基于离散元法的甘薯起垄机旋耕刀抛土性能仿真试验

为了验证甘薯起垄机上IT260型旋耕刀的抛土性能,在EDEM离散元软件中进行了仿真试验,将仿真数据与理论数据进行对比.结果 表明,在IT260型旋耕刀前行速度1.54 m/s、转速330 r/min、耕深0.12m的工况下,平均抛土量153.37 kg,满足起垄所需的土壤量需求.建立的三维模型可为今后甘薯起垄机旋耕刀的...     

马铃薯播种机取土部件的改进设计与试验

为改善2CM2/4型旱作马铃薯微垄覆膜侧播机取土部件的工作性能,利用SolidWorks软件对取土部件的结构进行三维建模和对输土装置、覆膜后垄面建立分析模型并进行计算。试验结果表明,在取土铲前面安装抛送装置、对输土装置的边缘进行密封性设计和在环形输土皮带内安装土壤导出装置可以改善取土部件的工作性能,达到旱作马铃薯铺膜播种的农艺种植要求。     

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。     

基于离散元的播种机覆土滚筒参数优选与分析

覆土装置是棉花精量播种机的重要工作部件,其工作性能直接影响棉花种子分布均匀性与覆土厚度,影响棉花产量。为解决这一问题,采用离散元法建立覆土滚筒与土壤的交互模型,分析确定覆土滚筒的主要工作参数并进行仿真试验。结果表明:在试验范围内,影响覆土滚筒各行覆土量一致性变异系数的主次顺序为覆土滚筒转速、导土板角度和漏土口宽度;并获得播种机覆土滚筒最佳参数为:覆土滚筒转速为44.5 r/min,导土板角度为34.5°,漏土口宽度为19 mm。在最佳参数下,覆土滚筒各行覆土量一致性变异系数为1.50。该研究可为覆土滚筒的设计和参数调整提供理论依据。     

潜土逆转旋耕抛土研究

对潜土逆转逆耕过程中刀片的抛土问题进行了分析研究，建立了抛土理论模型并进行了试验验证。     

秸秆后覆盖小麦播种机设计与试验

针对华北平原麦-玉两熟区,小麦在玉米秸秆覆盖地撒播易出现秸秆堵塞、麦种架空、晾籽等问题,利用正转旋耕抛土模型以形成土壤、秸秆顺序覆盖,设计了一种秸秆后覆盖小麦播种机,可一次完成旋耕、均匀撒播、覆土、覆盖秸秆、镇压等作业。旋耕刀采用对称螺旋线排列;通过抛土运动分析确定了被抛物料运动的最大高度为0.52 m,水平方向最大位移为0.79 m,并确定了导土板的位置参数;通过性能试验优选分种装置与水平方向夹角为35°,分种板间的距离为50 mm。在河北涿州试验站进行了整机田间试验,结果表明:正转旋耕装置能有效抛土、抛秸秆,避免秸秆、根茬堵塞分种装置,耕深稳定在148~152 mm内,耕深稳定性系数为95.5%,多功能行走轮滑移率约为5.3%,机具通过性能符合国家标准(GB/T 20865—2007)要求;机具作业后秸秆覆盖量平均为1.07 kg/m2,达到作业前秸秆覆盖量的80%;播深稳定在30~35 mm内,播深合格率为91.1%,不同位置幅宽内10 cm×25 cm矩形框内麦种数量稳定在29~30粒,符合农艺要求。     

茶园切抛组合式开沟刀设计与试验

针对茶园机械化开沟抛土性能不理想、无专用刀具的问题,设计了适用于茶园开沟的切抛组合式开沟刀。对抛土刀抛土片的抛土过程进行动力学分析,确定其关键参数抛土片宽度为8cm、倾斜角为30°时,可保证抛土刀横向抛土幅宽满足农艺要求。性能试验表明：切抛组合式开沟刀单侧抛土幅宽为22.7cm、抛土均匀性系数为90.3%、覆土厚度为2.1cm、开沟深度稳定性系数为87.8%、沟底浮土厚度为1.2cm,对照组单一开沟刀为13.4cm、84.3%、2.4cm、82.3%、2.5cm,说明切抛组合式开沟刀更符合茶园开沟实际需求,抛土均匀性与开沟稳定性更好,所抛土壤不易落入沟内。功耗分析试验表明,与单一切土刀相比,切抛组合式开沟刀抛土的正后侧区域冲击力减小,抛土上方区域冲击力减小,从而导致其抛土总冲击力减小,因此,该组合式开沟刀提高了开沟抛土质量,同时未明显增大开沟功耗。     

高速摄影法研究旋耕刀抛土特性

用高速摄影法对２种日本旋耕刀的三维抛土特性进行了实验研究，建立了基于１台高速摄影机的摄影图像分析土块三维运动的判读方法。提出了旋耕机整机抛土模式。指出了提高旋耕机翻土性能的局限性和降低旋耕功耗的途径。     

新型高效灭茬起垄联合作业机设计与试验

针对辽西地区土地实际情况,设计一款新型高效灭茬起垄联合作业机,并对新型高效灭茬起垄联合作业机的整体构造以及各装置间的关系进行介绍,同时通过装置机理实现对各装置机构进行相应的设计,保证该联合作业机能够实现起垄、深松、灭茬、旋耕以及镇压等操作一同完成。基于辽西褐土区实际的垄形情况和农艺要求,得出相关的工作曲面与参数。通过三因素五水平正交试验对该机械的性能进行试验。结果表明:设备的行进速度是1.1 m/s、作业的进行阻力是12 kN、深松装置为20 cm、抛土的最强能力范围是30 cm,此起垄设备作业完成后可以实现垄沟与垄台间的相互转换,符合实际作业要求。     

种子位置信息视觉检测系统开沟延时回土装置研究

针对机器视觉获取种子空间分布信息时,传统开沟器作业过程中,种子落入种床后,土壤快速回落覆盖种子,导致种床中种子原始图像采集困难的问题,设计了一种开沟延时回土装置,通过导土装置、压种装置和回土装置的配合作业,延长土壤回落时间,形成有利于原始图像采集的避让空间,并在图像采集完毕后将泛起土壤推回种床,保证土壤回填率,达到延时回土的目的。通过理论分析确定导土装置、回土装置等关键装置结构参数。以开沟速度、开沟深度、回土板转角为试验因素,开展土壤回填率离散元仿真试验,确定最优作业参数为开沟速度1.6m/s、开沟深度30mm、回土板转角40°。在最优参数组合下,进行土壤回填率田间试验和种子图像采集田间试验。结果表明,开沟延时回土装置土壤回填率为96.5%,开沟延时回土装置较未安装回土装置的开沟器土壤回填率提升39.6个百分点;工业相机可以在导土装置形成的避让空间中采集到种床中种子的原始图像。试验结果表明,设计的结构可以有效避免回落土壤对图像采集的影响,并保证土壤回填率,实现了种床中种子图像的采集,为计算机视觉技术检测播种作业质量奠定了基础。     

潜土逆转旋耕向后抛土率的计算

提出了表征逆转旋耕作业向后抛土性能的抛土率的概念。通过对逆转旋耕产生向后抛土的条件的分析,给出了抛土率计算的数学模型和方法,并编制了有关程序,实现抛土过程的计算机模拟和抛土率的自动计算。     

潜土逆转旋耕被抛土粒与罩壳碰撞分析

研究了潜土逆转被抛土粒与罩壳的碰撞机理,建立了碰撞数学模型,利用计算机进行碰撞过程的动态仿真、分析了罩壳的结构与位置参数对抛土性能的影响,为罩壳的优化设计提供了理论依据。     

不动形心线对逆转耕耘抛土性能的影响

在分析逆转旋耕工作的基础上,提出了不动形心线(Fixed Centroid Line-FCL)对逆转耕耘方式影响的思想。在旋耕刀片运动轨迹、逆转旋耕切削角度及逆转旋耕抛土后向性等方面,详细分析了FCL线的影响性质,建立了逆转旋耕被抛土垡瞬时初速度的方向模型,并对模型进行了仿真,为茶园耕作机械的设计提供了参考依据。主要结论:FCL线距刀辊轴的距离小于刀辊回转半径时,旋耕刀片才能够正常工作,且FCL线位于刀辊轴的上方为逆转耕耘方式,位于刀辊轴的下方为正转耕耘方式;在逆转旋耕方式下,当刀片运转到FCL线时,动态切土角最小;当FCL线位于刀辊轴之上,且同时又在地表之下时,逆转旋耕才具有抛土后向性。     

中间集抛后送式双侧斜输烟草培土机设计与试验

针对南方丘陵山区烟叶种植区传统铣抛式培土作业存在土块抛送不集中、定点覆土效果差等问题,采用“旋耕碎土—集中后抛—斜置送土”的作业方式,设计一款中间集抛后送式双侧斜输烟草培土机。根据土壤铣削加工和土壤螺旋输送器输送原理,对整机土壤加工关键部件进行了研究,分析集中后抛斜输过程,确定了培土机的主要结构和工作参数。利用EDEM离散元仿真,建立培土作业仿真模型,以机具前进速度、旋耕深度、螺旋输送器轴转速为试验因素,培土高度、培土幅度、取土率为试验指标,进行了二次正交旋转回归仿真试验与优化,得到最优工作参数。田间试验结果表明,作业后沟底土壤松碎,培土土量均匀,培土高度为24.37 mm,培土幅度为130.42 mm,取土率为21.19%,与仿真结果误差分别为12.21%、1.90%、10.44%。能够满足烟田培土需求,为烟草培土技术农机农艺融合提供了新途径。     

小型手扶自走式棉田培土机的设计与试验

针对棉田中耕培土机耕深不稳定、培土效果差、易损伤棉株等问题,结合农艺要求,设计了小型手扶自走式棉田培土机。通过理论计算与研究确定了整机动力等技术参数,同时对旋耕培土刀和行走轮进行了设计和改进,并运用有限元方法对培土刀和刀辊进行了静力学分析,确定了培土刀参数,提高了机器的碎土和抛土能力,其培土的深度和宽度均可调节,减少了对棉株的损害。试验表明:该机满足棉花培土作业的农艺要求,实现了棉田培土的机械化作业。     

水稻气力有序抛栽钵苗运动过程研究

为了研究水稻气力有序抛栽,一般采用土槽试验或者田间试验的方式,但这种方式费时费力。为此,提出采用仿真试验的方式,研究水稻气力有序抛栽钵苗运动过程,并通过高速摄影试验验证仿真的合理性。仿真试验采用ANSYS FLUENT和ANSYS LS-DYNA相结合的方式,模拟抛栽气压为0. 5MPa时,水稻钵苗在导苗管内的运动过程。仿真试验表明:水稻钵苗会紧贴导苗管中段侧面下滑,导致钵苗抛离导苗管时,横向位置有集中分布现象;导苗管前后壁无相同作用,导致钵苗纵向位置分布无明显规律。相应研究为改进导苗管结构及提高抛栽有序性提供了理论依据。     

抛土率估算的模糊动态聚类分析方法

为获得潜土逆转旋耕抛土率的定量数据，以揭示抛土性能与工作参数的关系，提出了土粒流图像的模糊动态聚类分析方法和实现途径，建立了抛土量线性识别函数、动态聚类权重函数、模糊动态聚类隶属函数数字模型，为分析混合重叠、灰度土质比不稳定的土粒流图像提供了理论基础和数学方法。     

稻麦联合收获开沟埋草一体机播种系统设计与试验

目前免耕播种机多为收获后免耕播种作业,未有将免耕播种系统与收获、秸秆还田相结合的复式机型,为了满足此种集成作业需要,达到抢农时、提高作业效率、减少机器下地次数的目的,设计了一种免耕播种系统与稻麦联合收获开沟埋草一体机相结合的机型,该播种系统主要由排种装置、种沟开沟装置、抛土装置构成。性能试验结果表明:设计的小型免耕开沟器开沟深度为3.1 cm,开沟宽度为3.6 m,破茬率为83.4%;延伸板长度为12 cm的抛土装置单侧抛土幅宽为105 cm,覆土厚度为2.2 cm,碎土率为97.8%,抛土均匀性为91.7%。播种系统水稻旱直播田间试验表明:当播种系统播种水稻干种、湿种播量分别为112.5 kg/hm~2、135 kg/hm~2时,产量分别为6 532.4、6 510.0 kg/hm~2,满足一体机免耕旱直播的播种需求。