滚刀式秸秆粉碎装置的设计及试验研究

[目的]研制一种混合型栅格导入滚刀式秸秆粉碎装置,以解决现有完全无支撑切割机具动力消耗大、扬尘大、机手工作环境差等突出问题,有利于秸秆还田或下游产业的发展.[方法]对机具关键工作部件的结构及参数设计进行理论分析,通过对影响机具作业质量的主要因素进行正交试验分析,得出较优的工作参数,以此参数设计的机型经田间测试,验证设计的合理性.[结果]经田间测试,当机具前进速度为5 km/h,滚刀转速1100 r/min,滚刀倾斜角30°,秸秆粉碎长度合格率93;,留茬高度103 mm,完全满足设计需求.[结论]该种机型的研制对促进棉花秸秆合理有效利用,以及我国可再生能源产业发展起到一定的作用,但对于其他秸秆作物还有待进一步的研究.     

玉米秸秆茎叶分离装置的设计与试验

【目的】设计玉米秸秆茎叶分离机械,为农业废弃物玉米秸秆的资源化利用提供技术支持。【方法】基于压扁碾搓法原理,设计了一种由压辊机构、剥辊机构、清理机构等组成的茎叶分离装置,以实现对玉米秸秆的茎叶分离,并采用含水率为21.68%的玉米秸秆对分离装置参数进行了正交试验优选。【结果】影响秸秆茎叶分离率的主次因素依次是压辊间隙、剥辊速比和压辊转速。玉米秸秆茎叶分离的优选方案为：压辊间隙8 mm,剥辊速比1.6,压辊转速200 r/min。在此条件下,玉米秸秆的茎叶分离率可达到92.9%。【结论】该装置可用于玉米秸秆的茎叶分离,有效提高了分离效果。     

新型秸秆洗涤装置的设计与洗涤试验研究

设计一种新型秸秆洗涤装置,并基于ANSYS Workbench对洗涤装置进行流固耦合分析,对叶片形式进行选择。基于选择的叶片形式,以玉米秸秆为原料对洗涤装置进行单因素试验研究,分别考察搅拌器转速、进水量、进料速度等参数对洗涤后玉米秸秆含水量、洗涤装置除杂率和单位产量功耗的影响。基于单因素试验结果对洗涤装置进行响应面优化试验研究,得到最佳操作条件:搅拌转速为9.51 r/min,进水量为1.37倍饱和进水量,进料速度为1 410 kg/h。在此条件下洗涤时,达到洗涤要求的单位产量功耗最小,综合效率最高,并设计1个三级洗涤装置。     

玉米秸秆捡拾制粒机的成型装置设计与试验

玉米秸秆作为富含纤维素、半纤维素、木质素及有机质养分的再生生物质,主要在中国的东北区和华北区富集.基于固定环模制粒机的能源化与饲料化利用的处理工序复杂,人力成本高,利润率低,研发玉米秸秆田间全程化制粒机意义重大.捡拾制粒机田间依次完成玉米秸秆的捡拾-粉碎-输送-除尘-制粒5道工序,成型装置的轻简化设计是减少工作故障、延...     

犁旋式秸秆还田联合作业机设计与试验

【目的】针对长江中下游稻油轮作地区土壤黏重、秸秆量大,传统耕整机械作业后土壤环境不能完全满足种子着床扎根的问题,设计了一款集防缠草、破土犁耕、秸秆旋埋、碎土、平地等多项功能于一体的秸秆犁旋还田联合作业机.【方法】为了满足破土犁耕功能开展了犁体结构设计和参数优化,对犁体和旋耕刀辊进行了合理排布,重点探究了两种不同的犁体和旋埋的相互配合作用过程.【结果】田间试验表明:犁耕作业可有效增加耕深,降低功率消耗,单独旋埋深度仅能达到15.7 cm,但犁耕作业后旋埋,两种犁体旋埋深度分别增加到17.8、17.6 cm,旋埋功率反而减少了0.45 kW、0.5 kW;犁旋联合作业功率较先犁耕后旋埋的二次作业功率之和减少了23.3%、17.6%;秸秆埋覆率为90.5%和89.8%;【结论】该机可适应秸秆量大的田块耕整,犁耕深度、旋埋深度、耕深稳定性、平整度等各作业性能均满足耕整地的农艺要求.     

青稞联合收获机配套秸秆打捆装置设计与试验

针对北方藏区传统青稞收获作业中秸秆收集运输机械化程度低、现有机具行走稳定性差的问题,设计一套青稞联合收获机配套秸秆打捆装置,整机主要由喂入机构、压缩机构和打结器离合装置组成,对样机关键部件进行选型设计,确定了打捆机各装置的配置方式与动力分配。应用ABAQUS软件对整机机架振动特性进行有限元仿真,对比固有频率与外部激励频率变化趋势,改进机架结构并优化其参数,以避免作业时发生共振。通过ADAMS软件得到喂入机构上、侧拨叉工作时的运动轨迹,确定两拨叉结构参数,以避免作业时出现干涉。田间试验结果表明:秸秆成捆率达到98.3%,草捆合格率达到94.7%,草捆抗摔率超过90%,整机作业效率达到0.7 hm²·h^-1,平均草捆截面尺寸达到0.5 m×0.6 m,平均草捆密度达到124 kg·m^-3,各项性能指标均达到设计要求。该研究可为青稞联合收获、秸秆打捆一体化作业机具的设计与研制提供应用实例和技术依据。     

秸秆深埋还田机螺旋开沟装置的设计与试验

秸秆深埋还田机在进行田间作业时,能否开出符合机具作业要求的深沟是秸秆深埋的关键。目前国内秸秆还田机种类繁多,但具有深埋作用的机具相对较少,东北地区常年使用小四轮拖拉机进行田间作业,犁底层逐年加厚上移,导致土壤耕层变浅,土壤肥力下降,影响了作物产量。针对这一情况,设计一种具有螺旋开沟装置的秸秆深埋还田机,探究单螺旋开沟装置和并排双螺旋开沟装置的优缺点,并通过田间试验最终确定螺旋开沟装置的主要结构配置。通过对螺旋开沟过程中土壤颗粒的运动过程分析,确定螺旋叶片的主要参数,单轴螺旋线对称布置的螺旋开沟器为变螺距螺旋,最大螺旋升角为16°,双轴并排布置的螺旋开沟器恒定螺距,螺旋升角为16°。经过理论计算分析得开沟器转速为268r·min~(-1)。为寻找最合适的开沟装置,确定螺旋装置的最优工作运动参数,以拖拉机前进速度、螺旋开沟装置转速和开沟深度为试验影响因素,以单螺旋和双螺旋的开沟深度合格率和秸秆深埋率为试验指标,设计三因素三水平正交试验。试验结果表明:当拖拉机前进速度为3km·h~(-1),开沟装置转速为270r·min~(-1),开沟深度为28cm时,安装有双螺旋开沟器的秸秆还田机开沟稳定,开沟深度合格率为99.1%,深埋秸秆的效果最好,深埋率可达91.4%。试验结果可为螺旋式秸秆深埋还田机开沟装置的选择提供理论和实践依据。     

青贮秸秆高压缩比打包机压缩装置的设计与试验

针对目前青玉米秸秆或半青玉米秸秆粉碎后采用传统青贮方式密实度小、厌氧程度低、氨化不足、易腐烂变质、不便密封等缺点,设计了一种适用于青贮秸秆高压缩比的打包机.对打包机的关键部件压缩装置预先进行4、5、6倍等3种压缩比的压缩成型试验,并经过正交设计及多水平分析,确定打包机最优压缩比为1:6.基于提高打包成型率的质量目标,确...     

鸭嘴式玉米点播装置的设计与试验

为了解决玉米开沟播种时对土壤扰动大、投种高度大及开沟器易被田间杂物缠绕的问题,设计了一种鸭嘴式玉米播种装置.该装置主要由成穴铲、排种器、鸭嘴组成,三者协调工作,实现精量播种;对排种器、鸭嘴、成穴铲三者间关键结构和工作参数进行了分析,运用ADAMS软件对点播装置进行运动学仿真,并进行了相关田间试验.试验结果表明:所形成的穴孔形状合理,漏播率为1.1%,重播率为10.1%,该装置能够满足玉米播种要求.     

剪切式红花采收装置的设计与试验

为解决人工采收红花成本高、效率低、劳动强度大等问题,设计了适合国内红花种植模式和农艺要求的剪切式红花采收装置。该装置采用负压风机产生的吸气流梳理红花,使红花竖立起来,并露出红花与花托的连接处,电机带动动刀片产生往复运动剪切红花,剪切下来的红花在负压气流的作用下被输送至收集箱,完成红花的采摘、输送、收集工作。田间试验结果表明,该装置生产率0.53 kg/h,损失率1.17%,含杂率1.50%。     

旋耕式秸秆深埋还田开沟机设计与试验

针对铧式犁在秸秆深埋还田作业过程中作业效果不理想的缺点,研制了一种能够应用于大田秸秆深埋还田的旋耕式开沟机。首先,利用SOLIDWORKS三维软件进行了总体结构及关键部件设计,研制了1KG-70型秸秆深埋还田开沟机,并对关键部件进行了动力学分析,建立了动力学数学模型;其次,利用ADAMS仿真软件对关键部件进行了仿真分析,表明开沟刀片采用对称布置有利于开沟刀轴工作平稳;最后,以旋耕式秸秆深埋还田开沟机前进速度、旋耕转速、导土板角度为试验因素,抛土距离为试验指标,采用正交试验方法进行了田间试验,通过方差分析研究了不同因素对试验指标的影响,优化了旋耕式秸秆深埋还田开沟机结构参数。分析结果表明:前进速度和导土板角度对抛土距离影响极显著,旋耕转速对抛土距离影响较显著。田间试验结果表明:前进速度为1m·s-1、旋耕转速为300r·min-1、导土板角度为60°时,平均抛土距离为85cm,碎土率为96.7%,说明该旋耕式秸秆深埋还田机具有很好的碎土效果并能满足抛土要求。     

板蓝根收获机锯齿式挖掘装置设计与试验

【目的】设计板蓝根收获机锯齿式挖掘装置,为提高我国板蓝根的机械化收获水平提供支持。【方法】依据板蓝根四垄一行的种植模式,设计了锯齿式挖掘装置及其关键部件,通过对挖掘装置挖掘过程的分析,确定了影响挖掘阻力和土壤破碎率的关键参数。采用EDEM离散元仿真方法,以挖掘阻力和土壤破碎率为评价指标,对铲面倾角、铲刃角、铲尖长度进行三因素三水平仿真试验并建立回归模型,再采用多目标变量优化方法,运用Design-Expert 8.0.6对回归模型进行优化求解以确定最佳结构参数组合,对最佳铲面倾角、铲刃角和铲尖长度组合的圆整值进行虚拟仿真试验验证,在仿真基础上以挖掘阻力和根茎损伤率为评价指标,与现有的三角铲式挖掘装置进行了田间对比。【结果】受力分析表明,影响板蓝根收获机锯齿式挖掘装置挖掘性能的主要结构参数为铲面倾角、铲刃角、铲尖长度及铲体宽度,依据板蓝根种植模式确定铲体宽度最佳值为600 mm。仿真分析表明,锯齿式挖掘装置最佳作业参数为铲面倾角16.68°,铲刃角53.05°,铲尖长度376.75 mm,理论挖掘阻力5.17 kN,土壤破碎率65.20%。利用最佳作业参数的圆整值(铲面倾角17°,铲刃角53°,铲尖长度377 mm)进行虚拟仿真验证,其挖掘阻力为5.19 kN,土壤破碎率为66.03%。田间对比试验表明,相对于三角铲式挖掘装置,锯齿式挖掘装置的挖掘阻力降低了8.41%,根茎损伤率降低了13.43%,2个评价指标均优于三角铲式挖掘装置。【结论】板蓝根收获机锯齿式挖掘装置的铲面倾角为17°,铲刃角为53°,铲尖长度为377 mm时,可以满足板蓝根收获作业的工作要求。     

佳多频振式杀虫灯水稻诱杀害虫试验

于2008年进行了佳多频振式杀虫灯诱杀水稻害虫试验,结果表明,杀虫灯对水稻害虫诱杀效果较好,且对天敌杀伤力小,可明显减少化学农药的使用量和使用次数,具有较好的经济、生态和社会效益。     

刮板式荞麦捡拾装置的设计与试验研究

针对荞麦两段式机械化收获过程中捡拾损失率过高的问题,设计了一种由刮板捡拾机构与辅助捡拾辊相结合的刮板式荞麦捡拾装置,以降低荞麦在捡拾作业过程中的籽粒损失.基于刮板捡拾机构运动学的理论分析,确定了刮板捡拾机构的工作条件,对刮板捡拾机构和辅助捡拾辊进行了参数化设计.依照单因素试验,分别以物料输送速度、刮板捡拾速度、刮板捡拾倾角为自变量,以籽粒捡拾损失率为因变量,确定捡拾损失率随各因素的变化趋势与Box-Benhnken试验因素水平.根据Box-Benhnken试验设计原理,通过回归分析和响应面分析,建立了物料输送速度、刮板捡拾速度、刮板捡拾倾角与籽粒捡拾损失率之间的数学模型.结果表明：各因素对籽粒捡拾损失率的影响由大到小依次为刮板捡拾速度、刮板捡拾倾角以及物料输送速度.应用Design-Expert软件的寻优功能对回归方程进行优化求解,结果表明：当物料输送速度为0.79 m/s、刮板捡拾速度为1.08 m/s、刮板捡拾倾角为14.39°时,籽粒捡拾损失率最小值为4.61%.     

压力磨盘式薏苡脱壳装置的设计与试验

为提高薏苡脱壳质量,运用柔性剪切揉搓脱壳原理,设计了一种压力磨盘式薏苡脱壳装置。装置主要由进料搅龙、动磨盘、压力磨盘和压力调节装置等部件组成。工作时,薏苡随进料搅龙进入脱壳空间,依靠两磨盘之间的压力和摩擦力对薏苡进行揉搓脱壳,当压力磨盘受力大于薏仁破碎力时被顶起,以增大脱壳间隙,保护薏仁。对薏苡在导流区、破壳区和分离区的受力进行分析,确定影响薏苡脱壳质量的主要因素为薏苡含水率、脱壳转速、脱壳间隙和预紧力。以脱净率、破损率为试验指标,通过单因素试验确定薏苡脱壳装置的最佳参数范围;基于单因素试验结果,选取含水率为7%的薏苡,以脱壳装置的转速、脱壳间隙和预紧力为试验因素,脱净率和破损率为响应指标,进行三因素二次回归正交旋转组合试验,结果影响薏苡脱净率的主次因素依次为预紧力、脱壳间隙、脱壳转速,影响薏苡破损率的主次因素依次为脱壳间隙、预紧力、脱壳转速;基于响应曲面法对回归模型进行多目标优化,优选出脱壳装置的最佳作业参数组合为脱壳转速513.625 r/min、脱壳间隙2.061 mm、预紧力119.628 N,薏苡脱净率为91.731%、破损率为9.612%。将优化参数圆整,对薏苡进行连续脱壳作业,测得薏苡脱净率为91.12%,破损率为8.93%,可满足实际生产要求。     

秸秆高效利用及其制板工艺的研究进展

农作物秸秆人造板的使用不仅填补了我国因木质资源短缺造成木基人造板供不应求的现状,还可以减少因焚烧秸秆带来的环境污染等危害。但是秸秆制板工艺受到胶黏剂和秸秆自身特性的限制。通过综述秸秆资源的利用方式,原料特性和使用不同胶黏剂秸秆人造板的研究进展和现状,分析现状总结了秸秆人造板生产中在储运、工艺和胶黏剂的选择中存在的问题,最后指出秸秆人造板的发展方向,为秸秆人造板的进一步研究提供参考。     

秸秆切碎灭茬机的设计与试验

针对双轴击切式破碎秸秆和根茬所存在的问题,本文提出单轴压切原理和非等长刀切碎模型,并对秸杆切碎灭茬机的关键参数进行了优化设计。该机田间试验表明切碎率达91．4％,根茬破碎率达86．5％。该机的应用必将促进一年两熟平作旱区保护性耕作技术的发展。     

秸秆切碎灭茬机的设计与试验

针对双轴击切式破碎秸秆和根茬所存在的问题，本文提出单轴压切原理和非等长刀切碎模型，并对秸杆切碎灭茬机的关键参数进行了优化设计。该机田间试验表明切碎率达91．4％，根茬破碎率达86．5％。该机的应用必将促进一年两熟平作旱区保护性耕作技术的发展。