栅条式马铃薯挖掘铲的设计与试验研究

针对现有马铃薯挖掘机作业阻力大、挖掘铲土薯分离能力差等问题,设计了栅条式马铃薯挖掘铲,通过三因素二次正交旋转回归试验,分析了铲面倾角、挖掘铲长度、栅条间距对挖掘阻力的影响,得出挖掘阻力与影响因素的回归模型.结果表明:挖掘阻力最小时的最佳参数是挖掘铲长度为48.13cm,栅条间距为5.37cm,铲面倾角为30.3°;影响挖掘阻力的因子由主到次为:铲面倾角、挖掘铲长度、栅条间距.     

翼铲式马铃薯挖掘铲有限元分析与试验

为提高丘陵山地及小地块的马铃薯收获效率,设计了一种结构轻便、碎土性能良好与手扶拖拉机相配套的翼铲式马铃薯挖掘铲,应用Pro/E软件创建翼铲三维模型,通过ANSYS进行有限元分析,并开展了田间试验.结果表明:翼铲安全系数为3.745,满足预期设计要求;田间试验结果表明,薯、土分离效果好,明薯率为97.5%,伤薯率为1.5%,技术指标符合马铃薯收获规范要求.     

振动挖掘铲减阻数值模拟及参数优化

对小型振筛式马铃薯挖掘机振动挖掘铲的性能参数进行优化,借助Adams和Ls-Dyna相结合法模拟振动挖掘铲挖削土壤过程,据4因素3水平响应曲面法试验设计原理对影响挖掘铲挖削阻力的因素进行了多因素方差分析,并建立和优化了回归模型。结果表明:影响牵引阻力的因素由大到小依次为振动频率、牵引速率、入土角、振幅;当牵引速率为0.67m/s、振动频率13.77Hz、振动幅值11.93mm、入土角8.35°时,优化牵引阻力为1 449.59N。田间验证试验结果表明:试验阻力平均值与仿真结果误差5%,说明回归模型能较好的反映振动频率、牵引速率、入土角、振幅于牵引阻力之间的关系。     

马铃薯仿生挖掘铲片的设计与仿真

据蝼蛄前足胫节爪趾第1趾的体视显微镜照片设计了马铃薯挖掘机挖掘铲铲片,为马铃薯挖掘机提供了一种减阻效率较高的挖掘铲。应用AutoCAD软件获取爪趾外侧曲线和内侧曲线的轮廓点,并将点坐标值数据使用LIST命令导出,并借助EXCEL软件多项式拟合法对爪趾的侧面轮廓线进行拟合,在拟合多项式的基础上在Solidworks软件中进行仿生铲片的建模,最后应用LS-DYNA软件仿真模拟普通铲片与仿生铲片挖削土壤的过程,并测定两种铲片的土壤阻力。仿真结果表明,仿生铲片较普通铲片土壤阻力减小近61%。所设计的仿生挖掘铲片为马铃薯挖掘机挖掘铲减阻技术要求提供了一种解决思路,且结构新颖。     

4S-80马铃薯振动挖掘机牵引阻力的测试分析

振动挖掘铲可大幅降低其入土阻力,4S-80马铃薯挖掘机采用铲筛一体的振动式结构。为了探知振动铲筛的实际降阻效果,设计了动态测试装置,并进行了几种不同作业状况下的牵引阻力测试。结果表明,铲筛振动状态下可显著降低挖掘作业时的机具牵引阻力和拖拉机牵引功率;低速作业时作业速度变化对振动挖掘铲作业的牵引阻力影响不大;机具挖掘深度增加时,拖拉机牵引阻力和牵引功率会明显增大。     

根茎类中药材仿生挖掘铲的设计与试验

【目的】针对挖掘阻力制约根茎类中药材收获机械发展这一问题。【方法】基于蝼蛄前足趾构型,设计了一种仿生挖掘铲。通过CAXA软件获取前足爪趾轮廓曲线,利用MATLAB进行轮廓曲线的提取,并借助EXCEL得到拟合曲线方程;根据轮廓曲线在SolidWorks建模软件中建立仿生挖掘铲模型,采用ANSYS Workbench软件对挖掘铲进行应力应变分析;最后通过土槽和田间试验检测挖掘铲减阻效果和挖掘性能。【结果】仿真结果表明,仿生挖掘铲强度能达到使用性能要求;环形土槽试验表明,仿生挖掘铲相较于平面铲具有一定的减阻功效;田间试验表明,仿生挖掘铲具有良好的挖掘效果。【结论】在铲面末端高度100mm到160mm的范围内,仿生铲所受阻力均小于平面铲,该研究能为根茎类药材收获机减阻降耗提供理论参考和设计依据。     

大红萝卜收获机挖掘铲的设计及力学分析

为解决东北大红萝卜收获机械化较低,收获速度较慢,劳动强度大等突出问题,采用数理统计方法对大红萝卜的自然生长特性进行分析,得到了大红萝卜的直径、质量、食用根长度、食用根土下埋藏深度的分布区间等相关数据,为大红萝卜收获机设计提供了必要的理论依据。对大红萝卜收获机的挖掘机构进行了分析,建立了挖掘铲的力学模型,得到了挖掘摩擦力、挖掘阻力随挖掘铲铲面倾角变化的关系曲线图,为挖掘铲的铲面倾角设计提供了理论依据。从挖掘铲铲柄间距、挖掘铲长度、入土深度、铲面宽度、铲刃角等角度对挖掘铲结构进行了分析与设计,为大红萝卜收获机研制进行了技术储备。     

黄芪收获机三角平面铲不同倾角挖掘特性研究

针对黄芪收获机收获黄芪时三角平面铲挖掘效果不佳且易损坏问题,采用离散元法和有限元法,以土壤宏观和微观扰动、三角平面铲应力应变为指标,研究不同倾角三角平面铲作业过程,结合分析结果选适宜黄芪收获作业的三角平面铲倾角,开展田间验证试验.离散元与有限元仿真结果表明,①三角平面铲倾角越大,对土壤抬升距离越大,纵向土壤扰动越大,应...     

基于LS-DYNA三七挖掘铲仿真分析及试验

为解决三七收获过程中挖掘阻力过大问题,需深入研究挖掘铲三向阻力变化规律.采用Mohr-Coulomb屈服准则构建土壤有限元模型,建立挖掘铲力学模型,设计挖掘铲参数.运用LS-DYNA获取挖掘铲作用过程中三向阻力与土壤破碎形态开展土槽试验,以此验证仿真结果.结果表明,挖掘铲作业过程中X向阻力最大;Y向阻力与挖掘距离正相关...     

秸秆深施机设计及深施铲行进阻力的试验研究

【目的】为了解决我国秸秆焚烧、废弃、利用率低所带来的资源浪费和环境污染等问题.【方法】设计了秸秆深施还田机.该机能在秸秆还田作业的同时完成秸秆深施还田和土壤深松,并对其深施铲的行进阻力进行了正交试验研究.【结果】深施铲的行进阻力随着深施铲铲宽、土壤容重和深施铲入土深度的增大而增大,在这3个因素中深施铲入土深度对其影响最大,深施铲铲宽次之,土壤容重对其影响最小;深施铲铲宽与入土深度两因素之间的交互作用对深施铲行进阻力的影响显著(P0.05),深施铲铲宽与土壤容重、土壤容重与入土深度之间的交互作用对深施铲行进阻力无显著影响.【结论】研究结果可以为秸秆深施还田技术的深入研究,以及配套机械装备的研发提供参考.     

铲筛激振式马铃薯挖掘机的设计与研究

针对我国丘陵山地作业大型机械不适宜、小型手扶类拖拉机动力不足的问题,以减阻和提高土薯分离效率为目标,设计了一种铲筛激振式马铃薯挖掘机。该机将挖掘铲后端设计成栅格状,分离筛各齿条倾角由内向外增大,增加了土薯分离面积;采用铰链四杆式摆动机构和组合式偏心轮,可实现挖掘铲倾角和振幅调整。田间试验表明,该机土薯分离效果良好,明薯率为96.2%,挖净率为97.8%,伤薯率低于3.9%;在前进速度为0.34 m/s情况下,无振动时的平均牵引阻力为1 498 N,而频率为14 Hz,振幅为4 mm和8 mm时的平均牵引阻力分别为1 204 N和995 N。研究表明,振动挖掘可以降低牵引阻力,提高土薯分离效率,所设计的挖掘机性能指标均满足作业要求。     

振动式阶梯铲状马铃薯挖掘机作业性能试验

为获得振动式阶梯铲状马铃薯挖掘机最佳作业参数,依据振动减阻收获机理,通过改变影响振动式阶梯铲状马铃薯挖掘机收获作业性能指标的4个主要作业参数：整机前进速度、挖掘深度、挖掘铲长度、曲柄偏心距,以挖掘机损失率、明薯率及伤薯率为评价指标进行马铃薯挖掘性能试验。结合正交试验研究,应用综合评分法得出了振动式阶梯铲状马铃薯挖掘机作业时各参数的最优组合,即：整机前进速度为0.55 m·s^-1、挖掘深度为210 mm 、挖掘铲长度205 mm、曲柄偏心距为6 mm。按照该最优组合作业参数进行试验验证,结果表明,该马铃薯挖掘机明薯率为97.6%、伤薯为3.9%、损失率为3.5%,符合马铃薯收获机质量评价技术规范要求。     

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。     

小型马铃薯挖掘机的设计与试验研究

针对现有马铃薯挖掘机存在的问题,设计了一种与农用拖拉机配套的小型马铃薯挖掘机。田间试验表明,性能达到并优于技术规范要求。     

Simulation Analysis of a New Type of Bionic Digging Shovel Based on DEM

The performance of a digging shovel mainly depends on the style of the shovel, while the conventional experiment methods always suffer from the problems of high lost and long period. Aiming at these problems and the characteristic that soil is composed of countless small particles, dynamic simulation analysis was performed on the resistance to a bionic digging shovel and crushing rate of the soil during the normal working process of the bionic digging shovel by EDEM through numerical simulation, calculation and comparison. The results showed that compared with the ordinary shovel, the average drag-reducing rate in the X direction was 10.41％, and the average drag-reducing rate in the Y direction was 16.28％, and the soil crushing rate was improved by 2.67％. Therefore, the bionic digging shovel has certain superiority and extension value in structure and performance. Moreover, this analysis case fully demonstrates the unique advantage of DEM method and its generalizability, and provides certain reference for similar studies.