气吹式红枣捡拾机构的运动学分析

针对新疆矮化密植红枣收获时,落地红枣捡拾困难,本文提出气吹式落地红枣捡拾,设计了一种气吹式落地红枣捡拾机构,建立机构的运动学模型,分析了机构作业过程中的运动学特征,为捡拾机构的改进和近一步优化设计提供了理论依据和技术支持。     

落地红枣捡拾机筛选系统的设计与仿真

针对新疆南疆红枣矮密种植方式下落地红枣无法聚集,人工捡拾效率低且成本高、机械化捡拾易损伤枣及捡拾后红枣含杂率高等问题,设计了红枣捡拾机筛选系统。首先阐述了落地红枣捡拾机筛选系统工作原理和结构设计,然后对筛选系统进行建模并运用ANSYS 2022软件进行网格划分,根据相关文献,设置气流速度为40 m/s,采用ANSYS/Fluent模块对其内部结构进行流场分析和数值模拟,结果表明：在导流板的作用下,气流进入筛选系统后,在闭风器上方流速快速增加,有利于提高筛选系统分离枣和杂的效率,同时,筛选系统内气流运动形成的“∞”形旋流有利于枣、杂的分离。     

气吸式红枣捡拾装置吸气室的设计及流场模拟

针对红枣气吸捡拾易堵塞风管及吸气室内部结构尚需优化等问题,首先阐述了气吸式红枣捡拾装置工作原理和结构设计,然后对吸管口与吸气室进行建模并运用Gambit软件进行网格划分。根据理论分析与前期调研,设置气流速度为42m/s,采用Fluent软件对其内部结构进行流场分析和数值模拟,结果表明:吸气管与吸气室流速稳定并小于吸气室气流速度,确定吸管口直径为135mm,吸气室进出口直径分别为137、180mm。田间试验表明:当气流速度为42m/s时,捡拾率为93.11%,含杂率2.92%,工作性能稳定。该结果为研究气吸式红枣检拾装置奠定了理论基础。     

小型自走气吸式红枣捡拾机的设计及试验

针对新疆红枣人工收获劳动强度大、效率低等问题,设计了一种自走型气吸式红枣捡拾机,实现对落地红枣的捡拾、除杂等功能。通过对落地红枣、枣叶等进行悬浮特性测定,得到红枣悬浮速率为12.45～23.69 m/s,枣叶悬浮速率不超过4m/s。利用气吸管进、出气口动压损失,计算出气吸管进气口必要的风速条件,确定了沉降室的进风口和沉枣腔尺寸。田间试验结果表明,当风机转速为2900r/min时,收获率≥98.3%,破损率≤3.83%,含杂率≤3.02%。     

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。     

红枣悬浮速度测定装置设计与试验

悬浮速度是气力收获、输送和清选除杂装置设计与研究的重要特性参数,针对现有悬浮速度理论公式对较大粒径物料计算时存在误差,研制一种气吹式红枣悬浮速度试验测定装置,主要对红枣等较大粒径物料进行试验测定,该装置由风力调节装置、气流输送管路和测定装置三部分组成。采用等面积同心圆环取点原理验证装置可靠性,测定锥形观察管内各横截面6个测试点的气流速度,变频器调节频率在20 Hz和50 Hz时,不同横截面每个测定点变异系数为2.693%～3.936%、2.923%～3.861%,流场均匀性为0.019%～0.352%、0.211%～0.449%,均满足气流输送管路流场的稳定性和装置性能要求。进行红枣悬浮速度试验,获得红枣悬浮速度数值与变频器频率间的线性回归方程,因此可以通过变频器频率来调节风机转速的数值范围,快速根据粒径不同来测得其悬浮速度,对今后气力收获、输送和气流清选等装置设计具有一定参考意义。     

红枣悬浮速度特性试验测定与分析

红枣悬浮速度是气力式收获、输送和清选除杂等装置设计与研究方面重要的物料特性参数,是风机选型与气力机械结构优化改进的理论依据。本文利用自制悬浮速度测定装置试验台,测定红枣在不同含水率及粒径下的悬浮速度数值,探究悬浮速度与两者之间变化关系,并获得气流速度下红枣悬浮高度变化范围,得出其悬浮的最佳气流速度。试验结果表明:红枣含水率在47.39%～72.35%变化时,其悬浮速度范围在27.13～34.28 m/s;红枣粒径在25.59～36.69 mm变化时,其悬浮速度范围在31.15～34.04 m/s,悬浮速度变化都呈上升趋势;响应面分析可知,相同含水率下,红枣悬浮速度数值随着粒径的增加而变大,当粒径确定时,随着含水率增加悬浮速度数值逐渐增加,但增加程度较小,可知红枣粒径变化对悬浮速度影响较大,含水率变化对悬浮速度影响较小;当含水率确定、气流速度在32 m/s时,不同粒径红枣,在锥管内不同高度悬浮,出现粒径较大在上端,粒径较小在下端的分层现象;对悬浮速度理论公式中形状修正系数进行计算,当红枣含水率72.35%、粒径25.59～36.69 mm时,其形状修正系数S在0.565～0.679之间。该试验测定结果为红枣气力式收获或分选等装置设计与研制提供理论依据。     

落地红枣气吹集条装置参数试验研究

落地红枣在捡拾前进行集条可提高红枣收获机的捡拾效率。为探究气吹集条作业时最好的工作参数，设计了一种落地红枣气吹集条试验装置，主要由机架、风力调节机构、吹嘴调整机构及脚轮组成。以集条率为考察指标，以作业前进速度、吹嘴出口风速、吹嘴距地高度和吹嘴旋转角度为影响因素，通过单因素试验探究各因素对集条率的影响规律和合适的水平范围，并设计正交试验通过极差分析、方差分析和试验验证确定气吹集条的最优参数组合。单因素试验结果表明：吹嘴出口风速与集条率成正相关，吹嘴旋转角度、作业前进速度与集条率成负相关，吹嘴距地高度与集条率呈现波动关系，在10cm时集条率最高。正交试验结果表明：4个影响因素均为显著因素，各个因素影响集条率的主次顺序为吹嘴出口风速>吹嘴旋转角度>作业前进速度>吹嘴距地高度。同时，确定落地红枣集条的最佳参数组合为作业前进速度1.5km/h、吹嘴出口风速80m/s、吹嘴旋转角度为15°、吹嘴距地高度为15cm,该组合集条率为98.84%。     

自走气吸式红枣捡拾机研制

目前,落地红枣在捡拾方式上仍依赖人工,效率较低。针对红枣捡拾机械化水平低、效率低的情况,研制一种自走气吸式红枣捡拾机。采用柔性清扫头对红枣进行清扫、集条,并基于负压吸拾原理,完成捡拾作业。介绍样机的整体结构和工作原理,阐述清扫装置、吸拾装置、动力底盘的设计,根据工况对离心风机进行计算选型。通过对样机进行捡拾试验,拾净率达到96.54%,捡拾破损率低于3.5%,收获效率可达0.29 hm~2/h。     

气吸式红枣捡拾机设计与试验

新疆南部地区红枣种植模式以矮化密植为主,红枣收获仍采用人工捡拾,效率较低。基于伯努利原理,设计研制了一种气吸式红枣捡拾机械。以南疆枣园为试验点,对样机的性能和捡拾效率进行了试验。结果表明,吸管口的最佳风速为23 ms;平均捡拾效率182.8 kgh,是人工捡拾的5.2倍。      

马铃薯清选机气力悬浮薯石分离装置设计与试验

针对以联合收获为主的北方马铃薯主产区,马铃薯收获后薯石分离人工捡拾工作量大、清选效率低,且清选洁净率较低等问题,利用薯块和石块密度不同的特点,采用气力悬浮输送技术设计了马铃薯清选机气力悬浮薯石分离装置,并基于该装置研究了不同参数调整条件下的清选特性。利用高速气流悬浮与振动筛的摆动作用,发挥气力悬浮和振动筛分离的双重优势,使薯块与石块在运动过程中实现自动分离。试验表明：当气流速度为35m/s、筛面倾角为18°和曲柄角速度为30rad/s时,马铃薯选出率均值为96.71%,清选洁净率均值为98.34%,各项性能指标均满足马铃薯清选作业要求。     

气吸式红枣收获机的设计与试验

新疆南部(以下简称南疆)地区红枣以矮化密植为主要种植模式,红枣收获仍采用人工检拾,效率较低。笔者基于伯努利原理,设计研制了一种气吸式红枣收获机械。以南疆枣园为试验点,对样机的性能和收获生产率进行了试验。试验结果表明,吸管口的最佳风速为23m/s。平均收获生产率182.8kg/h,机械的生产效率是人工捡拾的5.2倍。     

气力式秸秆深埋还田机输送装置设计与试验

针对合理耕层构建技术指标要求,设计了气力式秸秆深埋还田机输送装置。其主要结构参数为：输送管截面为0.2m×0.2m方形管;叶轮直径为0.55m,叶轮宽度为0.17m,进气口直径为0.26m,风机壳宽度为0.2m;螺旋轴直径为0.09m,螺旋叶片外径为0.25m,螺距为0.2m,螺旋叶片厚度为0.003m,螺旋外径与输送管内表面间隙为0.005m。通过玉米悬浮速度试验测得,长度为10cm玉米秸秆上、中、下部分悬浮速度分别为10.4、12.3、12.7m/s,平均值为11.9m/s,试验结果与仿真误差为7%。基于气固耦合理论,通过CFD-DEM气固耦合法对输送装置内的气固两相流模拟研究,表明弯角30°、转速为1800r/min时输送管道中,秸秆最小速度为5.21m/s,所对应的气流速度为17~27m/s,出口处玉米秸秆速度为6.06m/s,气流速度为2~27m/s,秸秆输送效果最佳。田间试验结果表明,气力输送装置性能参数最优组合为：风机转速1800r/min,秸秆覆盖量1.2kg/m2,叶片弯角30°。田间验证试验得深埋合格率为93.2%,有效提高了深埋质量。     

基于Simulink柠条捡拾器运动学分析及仿真

对柠条捡拾器弹齿进行运动轨迹分析并得到最佳速比λ=1.6。运用Simulink仿真软件包建立了数学模型,通过其强大的可视化功能,分别得到捡拾器的速度和加速度仿真图。结果表明:当捡拾滚筒以ω1=11.5rad/s匀角速度运动时,捡拾齿顶端的最大角速度为18rad/s,此阶段属于捡拾器空行阶段,有利于提高捡拾器的工作效率;当弹齿捡拾器处于捡拾工作阶段时,角速度为8.5rad/s,有利于柠条的捡拾;捡拾器角加速度刚开始出现波动,随后其值稳定在0,需进一步研究其机理。     

油菜分段收获齿带式捡拾器的设计与试验

根据我国油菜生产特点和技术需求,应适当发展分段收获,为此,设计了一种齿带式油菜分段收获装置。本文对齿带式捡拾收获装置的结构和工作原理进行了分析,重点研究了齿带捡拾装置的仿形、输送和捡拾等装置的优化配置,以探索新的工作原理和新的结构设计。进行了齿带式油菜捡拾装置参数优选试验,得到机组前进速度、齿带输送速度和齿带输送倾角与损失率的关系。采用正交试验的方法进行试验,并对试验数据进行极差分析,找出适合齿带捡拾器收获油菜的最佳参数组合。三个影响因素按重要性排序为:机组作业速度>输送带速>输送倾角。确定了一组最优的参数组合:机组前进速度0.71m/s,输送带速0.9m/s,输送倾角12°。     

矮化密植红枣收获机捡拾装置的设计

针对红枣人工捡拾劳动强度大、作业效率低、生产成本高等问题,设计了一种矮化密植红枣收获机捡拾装置。该装置与红枣收获机联合作业,能够实现红枣一次性捡拾收获。为此,介绍了捡拾装置的结构与工作原理,并对关键工作部件进行了设计。采用复数矢量法对捡拾机构进行运动学分析,确定了偏心轮、吊杆、连接杆等关键工作部件的结构参数。通过对捡拾拨杆进行运动分析,获得了工作过程中拨杆端点的运动方程,并确定了红枣抛送初速度与偏心轮转速之间的关系,为红枣收获机捡拾装置的试验研究提供了理论基础。     

盘刷式矮密栽培落地红枣集条装置研制

针对新疆落地红枣人工集条劳动强度大、机械化程度低的问题,研制一种与落地红枣捡拾机配套的红枣集条装置。重点设计避障系统和仿形机构等关键部件,确定盘刷、液压缸行程和仿形机构的工作参数,结合避障工况需求,设计扫盘避障液压系统并对液压元件进行计算选型。以盘刷转速、盘刷前倾角和前进速度为影响因素,集条率和破损率为评价指标,开展三因素三水平正交组合试验,结果表明：各因素对集条率影响显著性顺序为盘刷前倾角、前进速度、盘刷转速,各因素对破损率影响显著性顺序为盘刷转速、前进速度、盘刷前倾角;采用多元统计分析方法得出最优水平组合为前进速度08 m/s、盘刷转速200 r/min、盘刷前倾角15°,此时集条率为97.54%、破损率为1.11%;在最佳参数组合下进行田间验证试验,集条率为96.64%,破损率为1.13%,试验值与理论预测值相对误差分别为0.93%、1.77%,各项指标符合设计要求。     

花生捡拾收获机秧蔓输送装置设计与试验

针对花生捡拾收获机作业中因缺少高效顺畅残秧输送收集装置造成花生秧浪费的生产实际问题,设计一种秧蔓气力输送装置.阐述秧蔓气力输送装置的工作原理,确定秧蔓气力输送装置方程及关键参数间的关系,分析输送气流及关键结构对残秧速度的影响.通过Box-Behnken试验设计和DEM-CFD气固耦合仿真,分析左风机转速、主输送管高度、...     

夹持输送式残膜捡拾机气力脱膜机理研究

为防止残膜二次缠绕,以提高脱膜的可靠性,研究并设计一种夹持输送式农田残膜捡拾机构与气力脱膜机构相结合的新型残膜捡拾机。基于气力脱膜机构的气流力场对脱膜效果的影响极大,通过分析影响气力脱膜的因素,确定脱膜所需气流力场的大小和方向,并运用ADAMS软件对脱出残膜在气力作用下的运动轨迹进行仿真,分析不同气流倾角的变化对残膜运动轨迹的影响,确定气流脱膜位置点;然后采用SolidWorks软件对脱膜输送风道和气流出口形状进行几何建模,并利用ANSYS软件对不同气流出口模型进行流场模拟分析,进而确定气流出口形状。结果表明,在气流力场大小至少为1.12N、气流出口倾角为38°、采用圆形气流出口形状、气流速度至少为10.5m/s时,能够很好的满足脱膜所需条件。研究结果可为气力脱膜的残膜回收机械的研制提供参考。     

花生收获机捡拾装置设计研究

分段收获花生先将成熟花生拔离地面,平铺晾晒于地表一段时间,并采用具有捡拾功能的花生收获机实现花生秧果的捡拾、喂入、摘果、集果等一系列收获工作,而花生捡拾装置是花生分段收获机上的工作入口装置。捡拾装置要实现两个功能:(1)将平铺的花生秧果均匀地捡拾且顺利喂入搅龙结构;(2)搅龙旋转带动花生秧果至输送装置。实现这两项功能的结构主要是捡拾器和搅龙,且捡拾器捡拾花生秧果性能对整机性能影响举足轻重,而捡拾器运动轨迹的设计决定捡拾装置是否设计合理,直接影响花生收获机的收获质量和工作效率。为此,针对晾晒后的花生秧果特性,通过运动仿真分析对比确定了捡拾器回转轨迹,根据该轨迹设计了捡拾装置,并搭载于整车进行田间试验。