4GYZ-1200甘蓝收获机的设计与试验

甘蓝是人们喜爱的蔬菜之一,在我国各个地方均有大量种植,但我国甘蓝收获依然依靠人工,劳动强度大、作业成本高、生产效率低,导致甘蓝的生产成本大幅度增加,甘蓝的机械化收获已是大势所趋。为此,以江浙地区的甘蓝为研究对象,利用SolidWorks三维软件在电脑上设计出虚拟样机,在虚拟样机技术与前期田间试验的基础上,设计并试制了4GYZ-1200甘蓝收获机物理样机。田间试验表明:当机具前进速度为0.4m/s时,样机收获效果最佳,拔取成功率为93%,输送成功率达92.5%,切根合格率为91.9%,基本具备甘蓝的机械化收获能力。     

甘蓝双圆盘切根装置设计与试验

甘蓝是我国叶类蔬菜的主要品种之一,我国甘蓝总产量居世界第一位,但目前国内仍以人工收获为主,收获效率低,劳动强度大,作业质量差。为解决甘蓝机械化收获问题,对甘蓝物理参数和种植农艺进行测定,设计甘蓝双圆盘切根装置,主要包括起拔机构、柔性输送机构、切根机构等。起拔机构采用引拔杆配合拨轮的方式,柔性输送机构主要由柔性海绵构成,两输送带间隙略小于甘蓝球径,切根机构采用双圆盘割刀,既降低能耗,又平衡切根作业时的切割力。对甘蓝切根作业时起拔机构进行分析,确定起拔机构的拨叶片数量m=6,拨轮半径r=220 mm;根据甘蓝种植农艺和物理参数,确定柔性输送机构输送带中心距A=400 mm,间隙d_1=180 mm;对切根过程中的运动和受力进行分析,确定圆盘割刀直径D_2=200 mm,中心距L=195 mm,转速n=300 r/min,钳住角度α≈32.02°。通过田间试验得出拔取成功率86.7%,输送成功率91.6%,切根合格率93.7%。本文设计结果可为甘蓝收获装备的设计和研制提供理论依据。     

胡萝卜收获机根茎分离装置设计与试验

为了提高胡萝卜收获机的作业质量,在统计分析主要胡萝卜品种物理特性参数的基础上,设计了一种由平板式齐平器、水平夹持输送机构、双圆盘式切秧机构和上水平夹持输送机构等组成的根茎分离装置。利用解析作图法对双圆盘式切秧机构进行受力和运动分析,得出了茎秆顺利切割满足的力学关系;结合作业速度分析,确定了圆盘刀的转速范围为312~325 r/min;以胡萝卜收获农艺要求及低能耗为目标,通过理论计算得出了圆盘刀的各关键结构和工作参数。设计了两种结构形式的圆盘刀,选取切净率和肉质根损伤率为试验指标,进行对比田间试验,结果表明:在转速315 r/min时,刃角型普通圆盘刀与锯齿状圆盘刀根茎分离效果近似,切秧率均超过90%,肉质根损伤率低于2%。考虑经济性,采用刃角型普通圆盘刀加装根茎分离装置,进行了整机田间试验,结果表明:在机器前进速度1.34 m/s时,胡萝卜收净率98.3%、切秧率90.6%、肉质根损伤率1.8%、总损失率3.5%,符合胡萝卜收获的技术指标要求。     

榨菜收获机的设计研究

重庆市涪陵榨菜以其独有的特质成为区域特色农产品中的佼佼者,而且涪陵榨菜已走出国门、走向世界,与欧洲的酸黄瓜、德国的甜酸甘蓝成为世界三大名腌菜,也是中国对外出口的三大名菜[1]。但是,榨菜的收获还停留在人工阶段,急需解决榨菜的机械化收获问题。为此,基于榨菜物理特性,设计了一种集扶叶、夹持拔取、输送及切叶等功能为一体的榨菜收获机。首先,对收获机传动路线进行了设计,制定了技术要求,并对各级传动比设计计算,通过数学建模确定夹持拔取装置对地角度等参数间的相互关系;然后,基于Pro/E对收获机主要零部件进行了三维建模设计及虚拟装配,并对其主要工作部件进行了设计计算;最后,完成了榨菜收获机试验样机的制作并进行了田间试验。试验结果表明:该收获机基本满足榨菜机械化收获的需求。     

履带自走式单行大白菜收获机设计与试验

针对我国大白菜收获机械化水平低、配套技术与装备缺乏的现状,在分析大白菜主要种植模式和机械化收获要求的基础上,对大白菜机械化收获关键技术进行了研究,确定了先切根再夹持导向、输送的机械化收获方案,并设计了一种适合我国南方地区田间作业的履带自走式单行大白菜收获机。该收获机主要由切割装置、夹持导向装置、倾斜输送装置、水平输送装置、收集装置、液压传动系统等关键部件组成,可一次性完成大白菜的切根、夹持导向、输送与装箱等收获作业。为了获得该机的良好作业性能,对各关键装置和部件进行了理论计算与分析,并进行了样机试制和田间性能试验。田间试验结果表明,当机器前进速度约为0.30m/s,切根装置、夹持导向装置以及夹持导向装置的液压马达驱动转速分别设置为300、300、175r/min时,该大白菜收获机平均生产率达0.11hm2/h,平均切根合格率为93.40%,平均夹持成功率为95.86%,平均输送成功率为100%,平均作业损失率为7.84%,收获机各关键部件工作稳定,收获效果较好,基本满足大白菜的机械化收获要求。     

花生秧蔓打捆装置设计与试验

针对目前国内花生收获工作过程中存在秧蔓浪费严重的问题,设计了一种与花生联合收获机配套使用的秧蔓打捆装置,在收获花生果实的同时,可对秧蔓进行青贮打捆处理。通过理论分析确定了秧蔓打捆装置及保证圆捆质量的秧蔓切根机构主要机构结构参数和分布型式。田间试验结果表明:添加打捆装置的花生联合收获机作业后的平均秧蔓粉碎率为99.1%,秧蔓损失率为0.4%,秧蔓切根率为98.7%,成捆质量57kg,各项性能指标均达到相关设计标准,且花生秧蔓打捆装置能与花生联合收获机的挖拔、清土、摘果、清选装置较好配合。研究可进一步丰富我国花生机械收获体系,弥补国内花生秧蔓青贮处理机械的空缺。     

双行自走式大葱收获机的设计研究

针对当前我国大葱收获作业环节用工量大、大葱收获机械尚不成熟等问题,研制了一种双行自走式大葱收获机,以减少作业环节、提高劳动效率。该机一次收获两行,集挖掘抖土、双行汇集、夹持输送和收集等功能为一体,主要由传动系统、挖掘抖土装置、双行汇集装置、夹持输送装置及二次去土装置和收集装置等组成。挖掘抖土装置分为挖掘和抖土两部分,挖掘部分能够深入大葱根部将大葱提起,抖土部分可以在提起大葱的同时进行抖土;夹持输送装置采用柔性橡胶材料,保证了夹持过程中不对大葱造成损伤。田间试验标明:该机作业顺畅、性能稳定,匹配动力42k W发动机,大葱损伤率小于2.4%,总损失率小于4.2%。     

4UMG-140型拨辊式木薯收获机的设计与试验

针对现有木薯收获机存在问题,基于木薯宽窄双行起垄种植农艺要求,确定收获机工作原理与总体结构,并对挖掘装置、拨辊输送装置、限深装置等关键部件进行讨论与分析,设计了4UMG-140型拨辊式木薯收获机,该机一次作业能够完成木薯块根的挖掘提升、薯土分离输送、平铺地表等工序。作业时,轮式拖拉机跨垄行走在相邻两垄沟中,便于机手操控,收获过程中不压伤木薯块根,实现了垄上木薯有效对行收获。田间试验表明,4UMG-140型拨辊式木薯收获机明薯率为95.2%、损失率为7.6%、生产率为0.35 hm2/h,完全符合木薯宽窄双行起垄种植农艺机收作业要求。     

悬挂式三年生三七挖掘收获机的研制及试验

为了提高三七根挖掘收获机械化作业水平,结合云南省内三七种植模式和农艺要求,设计了悬挂式3年生三七挖掘收获机,可同时完成一畦三七的挖掘、输送、去土和条铺等任务。挖掘收获机由四轮拖拉机牵引,主要由机架、悬挂部件、挖掘部件、升运抖土装置、条铺部件及动力系统等工作部件组成。挖掘铲设计成锐角式开沟器状,入土能力强、结构简单、工作阻力小;收获机后部设有收集挡板,保证去土后的三七在地上成条铺状。田间样机收获试验表明:机器收净率达到了98.1%,损伤率为1.9%,生产率达到了0.12hm2/h。该样机为云南省首台专门针对三七根的收获机械,为三七根收获机械的深入研究和发展提供了参考。     

双行打瓜联合收获机的设计与研究

针对现有打瓜收获机牵引方式不合理、工作效率低、藤秧易进入机内等问题,明确了双行打瓜联合收获机整体结构和各机构空间布局,阐述了其工作原理,并对其传动系统进行了分析与设计。设计了弧形扎瓜齿、集条与清秧机构及对转式分离滚筒等机构,用于解决打瓜捡拾时易掉落、藤秧易进入机具及分离效率不高等问题。试制了双行打瓜联合收获机并开展了田间试验,试验表明:该收获机可满足打瓜收获需求,能够有效地提高整机捡拾率、分离率与工作效率,整机工作效率达400kg/s,分离率达98%,籽粒破损率低至2%,验证了机具设计的合理性。     

夹持输送技术在蔬菜收获机械中的应用

阐述了夹持输送技术与装置在蔬菜收获机械中的重要性,对夹持输送装置的典型结构、蔬菜受力、运动和驱动系统等进行详细分析。介绍了夹持输送技术与装置在典型胡萝卜收获机和甘蓝收获机中的应用实例,探讨蔬菜夹持输送技术与装置的发展趋势。该研究可为国内蔬菜收获机械的设计、研发提供借鉴和参考。      

榨菜收获机拔取输送机构的设计与试验

主要探究了适合于丘陵山区农艺要求的小型榨菜收获机的拔取提升机构的设计。运用Pro/E软件对榨菜收获机进行整机三维建模,确定主要技术参数,对关键的拔取输送机构的结构原理及组成部分的设计做了详细介绍。同时,试制了样机,按照实验设计的方法设计并进行了实验室试验,结果表明:输送效果满足榨菜收获机的要求。     

根茎类作物收获机自动对行系统设计与试验

针对国内根茎类作物收获机械自动化水平低、劳动强度大、对行功能缺失、明薯率低、伤薯率高和漏挖率高等问题,以4UGS2型双行薯类收获机为载体,以垄行截面走向为研究对象,综合运用机械、液压和电子控制等领域关键技术,设计了一种自动对行系统。该系统包括地垄仿形机构、牵引机构、液压系统和控制系统,采用基于PID的速度控制模式实现收获机作业路线实时调整,从而实现收获机行进过程中的自动对行功能,进一步提高了薯类作物收获机械自动化水平。田间收获试验表明：薯类收获机安装自动对行系统后,其平均明薯率为 97.25%,平均伤薯率为1.44%,平均漏挖率为1.57%。通过与人工对行收获试验对比可知,平均明薯率提升了2.16个百分点,平均伤薯率降低了1.40个百分点,平均漏挖率降低了1.81个百分点。     

手扶自走式青菜头联合收获机设计与试验

针对青菜头机械化收获难、损伤损失大、叶片杂质多的问题,研究设计手扶自走式青菜头联合收获机。该文描述机具的总体设计方案,并对夹叶输送提升装置、独立仿形切根装置、除叶装置等进行设计,确定其关键参数。该机配套动力9.2 kW,可一次性完成4行青菜头的自动导正、拢叶夹持、精准切割、输送提升、除杂收集等作业,具有自适应主动喂入、割台损失少、除杂率高、损伤小等特点,收获效率达0.057 hm~2/h。田间试验结果表明:机具性能稳定,作业顺畅,主要指标为损失率9.96%,破损率19.37%,清洁率90.04%,均达到或超过设计技术指标。该研究为提高青菜头机械化收获水平提供参考,对推动榨菜产业的发展具有重要意义。     

4HT-2花生条铺收获机的研制与试验

围绕国内花生的种植模式和农艺要求,结合国内已有的花生收获机械,并借鉴国外先进的花生收获机型,为解决当前国内存在的花生收获效率低、劳动强度大等问题,研制出一种高效简洁的新型花生收获机。该机主要由挖掘装置、夹持输送装置、碎土装置及有序铺放装置等部分构成,配套动力16kW,可依次实现花生的挖掘拔取、夹持输送、抖土去土及有序条铺等作业,可有效提高花生收获效率,降低劳动强度,节省人力投入。田间试验表明:该机作业性能良好,埋果率2.0%,破碎率1.0%,含土率20.0%,生产率0.30~0.50hm2/h,各项指标均符合花生收获机作业质量标准(NY/7502-2002),满足实际生产要求。     

胡萝卜联合收获机单圆盘对顶切割装置设计与试验

针对胡萝卜联合收获过程中对顶切割装置作业后胡萝卜损伤率高、切净率低等问题,设计了一种单圆盘对顶切割装置,并阐述了其主要结构及工作原理。在统计分析胡萝卜基本物理特性的基础上,通过理论计算确定了斜拉式导向齐平对顶机构的两对齐基板间距、拉齐区长度和对齐基板斜边角度等主要结构参数,达到胡萝卜茎叶精准拉齐的目的。以螳螂前肢胫节曲线为原型,将拟合优化后的曲线形状应用至圆盘动割刀和直割刀刃口上,构建切割机构-胡萝卜茎叶力学模型,分析其满足胡萝卜被高效切断的条件。对圆盘割刀进行运动学分析,建立圆盘割刀前进方向的运动学模型,确定影响装置工作性能的因素为胡萝卜输送速度和圆盘割刀转速。以胡萝卜收获机夹持输送皮带轮转速(胡萝卜输送速度)和圆盘割刀转速为试验因素,以胡萝卜根茎损伤率、茎叶切净率、切割平整度为试验指标,进行了二因素五水平二次正交旋转组合试验,通过对试验结果进行分析优化,确定最佳参数组合。结果表明,当胡萝卜收获机夹持输送皮带轮转速为113 r/min、圆盘割刀转速为156 r/min时,对顶切割装置性能最优,此时胡萝卜损伤率均值为0.53%、切净率均值为95.41%、平整度均值为94.10%。对优化结果进行田间试验验证,验证结果与优化结果基本一致,作业过程中装置工作平稳。     

夹持辊式棉秆拔取装置设计与试验

针对现有棉秆收获机械拔断率、漏拔率高,作业时需对行等问题,设计了一种夹持辊式棉秆拔取装置。该装置主要由棉秆拔取机构、棉秆输送机构组成,通过对棉秆拔取机构作业过程进行运动学与动力学分析确定了各零部件的结构参数与工作参数。为了验证棉秆拔取装置工作的可靠性与作业性能,以机具前进速度、上拔秆辊转速、机具前进速度与拨秆轮线速度比值(简称速比)作为试验因素,棉秆拔断率、漏拔率为试验指标进行了三因素三水平二次回归响应面试验,建立了回归模型,分析了各因素对棉秆拔取装置作业性能的影响,并进行了参数优化与试验验证。试验结果表明：影响棉秆拔断率的因素主次顺序为上拔秆辊转速、机具前进速度、速比;影响棉秆漏拔率的因素主次顺序为速比、机具前进速度、上拔秆辊转速。优化后的工作参数为：机具前进速度0.60 m/s、上拔秆辊转速46 r/min、速比0.50,以此参数组合进行田间试验,得到棉秆拔断率为3.68%,漏拔率为5.19%,与理论优化值相对误差不超过5%,研究结果可为棉秆拔取装置的设计提供参考。     

基于多段分离工艺的马铃薯联合收获机设计与试验

针对马铃薯分段收获人工捡拾工作量大、劳动强度高、收获效率低等问题,在适应种植模式和农艺要求的基础上,设计了一种基于多段分离工艺的马铃薯联合收获机,该机可同时完成双垄双行马铃薯的挖掘、薯土分离、清土除杂和集薯输送等任务。收获机在拖拉机的牵引作用下进行收获作业,其关键零部件包括松土限深调控装置、切土切蔓装置、挖掘装置、摆抖式薯土分离装置、过渡分离装置、清土除杂装置和集薯输送装置等。该收获机采用多段分离工艺,可有效提高薯土分离效率,显著降低含杂率,降低劳动强度。田间试验表明:作业速度分别为3. 17 km/h和4. 16 km/h时,样机的损失率分别为1. 64%和1. 59%,伤薯率分别为1. 72%和1. 48%,破皮率分别为2. 31%和1. 92%,生产率分别为0. 41 hm2/h和0. 54 hm2/h,各项性能指标均达到了作业标准。基于碰撞检测技术获取了收获过程中薯块的动态碰撞信息,在对碰撞特征和薯土混合物运动特点进行分析的基础上,明确了联合收获机易产生较大碰撞加速度的关键位置为:分离筛Ⅰ与分离筛Ⅱ交接处及集薯输送装置的落料端,降低分离筛Ⅰ和分离筛Ⅱ之间的高度差、改善集薯装置末端的缓冲效果,是降低伤薯率和破皮率的有效措施。     

侧置式马铃薯联合收获机薯块运动分析与试验

针对我国侧置式马铃薯联合收获机收获过程中破损率大、收获效率低等问题，对设计的侧置式马铃薯联合收获机的输送系统进行了分析计算，创新地增加了导向辊；同时，对马铃薯在输送装置上的速度、能量变化及破损情况进行了分析，得出影响伤薯率的关键因素，并进行了仿真试验与田间试验。试验结果表明：在较优参数组合下，即导向辊直径为111.29mm、导向辊与横向传送装置的夹角为43.4°、横向传送装置线速度为1.52m/s时，导向辊造成薯块的等效应变最小，伤薯率为1.2%,明显低于未经参数优化的侧置式马铃薯联合收获机机收损伤情况，符合马铃薯收获作业要求。     

打捆式大蒜联合收获机的研发与试验

针对国内大蒜收获现状及大蒜收获机机械落后的情况,研制了打捆式大蒜联合收获机。介绍了打捆式大蒜联合收获机的主要结构、工作原理和技术参数等。运用Solid Works建立样机的三维模型,对挖掘装置、柔性夹持输送装置、定量打捆装置等关键部件进行了进一步研究。通过对整机的田间试验,结果表明,打捆式大蒜联合收获机的损失率为2.3%,伤蒜率为0.4%,成捆率为97%,均满足技术要求,同时确认了样机的结构合理性与质量可靠性。