出转速范围在540±62 r/min,满足PTO在恒转速下工作;总线上传输信息正确.     

双割台双滚筒全履带式再生稻收割机的设计与性能试验

为降低再生稻头季收获碾压率,设计1台轻量化、宽割幅、低碾压的双割台双滚筒全履带式再生稻收割机。该机由2套收割、脱粒、清选及储粮系统构成,共用1套履带式行走底盘,其收获装置采用对潮湿作物脱粒能力强的轴流钉齿式脱粒滚筒,清选装置采用质量轻、功耗小的气流清选筒式装置。对整机结构及参数进行设计并试制1台割幅为2.55m、理论喂入量为1.6kg/s的样机。以水稻品种"中香一号"为试验对象,对该机进行田间性能试验,结果表明,该机作业速度可达0.24 m/s,割茬高度在0.35~0.55 m间可调,工作效率为0.133hm~2/h。该机碾压率低、质量轻,能满足再生稻头季收获要求。     

单行大蒜联合收获机的设计与试验

针对目前我国中小规模大蒜种植户比例较大,适用小型大蒜联合收获机较少等问题,设计了一款单行大蒜联合收获机。该机主要由行走装置、传动装置、扶禾分禾装置、振动挖掘装置、柔性夹持装置、切割装置、收集装置等组成,可以一次性完成单行大蒜振动挖掘、夹持输送、切秧切根、收集蒜头等工作。该机具备体积小巧、操作方便、维修成本低等特点,大田试验表明,该机型作业性能良好,作业效率达到0.036 m2/h;未成功切头率为1.81%,损失率为1.37%,漏收率为1.72%。     

谷子联合收获机脱粒装置设计与试验

针对现有谷物联合收获机脱粒装置对谷子脱粒清选困难的问题,采用田间单因素试验、正交试验、二次回归正交试验的方法,研究脱粒元件、滚筒转速、凹板筛筛条间距、脱粒间隙4因素对谷子脱粒效果的影响规律,分析各因素的显著性,并建立回归模型。结果表明:影响脱粒性能的因素主次顺序为:凹板筛筛条间距、滚筒转速、脱粒间隙、脱粒元件;最优参数组合为凹板筛筛条间距7.9mm,滚筒转速928.3r/min,脱粒间隙10.4mm,全纹杆脱粒元件。     

青稞联合收获机配套秸秆打捆装置设计与试验

针对北方藏区传统青稞收获作业中秸秆收集运输机械化程度低、现有机具行走稳定性差的问题,设计一套青稞联合收获机配套秸秆打捆装置,整机主要由喂入机构、压缩机构和打结器离合装置组成,对样机关键部件进行选型设计,确定了打捆机各装置的配置方式与动力分配。应用ABAQUS软件对整机机架振动特性进行有限元仿真,对比固有频率与外部激励频率变化趋势,改进机架结构并优化其参数,以避免作业时发生共振。通过ADAMS软件得到喂入机构上、侧拨叉工作时的运动轨迹,确定两拨叉结构参数,以避免作业时出现干涉。田间试验结果表明:秸秆成捆率达到98.3%,草捆合格率达到94.7%,草捆抗摔率超过90%,整机作业效率达到0.7 hm²·h^-1,平均草捆截面尺寸达到0.5 m×0.6 m,平均草捆密度达到124 kg·m^-3,各项性能指标均达到设计要求。该研究可为青稞联合收获、秸秆打捆一体化作业机具的设计与研制提供应用实例和技术依据。     

履带浮筒式挖藕机底盘设计与试验

针对水田挖藕机机动性、灵活性和适应性实际需要,设计了一种履带浮筒式挖藕机底盘。该底盘主要由机架、行走装置和可拆卸浮筒等组成。采用有限元对挖藕机底盘机架进行了分析,获取了底盘机架等效应力和总体变形云图,依此对其薄弱和冗余部位进行了结构优化。基于ADAMS对其机动性开展了动力学仿真,结果表明转弯和爬坡时履带链条间作用力相对直行时分别变大约30%和10%,最大侧翻边界角度38.6°。开展了底盘田间行走性能测试试验,结果表明,底盘液压马达最大输出扭矩≥740.44 N·m,原地转弯直径≤2.5 m,在硬土层滑转率≤ 3％,底盘上下田方便,行走稳定,可爬≤25°坡面,行走及通过性能满足设计要求。研究结果为莲藕机械化采挖技术与装备研究提供了重要参考。     

全履带式再生稻收割机行走底盘碾压率的模拟与分析

为减少全履带式再生稻收割机收获再生稻头季时行走底盘对留桩的碾压率(履带碾压面积与收割面积的比值),以利于提高再生季水稻产量、并改善再生季稻米品质,基于履带式车辆设计理论,以割幅Z、轨距B、履带接地长度L、履带宽度b、转向半径R0、底盘中心轴线与割台割刀纵向距离X为影响因素,建立了全履带式再生稻收割机行走底盘结构模型及其田间直行转弯碾压模型,以种植行距i,株距c,穴径br的水稻为对象,对上述各参数对碾压率的影响规律进行了分析,结果表明,其他参数相同条件下,直行时,碾压率δ1随割幅Z与履带宽度b的比值增加而减小;转弯时,全履带式再生稻收割机碾压率δ2随转向角度θ增大而减小,随转向半径R0的增大而减小;碾压率不受底盘中心轴线与割台割刀纵向距离X的影响;轨距B以及割幅Z与轨距B之差为行距和株距的公倍数时有利于减少碾压率;在相同接地比压条件下,割幅Z增加有利于减少碾压率。为减少碾压率,全履带式再生稻收割机结构设计时,在满足接地比压前提下,应减少履带宽度b和接地长度L,增大割幅Z,轨距B取行距和株距的公倍数,割幅Z与轨距B之差为行距和株距的最小公倍数,采用回转式行走路径;结合田块形状与面积,优先选用较大转向半径R0;在农艺上,建议水稻种植行距与株距有整数倍关系。     

混合动力林木联合采伐机底盘动力系统设计

为了改善采伐机的动力系统,以庞塞FOX采伐机为设计蓝本,结合串联式混合动力系统,确立了混合动力林木联合采伐机底盘动力系统的设计参数;利用动力学计算混合动力系统的动力元件参数,根据参数对动力元件进行选型;借助AVL Cruise软件建立动力系统的模型,并仿真分析,对比混合动力林木联合采伐机动力系统和传统动力系统的行驶性能,得到混合动力系统,提高了采伐机的最大速度,减小了加速时间;表明利用混合动力系统能很好的改善林木联合采伐机的动力性。     

新型履带自走式联合收割机转向与传动装置性能分析

通过对自行设计的履带自走式联合收割机行走及转向控制装置的研究,对其性能与传统履带车辆的性能进行了对比分析。结果表明,控制原理及理论数据阐明了此转向控制系统的可行性与优越性,此装置不但实现了履带车辆的转向操纵方式与轮式车辆一致的操作方法,而且实现了车辆以任何速度及任何档位下得到的最小规定转向半径为零。     

水田高地隙喷雾机轮履复合动力底盘的设计与试验

【目的】探讨水田高地隙喷雾机轮履复合动力底盘结构可行性,解决现有水田喷雾机陷深大、田间行驶通过性差等问题,满足南方地区水稻种植模式和农艺要求。【方法】对动力底盘的转向及行驶性能进行理论分析,对履带与轮式行走装置的关键部件以及整机传动系统进行设计,应用有限元软件在静态负载工况下对履带梯形支架进行分析,得到满载状态下履带行走装置的载荷分布和薄弱部位,根据分析结果对行走装置进行优化。【结果】确定底盘离地间隙950 mm,履带宽20mm。在静态满载工况下,履带梯形支架所受最大应力发生在轮毂连接处,为128.87MPa;最大位移量发生在承重轮连接处,为1.05 mm;满足强度性能要求。田间试验结果表明:行驶速度1～3 km/h,水田行驶最小转弯半径3 380 mm,前轮陷深115 mm、后履陷深63 mm。【结论】轮履复合动力底盘结构具有可行性,整机工作性能满足水田作业要求,本研究结果对研发新型水田高地隙喷雾机具有一定参考价值。     

小型水稻联合收割机旋风分离清选试验

针对4LZ–0.8型小型水稻联合收割机在清选过程中存在的清选损失较大以及连续作业时湿物料易堵塞问题,对其分离清选装置进行了改进设计。改进后的装置由物料输送机构、扬谷器、旋风分离清选筒以及吸杂风机组成,去除了原有刮板抛送机构,在旋风分离筒中加装了半球体分离组件,改物料径向进入分离筒为切向进入。利用自制旋风分离清选试验台,以扬谷器转速、吸杂风机转速、分离组件距入口高度为试验因素,以谷粒清洁率和清选损失率为性能评价指标,运用回归分析方法建立了清选系统的数学模型,优化确定了最佳参数组合。试验结果表明:当扬谷器转速为1 133 r/min,吸杂风机转速为2 609 r/min,分离组件距入口高度为51 mm时,谷粒清洁率达到98.93%,清选损失率为0.035%。     

再生稻割穗机的设计与性能试验

以拆除插植装置后的高地隙乘坐式插秧机底盘为动力底盘,在其上增设割台、输送槽、集穗箱以及第二动力等装置,设计一种专用于再生稻穗头收获的高地隙割穗机。对该高地隙割穗机的割幅、生产率、行走功率等主要工作参数进行理论计算,对其螺旋推运器、割台、输送装置等主要工作部件的结构及运动参数进行分析,并试制割幅为1.6m、理论喂入量为1.8kg/s的样机。以"两优28"、"黄华占"水稻品种为试验对象,在试验田对该割穗机进行收获及稻茬碾压性能田间试验。结果表明:该机田间碾压率≤25.15%,割茬高度在250~650mm间无级调节,纯工作效率约为0.24hm2/h,满足再生稻穗头收获作业要求。