花椒采收机设计与试验

为解决花椒收获过程中的摘净率低、损伤率高的问题,在现有结构基础上,基于梳刷摘果原理对采摘装置、传动装置等零部件进行设计和分析,确定了影响花椒采收机采摘效果的因素。利用ADAMS软件,以采摘装置梳刷滚筒转速、梳刷滚筒与喂入口间距、两梳刷滚筒间距为影响因素,以花椒果实未损伤摘净率为检测目标,进行响应面仿真分析试验。结果表明：梳刷滚筒转速对花椒果实未损伤摘净率影响极其显著,梳刷滚筒与喂入口间距、两梳刷滚筒间距影响比较显著。最优参数下,即梳刷滚筒转速531r/min、两梳刷滚筒间距70.6mm、梳刷滚筒与喂入口间距46.7mm时,花椒果实未损伤摘净率为96.6%。研究结果可为后续花椒采收机的研究提供参考。     

气动翻转梳齿式菊花采摘装置设计与试验

针对菊花人工采摘效率低、尚未实现机械化等问题,设计了一种气动翻转梳齿式菊花采摘装置。该采摘装置主要由采摘部件、清齿部件、气动抛送机构、丝杠升降机构、行走装置和收集装置等组成,利用梳齿的梳刷作用将花朵采摘下来,借助清齿部件和气动抛送机构完成收集工作,采摘部件的工作高度通过丝杠升降机构进行调节。根据菊花的生长特性和采摘要求,确定了采摘部件中偏置曲柄滑块机构和采摘梳齿的结构参数和运动参数。搭建了采摘样机,以曲柄转速、梳齿间距、机器行驶速度为试验因素,以采摘率、损伤率和含杂率为试验指标,进行了三元二次回归组合试验,建立了因素与指标间数学模型并确定了最优的参数组合,试验表明：在曲柄转速为47.94r/min、梳齿间距为8mm、机器行驶速度为0.17m/s的因素水平组合下,采摘效果最佳。此时,采摘率为92%,损伤率为1.83%,含杂率为10%。该气动翻转梳齿式菊花采摘装置运行稳定,通过性良好,满足菊花采摘的农艺要求。     

大蒜机械切须技术研究及试验

为满足机械化大蒜联合收获过程中的作业需要,本文设计了一种具有仿形浮动功能的大蒜切须机构。以射阳黑龙蒜为研究对象进行切割线速度试验、切须长度试验,确定能够使蒜须有效分离的切割线速度应大于10.5m/s,切须长度在10mm以内分离效果较好。同时,在满足有效切须条件下,开展大蒜切须试验台工作参数优化试验,采用综合加权评分法确定最优参数组合为:切须刀转速3 500r/min(切割线速度17.2m/s)、夹持链输送速度0.6m/s和顶隙20mm,此时切须合格率88.3%,切伤率2.5%,即一组60个个体切须合格的为53个,被切伤的蒜瓣数为12瓣。     

大蒜联合收获机按压式切根装置设计与试验

针对大蒜联合收获作业过程中根系切净率低与损伤率高的问题,设计了一种按压式切根装置,阐述了其主要结构与工作机理。通过理论计算确定了夹持输送与切割机构作业参数,构建大蒜夹持运动方程和拨轮组动力、变形及切割力学模型。以链轮、拨轮和圆盘刀转速为试验因素,伤蒜率和切净率为试验指标,利用Design-Expert 8.0.5软件进行回归与响应面分析,构建三元二次回归模型,得到各因素对指标值的影响顺序。结果表明,当链轮、拨轮和圆盘刀转速为107、52、197 r/min时,装置性能最优,伤蒜率和切净率分别为0.63%和97.07%。对比鳞茎顶端定位“浮动切根装置”的最优参数组合,结果表明,所提出的装置伤蒜率降低2.15个百分点,切净率提高3.9个百分点。对优化因素进行试验验证,验证与优化结果基本一致,满足大蒜机械化收获高效切根作业要求。     

蒜种振动排序装置设计与试验

为了解决目前大蒜播种机对蒜种调头能力差、播种不能满足农艺生产要求的问题,设计了蒜种振动排序试验台,为研究大蒜播种机提供参考依据。通过改变对蒜种排序有影响的曲柄长度、振动槽倾角、曲柄回转中心高度及振动频率4个振动试验台参数,进行有交互作用的正交试验,并对结果进行方差分析,得到最重要影响因素为曲柄长度,最佳试验组合A2B1C2D1。     

振刷式枸杞采收机设计与试验优化

为了实现枸杞机械采收的高效、低损,融合振动和梳刷原理,设计了一种便携振刷式枸杞采收机,同时,根据枸杞鲜果与果柄脱离机理,采用单个集中质量力学模型,建立了采收机动力学模型,得到了采收机作用于枸杞鲜果的接触点位移、速度和加速度方程。运用ADAMS对采收机进行了运动学与动力学仿真,仿真结果表明:梳刷转速60～70 r/min、凸轮转速25～35 r/min、梳刷样式Ⅱ型时,熟果可以从果柄上脱离且不受损伤。采用三因素三水平二次正交旋转组合试验,建立了熟果采收率、青果错采率、熟果破损率与梳刷转速、凸轮转速、梳刷样式之间的数学模型,分析了各因素对熟果采收率、青果错采率、熟果破损率的影响,确定了最佳参数组合:梳刷转速64. 52 r/min、凸轮转速29. 68 r/min、梳刷样式Ⅱ型,并进行了田间试验验证。田间试验表明,熟果采收率为89. 12%,青果错采率为5. 87%,熟果破损率为6. 24%。     

变间距梳刷式枸杞采收装置优化设计与试验

为实现枸杞机械化采收,提高枸杞采摘的采净率、降低损伤率,提出一种在沟槽凸轮的引导下,压板迫使骨架侧向张开,进而调节梳刷指间距的设计方案。通过对枸杞自然特征和物理参数测量分析,建立了梳刷指变间距控制部件的数学模型,并利用Matlab对其关键零件进行结构设计优化。以宁杞1号为研究对象,设计多参数变量的正交试验,以采净率和损伤率作为评价指标,得到对采摘效果影响程度由大到小的梳刷指参数依次为弹簧钢长度、指间距、弹簧钢直径;最佳的梳刷指参数组合为:指间距为8 mm、弹簧钢长度为45 mm、弹簧钢直径为1.1 mm。在宁夏农科院枸杞研究所进行实地采收试验,结果表明:采净率为90%,损伤率为8.41%,满足枸杞采收的工作要求。     

大蒜收获机浮动切根装置作业机理分析与参数优化

为深入研究大蒜浮动切根装置的作业机理和作业质量提升技术途径,对大蒜根系浮动切割作业过程中的力学特性进行理论研究,推导了切根作业过程鳞茎碰撞动力学方程,得出鳞茎初始碰撞相对速度是影响碰撞损伤的关键参数;分析了根系滑切原理,建立了刀刃切割阻力力学模型,分析了根系群切割阻力的形成原因;运用高速摄影技术解析了鳞茎碰撞、根系群扰动和断裂等力学行为的产生过程。针对影响切根作业质量的主要因素进行了响应面试验,建立了伤蒜率、切净率预测数学模型,分析了各因素对伤蒜率、切净率的影响,并进行了综合参数优化,得到浮动切根装置较优参数组合为:输送速度1 m/s、切刀转速2 600 r/min、刃口倾斜角33°、螺旋防护栅螺距28 mm,试验测定伤蒜率为2.78%,切净率为93.17%,各项作业指标满足大蒜机械化收获切根作业要求。     

基于平面运动的酿酒葡萄采收装置设计与试验

针对新疆酿酒葡萄树形松散、枝干较细等特点,利用曲柄摇杆机构中连杆与肋条相连,设计可实现平面运动的酿酒葡萄采收装置。对装置开展运动分析,构建采收装置运动学模型,确定影响装置工作性能的主要影响因素为曲柄转速、曲柄长度、肋条调节杆长度和夹持间距。建立酿酒葡萄采收装置虚拟样机,并进行仿真分析,获取肋条各作用点速度与加速度仿真数据,通过加速度分析可知,肋条两侧加速度均可满足酿酒葡萄振动采收需求。以曲柄转速、曲柄长度、夹持间距和肋条调节杆长度为影响因素,以分离率和破损率为指标,开展四因素三水平正交试验,获取最佳参数组合为曲柄转速840 r/min、曲柄长度28 mm、夹持间距100 mm、肋条调节杆长度410 mm,验证装置设计的合理性。     

手持振动梳刷式小粒咖啡采摘装置设计与试验

针对云南丘陵山区小粒咖啡人工采收成本高、大型机械采收困难等问题,设计了手持振动梳刷式小粒咖啡采摘装置。通过建立果树-机械收获动力学模型和多体动力学仿真,得到振幅的稳态响应表达式,并确定了振动部件和梳刷部件的结构参数。利用ADAMS建立了果树-机械刚柔耦合模型,采用广义力与传感器函数控制的方法进行单因素仿真试验,分析了频率、梳齿间距和偏心块夹角对小粒咖啡收获效果的影响规律。以频率、梳齿间距和偏心块夹角为试验因素,采净率、采青率和损伤率为试验指标,进行二次回归正交旋转组合试验,结果表明:对采净率和采青率的影响因素重要性依次为频率、梳齿间距、偏心块夹角;对损伤率影响因素重要性依次为梳齿间距、频率和偏心块夹角。当频率为26 Hz、梳齿间距为32 mm、偏心块夹角为22.5°时,采摘机工作性能最佳,经试验验证,此时采净率为91.35%,采青率为8.46%,损伤率为4.15%,满足小粒咖啡收获技术要求。     

振动式石榴脱粒装置参数优化及试验

针对石榴脱粒机器脱净率低、破损率高等问题,设计了一种振动式石榴脱粒装置。首先,阐述装置的整体结构和工作原理,根据理论分析及前期试验确定以曲柄长度X1、曲柄转速X2及振动盘转速X3为试验因素,将石榴脱净率Y1和破损率Y2作为目标响应值;然后,通过Design-expert软件对目标响应值进行数据分析,得到影响石榴脱净率Y1的显著顺序为曲柄转速X2>振动盘转速X3>曲柄长度X1,影响破损率Y2的显著顺序为曲柄转速X2>曲柄长度X1>振动盘转速X3。试验验证结果表明:当曲柄长度X1为57mm、曲柄转速X2为139r/min、振动盘转速X3为29r/min时,石榴脱净率Y1为95.58%,破损率Y2为2.38%,试验值与优化结果的相对误差分别为1.37%、3.03%,均小于5%。     

9 R-60型揉碎机试验台设计及单因素试验研究

9R-60型揉碎机目前应用非常普遍,但因其功耗大、效率低等实际问题急需对其结构参数进行优化设计。为此,在现有机型的基础上,设计并搭建了一个长、宽、高分别为718、712、687 mm的9R-60型揉碎机试验台。经过强度校核,设计了连接主轴等关键零件,在传动主轴和皮带轮之间通过联轴器、连接主轴和支架等接入JN 3 3 8-AN系列直连式扭矩转速传感器,为后续开展功率、揉碎质量等目标参数优化设计的单因素(如转子转速、秸秆喂入速度和喂入量等因素)正交试验和振动测试试验提供了平台。对揉碎机进行单因素试验表明:揉碎机揉碎质量随主轴转速的增大呈现增大的趋势,随喂入速度的增大呈现减小的趋势,随喂入量(不超过机器本身最大喂入量)的增大秸秆丝化率变化趋势几乎都在95%左右;揉碎机功耗随主轴转速、喂入量、喂入速度的增加呈现增大的趋势。     

辊搓圆筒筛式谷子清选装置设计与试验

为解决谷子初脱后因物料中残留谷码多、含水率高而导致清选含杂率和损失率较高的问题,设计了辊搓圆筒筛式谷子清选装置。该装置主要由谷码辊搓装置、圆筒筛装置、横流风机和离心风机等组成,实现了先脱谷码后清选的功能。选取离心风机转速及角度、横流风机转速、圆筒筛转速和谷码辊搓装置主动辊转速作为试验因素,籽粒含杂率和损失率作为试验指标进行了正交试验,试验表明:谷码辊搓装置主动辊转速250 r/min、离心风机角度3°、小圆筒筛转速60 r/min、离心风机转速700 r/min、中圆筒筛转速60 r/min、大圆筒筛转速70 r/min,横流风机转速600 r/min为该清选装置的最优组合。对该参数组合进行验证试验,并对该装置清选性能进行对比试验,结果表明,在最优组合条件下籽粒含杂率为1.64%、总损失率为0.86%,该装置籽粒含杂率与总损失率均低于传统型风机圆筒筛式和风机振动筛式清选装置。     

吊杯式移栽机成穴机构的成穴阻力试验

成穴机构是吊杯式移栽机的主要工作部件之一,其作业性能直接影响移栽机栽植质量、效率及成穴作业阻力。为深入研究吊杯式移栽机的成穴机构作业参数及结构参数对成穴阻力的影响规律,利用自主研制的仿形成穴机构土槽试验台架,模拟成穴机构田间作业状况进行成穴阻力正交试验,分析了成穴机构的前进速度、曲轴转速及成穴铲宽对成穴阻力的影响;利用成穴阻力试验数据,应用ANSYS Workbench 15.0对成穴铲进行有限元分析。结果表明:成穴机构的曲轴转速对成穴阻力影响最为显著;当参数组合为成穴机构的曲轴转速0.3m/s、成穴铲宽4 0~7 0 mm、前进速度0.3 m/s时,满足烟草钵苗移栽的成穴农艺和减低成穴阻力要求,成穴铲设计满足强度要求。试验结果可为成穴机构的优化设计提供依据。     

玉米籽粒清选波浪筛机构设计与试验

为提高装置对大喂入量玉米脱出物的清选性能,基于曲柄-双摇杆设计了一种波浪筛机构,通过多筛片组“下凹”与“近似展平”姿态的连续转换,实现了整个筛体的波浪式运动,通过理论分析确定了波浪筛结构。采用CFD-DEM耦合仿真对波浪筛清选装置内气固两相运动进行了数值模拟,得出波浪筛清选装置内上部空间可形成一条高速气流带,其有利于杂余吹散,近筛层气流速度沿波浪筛纵向呈先降低后升高趋势,有利于配合筛片组的“下凹”与“近似展平”实现筛上物料运移与暂时滞留,在筛体波浪式运动下筛上籽粒陆续完成撞筛、滞留、抛起、越筛,此种筛分方式提高了籽粒的透筛效率。以清选装置入口气流速度、筛体安装倾角、驱动轴转速为试验因素,以籽粒的清洁率和损失率为指标,进行了二次正交旋转组合仿真试验,建立了各因素与指标间的数学模型,优化获得了各参数的最优组合为：清选装置入口气流速度为14.6 m/s,筛体安装倾角为8.5°,驱动轴转速为240 r/min。高速摄像台架试验结果表明：波浪筛上籽粒的实际运动与仿真中籽粒运动基本一致,验证了仿真结果的准确性;在玉米脱出物喂入量高达7 kg/s时,波浪筛清选装置籽粒的清洁率和损失率分别为99.12...     

大蒜仿形浮动切根机构运动特性分析与仿真

为深入研究大蒜仿形浮动切根机构作业机理,进一步提升仿形浮动切根作业质量,开展切根机构仿形浮动作业过程运动学解析,构建切根机构浮动位移量数学模型、回转切刀刃口轨迹曲面数学模型、切刀刃口切割速度数学模型,探明切根机构结构参数和运动参数对仿形浮动切根作业过程的影响;同时,通过ADAMS虚拟样机仿真试验,获取切刀运动轨迹曲线、时间—切割速度曲线和位移—切割速度曲线,分析不同切刀转速、切刀数量、刃口位置点、切刀位移等对切割次数、漏切区、切刀运动轨迹、切割速度的影响。研究结果表明,通过合理设置切根机构结构参数和运动参数,可有效实现机构的仿形浮动切割作业,提升切根作业效果;当蒜株输送速度为1 m/s、切刀倾斜角度为33°、回转切刀转速为2 600 r/min时,根盘处的根系被单个切刀刃口旋转最高点的切割次数可达到2次,且漏切区面积很小;当蒜株输送速度为1 m/s、切刀倾斜角度为33°、回转切刀转速为1 000 r/min、切刀数量为4片时,根盘处的根系被所有切刀的刃口旋转最高点的切割次数为2次,且漏切区面积很小。该研究可为大蒜联合收获仿形浮动切根作业机理研究和机构优化提供理论参考。     

莲藕柔性脱皮试验研究

阐明了柔性脱皮原理,建立了莲藕脱皮数学模型,优化了柔性脱皮装置的结构和运动参数,分析了各参数对脱皮性能的影响规律。试验结果表明,柔性脱皮装置的未脱净率和损伤率均较低,在生产实践中,用此装置代替手工脱皮作业,可提高生产效率,降低劳动强度。     

风筛式土壤残膜分离装置的设计与试验分析

为了解决耕层残膜回收率低的问题,设计了风筛式土壤残膜试验平台装置,并采用双曲柄机构来减小装置的振动性。对土壤残膜进行了无气流条件下的筛分试验,分析了各因素对筛分率的影响,优选了振动筛参数组合。试验结果表明:当曲柄转速为180r/min、筛面倾角为6°、鱼鳞筛开角为20°时,筛分装置有较高的残膜筛分率,即为87.67%。     

小区联合收获机清选装置试验与参数优化

针对小区联合收获机清选装置存在的籽粒损失率和含杂率偏高等问题,结合内外滚筒旋转式脱粒装置,搭建脱粒清选试验平台,仿真分析结果表明,该清选装置符合筛分要求。以脱出籽粒中含杂率及损失率作为试验指标,选取对清选性能影响较大的风机转速和振动筛曲柄转速为试验因素,分别进行单因素试验,得到风机转速为1 000 r/min时,含杂率与损失率分别为0.65%和1.06%;振动筛曲柄转速为275 r/min时,含杂率与损失率分别为0.55%和0.87%。最后运用Central Composite中心复合设计方法进行响应面试验,研究因素交互作用对试验指标的影响规律。试验结果表明,最佳匹配参数为风机转速900 r/min、振动筛曲柄转速300 r/min;在最佳参数组合下,对该装置进行多次验证试验,得到其含杂率和损失率的平均值分别为0.75%和0.62%,表明在该参数组合下此装置能够满足小区收获的清选性能要求。