基于EDEM的仿垄型切割装置的仿真优化

针对当前我国甘薯秧蔓机械化收获环节存在收净率低、秧蔓缠绕机具、伤薯率高等问题,严重制约了甘薯全程机械化的推进。为了突破以上难题,通过查阅大量国内外文献以及实地调研,充分了解甘薯在田间的生长形态以及农艺要求,结合甘薯秧蔓收获的切-送-归集理论,结合CAD技术与CAE技术,进行了甘薯秧蔓切割过程中仿垄型拨禾切割装置的运动学和动力学的仿真分析,在机具作业过程中,秧蔓与仿垄型拨禾切割装置相互作用,分析切割甘薯秧蔓的运动过程,探究甘薯秧蔓在整个切送归集收获过程中的运动规律。     

甘薯秧蔓收获机专用割台设计与试验

针对甘薯分段收获技术需求,结合国内外甘薯收获技术及装备,提出一种甘薯秧蔓收获方式,并设计甘薯秧蔓收获机专用割台。该甘薯秧蔓收获割台主要由拨禾切割装置和防堵防缠输送装置组成,可以实现甘薯秧蔓的切—送—归集。首先,理论分析该割台的关键部件结构参数及传动配置关系,确定拨禾切割装置上仿垄型排列的割刀和弹齿的安装高度和安装密度,以及拨禾轮、割刀和弹齿的结构参数。其次,通过对拨禾切割装置、捡拾装置和螺旋输送装置进行运动学和力学分析,明确拨禾轮、捡拾器、螺旋输送绞龙转速和结构决定秧蔓切割效果和收获质量,并确定捡拾器和螺旋输送绞龙的关键结构参数,最后进行田间试验验证该机具的切—送—归集收获效果。结果表明：当整机前进速度为0.6 m/s,拨禾轮转速为46 r/min,捡拾器转速为43 r/min,割台损失率仅为1.3%,整机作业效率为0.45 hm²/h。割台搭配48 kW拖拉机在工作过程中运行稳定,割台在工作过程中无堵塞、无缠绕,满足甘薯秧蔓联合收获机的设计需求。     

甘薯秧蔓回收机仿垄切割粉碎抛送装置设计与试验

针对甘薯秧蔓垄沟匍匐生长不易全部机械回收的难题,设计了一种甘薯秧蔓回收机,并对关键部件仿垄刀辊机构和风机抛送装置进行了设计计算,该机可一次性完成甘薯秧蔓切割、粉碎、抛送和回收作业。以刀辊转速、离地间隙、风机转速为试验因素,甘薯秧蔓粉碎合格率、含土率、回收率为试验指标,采用响应面分析方法,建立了试验因素与试验指标之间的回归模型,分析了试验因素对试验指标的影响。试验结果表明：最优工作参数组合为刀辊转速2070r/min、离地间隙16mm、风机转速890r/min,秧蔓粉碎合格率均值为93.10%、含土率均值为8.56%、回收率均值为91.19%,研究结果满足甘薯秧蔓回收机的使用要求。     

花生秧蔓打捆装置设计与试验

针对目前国内花生收获工作过程中存在秧蔓浪费严重的问题,设计了一种与花生联合收获机配套使用的秧蔓打捆装置,在收获花生果实的同时,可对秧蔓进行青贮打捆处理。通过理论分析确定了秧蔓打捆装置及保证圆捆质量的秧蔓切根机构主要机构结构参数和分布型式。田间试验结果表明:添加打捆装置的花生联合收获机作业后的平均秧蔓粉碎率为99.1%,秧蔓损失率为0.4%,秧蔓切根率为98.7%,成捆质量57kg,各项性能指标均达到相关设计标准,且花生秧蔓打捆装置能与花生联合收获机的挖拔、清土、摘果、清选装置较好配合。研究可进一步丰富我国花生机械收获体系,弥补国内花生秧蔓青贮处理机械的空缺。     

1JHSM―800型甘薯仿形切蔓机的研制

设计了一款甘薯仿形切蔓粉碎还田机,阐述了整机和关键部件结构设计、工作原理及技术参数;创新设计了三种结构,有效解决了刀轴易磨损、刀辊易缠绕、垄沟秧蔓难切断等问题。试验考核表明,该机作业顺畅、性能稳定,秧蔓粉碎长度为86mm,留茬平均长度为50mm。     

甘薯机械化割蔓对比试验

针对北京郊区甘薯杀秧环节缺少适宜机具,人工杀秧费时、费力等问题,开展甘薯秧蔓粉碎还田机对比试验。根据京郊甘薯种植垄距为80~90 cm的种植模式,引进4U-S980型单行甘薯秧蔓粉碎机、1JH-170型双行甘薯秧蔓粉碎机和1JSM-900型单行甘薯秧蔓粉碎机3种机型。经过前期试验,筛选出作业质量符合相关行业标准及当地甘薯种植农艺要求的两种秧蔓粉碎机。其中4U-S980型单行甘薯秧蔓粉碎机适宜作业行距为90 cm,1JH-170型双行秧蔓粉碎机适宜作业行距为80 cm,作业效率为人工作业的50~90倍,作业成本较人工低2 627~2 703元/hm~2,有效地解决了甘薯杀秧环节机械化问题,降低了甘薯种植成本。     

基于不对行倒伏玉米收获的拨禾装置设计及试验研究

针对收获不对行倒伏玉米存在的收获效率低的问题,对现有拨禾装置喂入部分进行了改进,改进后的拨禾装置拨禾链采用"八"字形结构,拨禾链指采用工作截面为光滑圆弧面的水稻收获拨禾链指。采用控制变量法对拨禾机构收获不对行、倒伏玉米时的喂入率进行性能测试,结果表明:改进后的拨禾装置对位置偏离中心小于150mm、前后倒伏角及左右倒伏角均在60°范围内的玉米植株具有很好的扶持喂入效果,可在一定程度上解决不对行、倒伏玉米收获率低的问题,为后续设计不对行、倒伏玉米收获机拨禾装置提供了参考。     

甘薯机械控旺技术研究与装备设计试验

为解决甘薯生长中期由于高温多雨、日照不足等因素,造成甘薯秧蔓长势过旺,茎叶旺长滋生茎节根,大量消耗养分,严重影响块根膨大,从而影响甘薯产量的问题。本文通过采用旋转割刀切割秧蔓顶尖、圆盘刀碾压切割垄沟秧蔓等方法,设计了可进行秧蔓端部定向切割并对垄沟内秧蔓枝叶进行清理的定向打顶、清垄装置,并对其进行了试验。试验结果表明：旋转割刀可有效切割垄顶、垄侧向上旺长的茎叶顶尖,碾压式圆盘刀可有效碾压切割垄沟纵横交错的秧蔓茎秆,同时将秧蔓滋生出的茎节根拉断,作业效果符合控旺技术要求。由此,机械手段可有效解决甘薯秧蔓长势过旺的问题,从而避免了药物控旺对甘薯品质的影响,为解决劳动力短缺问题、促进甘薯绿色生产提供了技术装备支撑。     

甘薯成熟期秧蔓的机械物理特性参数研究

为了给甘薯秧切割机构的设计及切割动力学分析提供甘薯秧的力学性能参数,以成熟期品种商薯19号甘薯秧为试验材料,在WDW-5E微机控制电子万能试验机上对甘薯秧进行了拉伸、压缩和弯曲试验,得到其拉伸弹性模量为179.77MPa,压缩弹性模量为15.34MPa,弯剪弹性模量为71.79MPa。运用材料力学及弹性力学理论,确定同性面横向剪切模量为6.00MPa,同性面泊松比为0.28,异性面泊松比为0.03。研究结果表明:甘薯秧的拉伸弹性模量与压缩弹性模量存在显著差异,甘薯秧表现为各向异性弹性材料模型。试验结果为建立甘薯秧蔓的力学模型进行甘薯秧蔓的切割研究提供了理论依据,对甘薯秧处理回收机切割装置的结构设计及作业参数确定等具有一定的指导和实际意义。     

4GDS-1.0型秧草收获机的研究和开发

为实现秧草机械化收获,提高收获效率,避免汽油机动力作业时带来的二次污染问题,在研究秧草的种植模式、生长特性和秧草力学切割性能基础上,设计的4GDS-1.0型秧草收获机采用清洁能源锂电池为动力,可一次性完成秧草的收割、拨禾、输送、收集等作业工序。田间试验结果显示,样机的收获效率达0.17hm2/h,最小漏剪率1.9%,满足秧草的收获收集一体化作业要求,同时,也为其他叶菜类作物机械化收获作业机具研制提供参考。     

自走式甘薯联合收获机摘辊的有限元分析

甘薯收获主要步骤为去蔓、挖掘、分离土薯和薯秧、集薯装袋,其中关键的一步是将甘薯从茎秆上摘下,使得薯秧分离。本文介绍薯秧分离机构的三维建模以及它的分离原理,并通过试验测得甘薯与其茎秆在新鲜工况下,将甘薯从茎秆上拉下的力平均为18.37 N,在不同含水率工况下其平均分离力先增大后减小最后稳定,最大分离力为22.95 N。并以此为基础对薯秧分离机构的摘薯去茎部件摘辊进行模态分析和静力分析,得出引起摘辊共振的最小外界激励频率为334.63 Hz,以及摘辊在焊接处与中间区域发生应力集中,最大应力为217 430 Pa。最后进行田间试验,试验结果发现摘辊摘净率达到98%,伤薯率为3.32%。该研究为自走式甘薯联合收获机薯秧分离机构的进一步设计和优化提供参考。     

我国甘薯秧蔓粉碎还田装备发展概况与趋势

甘薯是垄作蔓生型作物,我国虽是甘薯生产大国,但甘薯藤蔓机械去除技术及装备发展却较为滞后。为此,在分析甘薯秧蔓形态特征、种植概况基础上,阐述了国内外秧蔓处理机械发展现状、类型,并简要分析了碎蔓机的结构、工作原理和影响工作效率的主要因素,提出了秧蔓处理机械的发展趋势。同时,对类似结构进行分析,以期加快甘薯碎蔓机械的优化发展。     

棉秆粉碎收割机的设计

虽然棉秆具有多种利用价值,但由于不能得到机械化回收,使其作用尚未得到充分发挥.为此,提出一种棉秆收割、粉碎、收获为一体的机械设计方法,包含了工作原理、方案设计、传动设计和主要零部件设计.该机采用立式滚筒刀组切断与横式滚筒粉碎相结合的方法,可方便地控制棉秆的粉碎程度.该机的研制成功将为发展绿色农业、实现农业的深加工提供充足的和必需的原材料.     

丘陵山区甘薯机械收获的方法改进及装备设计

针对丘陵山区甘薯收获“无机可用、有机难用”的突出问题,分析了丘陵山区甘薯机械收获的技术瓶颈（动力消耗大、薯土分离不清、埋薯）,结合丘陵山区甘薯种植农艺及生长特点,对丘陵山区甘薯机械收获的方法改进及装备设计进行阐述。所述的扒土挖掘收获方法及与东风-15手扶拖拉机配套的甘薯收获机,采用立式刀片扒土轮型式的扒土机构先将垄畦两侧的土壤扒至相应侧的垄沟再对垄畦中部的薯土混合物挖掘、推送、分离,可有效解决当前丘陵山区甘薯机械收获的技术瓶颈。经初步试验,该机对不同间距和宽度的甘薯种植垄畦的适应性较好,其主要作业效果基本满足设计（使用）要求。     

油菜割晒机双曲柄平面五杆拨禾轮设计与试验

为减少油菜割晒机拨禾轮易缠绕和挂禾等问题,提出了一种双曲柄平面五杆拨禾轮机构,建立了该拨禾轮机构的运动学分析模型.根据双曲柄平面五杆机构存在的约束条件,基于编制的拨禾轮拨指运动分析程序,采用人机交互方式得到了一组满足油菜割晒拨禾要求的拨禾轮机构结构参数组合,实现了拨禾轮拨指低速入禾、加速推送、快速出禾和拨指翻转的动作要...     

4QZ-15型自走式青饲料收获机的研制

随着青贮饲料在畜牧业发展中地位的日益提高,青饲料的收获机械化成为畜牧业发展中的关键环节.通过理论研究和生产实践,把拨禾滚筒、双圆盘切割器、立式强制喂入装置和轮刀式切碎装置结合在一起,研制出生产效率高、切碎质量好、性能可靠的自走式青饲料收获机.其作业性能较好地满足了农艺要求,经济效益好,社会效益大.     

切碎组合式木薯秸秆粉碎机关键部件设计

针对收获后木薯秸秆资源浪费程度高和机械化处理程度低等问题,设计了一种木薯秸秆切碎机。该机采用先切断再粉碎的组合方式将木薯秸秆集中切断并粉碎。该机主要由间歇输送装置、切割装置和粉碎装置组成。切割刀具采用锯齿形圆盘刀,切割断面好、工作效率高,并选定液压缸作执行机构,以实现对木薯秸秆切割的循环作业。木薯秸秆输送装置采用不完全齿轮带动滚筒间歇性运转,通过带传动,实现输送装置的间歇性输送。粉碎刀具采用具有很高硬度和耐磨性的优质碳素工具钢T12作为刀具材料,形状选用Y型甩刀,可缓解拐角处的应力集中,而且斜切的方式更省力。刀具排列方式采用均力免震法,可提高机器的平衡性和减少振动。     

花生联合收获青贮机秧捆包膜装置设计与试验

针对我国花生秧蔓包膜青贮设备自动化程度低、无法实现花生果秧联合收获的问题,在4HB-2A型花生联合收获机的基础上,增设了固定式秧捆包膜装置。选择宽25 cm、厚25μm的聚乙烯拉伸膜,通过分析其拉长率和包膜重叠率,确定秧捆包膜时拉伸膜拉长率和包膜重叠率均为50%。根据拉伸膜拉长率的要求设计导膜机构,通过导膜机构受力分析得出扭转弹簧扭转角大于68°,导膜辊绕膜角大于108°。基于对秧捆规格、拉伸膜横向收缩率及包膜重叠率的分析,确定装置旋转和秧捆自转的角速度比为18,通过对包膜装置传动配合关系和承载滚筒的设计,使装置旋转和秧捆自转的角速度比达到预期值。基于ASAMS对包膜装置气压缸推动提升角度进行仿真,确定装置提升角为66°。样机田间性能试验表明,所设计的固定式包膜装置拉伸膜拉长率为51.4%,包膜2、4、6层的包膜效率分别为10.5、8.4、7.6 s/层,均匀性变异系数分别为12.20%、7.70%和4.70%,各项指标均符合标准要求,包膜质量满足花生秧蔓青贮要求。     

谷物收获机械拨禾扶禾装置的设计

从分析谷物收获机械拨禾扶禾装置的工作对象和工作任务入手，介绍了分别适用于传统的全喂入式，半喂入式联合收割机和新型梳脱式联合收割机上的拨禾扶禾装置。详细讨论了它们结构形式，工作过程，工作原理及设计要点，总结出设计各种谷物收获机械拨禾扶禾装置的一般方法。     

小区谷物联合收获机割台设计与试验研究

在对现有收获机割台的设计原理和优缺点进行对比分析的基础上,设计了拨禾轮齿带毛刷清扫、风吹清种、中间喂入、环形橡胶输送带柔性输送的卧式全喂入割台,避免金属制输送器对种粒的挤压损坏和易残留问题,实现种子收获时降低破损率和混种率的目的。对割台各部件进行形式对比和计算分析,得到最佳割台组合形式。为避免收获过程中受割刀机构的惯性不平衡力、切割作用的冲击载荷、拨禾轮和割台输送机构等运动元件载荷引起的共振,对设计完成的收获割台底架进行了模型分析,保证了割台底架形式的有效性。运用回归分析试验设计方法,对割台拨禾装置建立了数学模型,并进行了优化分析处理,为小区育种机械化收获技术提供了理论与技术支持。