前置式皮带夹持输送棉秆起拔机设计与试验

为解决棉秆起拔机拔断率高、起拔后铺放散乱的问题,基于带夹原理设计了一种前置式皮带夹持输送棉秆起拔机。该机关键部件为起拔输送机构,作业时通过皮带将棉秆夹持拔出,随后将其输送至机具一侧,有序铺放到地面上。首先分析棉秆起拔过程中产生漏拔及拔断的原因,其次进行拔秆机理理论分析,确定影响拔秆效果的主要因素及其取值范围。在棉花高度为750mm、根部直径为10mm、棉秆含水率为25%~35%的试验地进行正交试验,进一步研究各影响因素对棉秆起拔效果的影响。试验结果表明,优化后的参数组合为机具前进速度2.27km/h、张紧量71.26mm、主动轮转速244.98r/min,此时棉秆拔断率为3.53%,棉秆漏拔率为5.09%。验证试验表明,在参数组合为机具前进速度2km/h、张紧量70mm、主动轮转速250r/min条件下,棉秆拔断率为3.67%,棉秆漏拔率为5.32%,与优化值相对误差均小于5%,证明样机设计合理,满足棉秆整株起拔的作业要求。     

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。     

齿盘式多行拔棉秆装置拔秆过程分析与参数优化

为解决拔棉秆机漏拔、拔断、拔净率低等问题,基于电液控制技术设计了齿盘式多行拔棉秆台架并开展试验研究。采用ADAMS软件进行齿盘式拔棉秆装置运动仿真分析进而揭示拔秆机理;利用试验台架的调速比模式和调转速模式,通过单因素和多因素试验研究齿盘圆周线速度、拖拉机前进速度及齿盘圆周线速度与拖拉机前进速度之比(以下简称速比)对棉秆拔净率、拔断率和漏拔率的影响。试验结果表明,调速比和调转速2种模式的齿盘式多行拔棉秆台架满足设计要求,可开展多种条件下拔棉秆试验研究;齿盘对棉秆起拔力大小、方向及夹持时间影响拔秆效果,棉秆被夹持时间小于起拔时间易导致棉秆断裂,一定程度上增大齿盘圆周线速度有助于减少漏拔;速比、齿盘圆周线速度对棉秆拔净率、漏拔率和拔断率均有极显著影响,其中速比是影响棉秆拔净率最关键因素;速比最佳范围为0. 55～0. 80,齿盘圆周线速度最佳范围为0. 24～1. 10 m/s;齿盘倾角为6°、拖拉机前进速度为0. 85 m/s、速比0. 75时,棉秆拔净率最高,为93. 89%,满足设计要求,此时拔断率为4. 43%,漏拔率为1. 68%。     

夹持带式棉秆收获机设计与试验

为降低棉秆收获时的拔断率,提出双柔性带裹夹拉拔的收获方式,设计了夹持带式棉秆收获机,该机4个带轮交叉放置,延长了带夹路径与时间,从而避免因棉秆未完全拔出而导致的漏拔。通过正交试验研究带夹部件各因素对棉秆收获效果的影响,建立以漏拔率和拔断率为响应值的多元二次回归模型,并进行了工作参数优化与大田验证试验。结果表明,当带轮1转速为272.3r/min、拉拔角为38.65°、机具前进速度为2.5km/h时,模型得到的漏拔率为1.85%、拔断率为7.72%;验证试验得出：在前进速度2.5km/h、拉拔角40°和带轮1转速270r/min时,漏拔率为6.84%,拔断率为9.98%,与优化值相近,说明所构建的模型合理,夹持带式棉秆收获机满足相关设计要求。     

一体式烟秆拔秆破碎机工作参数优化与试验

针对现有烟秆拔秆设备拔秆效率较低、结构功能单一等问题,研制了一种能实现烟秆拔起、抓取、输送、清理及破碎等作业功能的一体式烟秆拔秆破碎机。为得到该机具的最优工作参数组合,选取了机组行进速度、刀辊转速和对辊转速3个因素进行单因素试验和Box—Behnken中心组合响应面优化试验,建立漏秆率和破碎粒径合格率为响应指标的数学模型,分析各影响因素对评价指标的响应规律。优化结果表明:机具最优工作参数组合为行走速度0.37m/s、刀辊转速140r/min、对辊转速551r/min,此时烟秆漏秆率为4%,破碎粒径合格率为9 3.8%。该研究结果可为样机拔秆破碎作业时工作参数的选取及机械传动式二代样机的传动比设计提供依据。     

基于响应曲面法的移动式棉秆拔取力测试装置设计及试验研究

针对目前我国棉秆资源利用率低下,棉秆回收机械急需深入发展等问题,设计一种移动式棉秆拔取力学参数性能测定装置.以起拔阻力F作为响应指标,基于响应曲面分析法,利用Design Expert软件设计三因素三水平试验,选取起拔角度、机具前进速度、土壤含水率为影响因素,建立响应面三维模型,得出:棉秆起拔角度、土壤含水率、前进速度...     

密植棉秆对行起拔铺放机的设计与运动仿真

基于棉花穴播器工作原理,采用逆向工作方法设计了一种适用于密植种植模式的棉秆对行起拔铺放机,可实现对机采棉棉秆的减阻开沟、对行整秆起拔、铺放等作业,且具有分离泥土和整理棉秆的功能;该机一次作业6行,经计算得理论生产率约为1.21～1.26 hm~2/h。运用SolidWorks Motion对拔秆装置进行了运动仿真,分析了在拔秆装置转速一定时(207.69 r/min),机组在不同前进速度下两个相邻拔齿刀端点的运动路径,得出机组的前进速度约为1 600～1 660 mm/s时,可使拔秆装置正常有序工作。该研究为该机组结构优化、物理样机的搭建、优化拔秆装置旋转速度和前进速度的匹配提供参考。     

棉秆联合收获机关键部件设计与试验

为解决棉秆机械化收获中漏拔率高、拔净率低的问题,研制一种集棉秆拔除、打捆于一体的不对行棉秆联合收获机。采用由拔秆辊、清理辊和强制输送辊组成的三辊式拔棉秆台,突破棉秆拔除难的瓶颈问题;采用底板有漏土孔的链板输送装置,通过孔沿翘起的方式增加棉秆在输送过程中的震动,有效地减少棉秆压捆中的泥土含量;采用先切段再打捆的方式,解决棉秆在进入打捆装置前输送不畅的问题。本文着重对棉秆拔取过程和V形齿板进行分析,建立推拔棉秆的力学模型,推导出影响棉秆拔除的相关因素及影响方式。通过田间拔棉秆试验表明:该机具能够一次性完成棉秆的拔除、输送、清土、切段、打捆等工序,并且拔净率达70%以上。     

半喂入花生联合收获夹持输送装置的设计与研究

半喂入式联合收获是目前花生收获的主要方式之一,其夹持输送装置作为半喂入花生联合收获机关键部件,对整机作业性能影响尤为重要。针对花生联合收获机夹持输送装置作业稳定性差、花生植株输送归集拥堵等问题,设计了一款半喂入花生联合收获夹持输送装置。该装置采用“挖拔组合”作业方式,结合花生的种植农艺和实际作业速度,完成花生植株夹持输送作业。通过对夹持输送作业进行运动学和仿真分析,确定影响夹持输送装置的影响因素,并通过单因素试验得到其取值范围：夹持输送速度为0.8～1.1 m/s,夹持装置倾角为25～35°,夹持高度为150～200 mm。研究结果为半喂入花生联合收获夹持输送装置的设计提供了理论依据。     

棉秆起拔力关键因素的研究与试验

棉秆起拔力的研究为设计棉花拔秆收获机械提供了一个重要参数依据。对棉秆起拔力的影响因素主要有棉秆直径、土壤含水率及起拔角度等因素。试验地点在新疆库尔勒尉犁县的试验田中进行,棉秆品种为新陆早45号,以棉秆直径和土壤含水率为影响因素进行单因素试验。分别在土壤含水率为25.3%、21.2%、15.8%,起拔角度为30°、45°、60°,起拔线速度为114.9、153.4、192.1mm/s条件下,进行三因素的试验组合。试验结果表明:随棉秆直径变大,棉秆起拔力呈上升趋势。组合试验结果显示:起拔角度对棉秆起拔力影响最为显著,土壤含水率比棉秆的起拔线速度影响显著;试验范围内的最佳起拔角度为30°,最佳含水率为25.3%,最佳起拔线速度为192.1mm/s。试验研究结果可以为棉秆机械收获机构的设计提供参考,也可作为棉秆力学研究的试验装置。     

4MB-6型密植棉秆对行铲拔铺放机改进设计

针对原4MB-6型密植棉秆对行铲拔铺放机田间性能试验中存在的减阻装置壅土严重、对行铲切装置处棉秆堆积、拔秆铺放辊拔秆不连续及有效性差等问题,对该机具进行了改进设计;为进一步提高该机具的作业性能,对其核心工作部件的作业机理进行了分析;对行铲切装置采用原地放垡间隔作业技术,当铲切深度约为115mm时,在1幅宽膜内（2050mm）,其底部虚实作业比例为1∶242,地表虚实作业比例为1∶0.59,该比例从地面到底部呈连续递减趋势,有利于降低作业功耗;在铲切作业过程中,在梯形框架带刃口的侧板部分和铲切板的挤压、剪切作用下,棉茬周围土壤被剪切和弯曲破坏、土壤-棉根系复合体产生失效被原位抬升于土壤上层,对其余土壤的扰动较小;齿型推拔辊采用反向推拔作业原理,有利于棉秆导入V形刀齿并进行有效夹持,由于其所起拔的棉秆已被铲切抬升,且入土深度（0~10mm）小,因此进一步减小了整机作业功耗。田间试验表明,改进后的机具整机作业性能稳定,对行铲切装置工作流畅,实现了棉秆对行铲切及原位抬升作业目标,齿型推拔辊能有效抓取棉秆,并进行切向甩抛使得整株棉秆根茬土壤分离、铺放于田间,拔净率为90.87%~91.42%,达到了整秆铲拔的设计要求（拔净率90%以上）,是新疆棉区棉秆资源机械化收获的适用设备。     

甘薯秧蔓收获特性试验装置研究

针对甘薯秧蔓收获过程中输送通道堵塞、功耗大、作业参数采集难等问题,研究设计了在不同喂入速度、夹持输送速度和切割速度下甘薯秧蔓收获特性试验装置。试验装置由喂入装置、割台装置和控制系统组成,喂入速度、夹持输送速度和切割速度可调整。以秧蔓收净率、切割力和切割扭矩为目标值,对喂入速度、夹持输送速比和切割速度等影响因素进行了中心组合试验和验证试验。建立了响应面数学模型,分析了各因素对作业性能的影响,同时,对影响因素进行了综合优化。试验结果表明：收净率影响显著性主次顺序为夹持输送速比、喂入速度、切割速度,切割力和切割扭矩影响显著性主次顺序为切割速度、夹持输送速比、喂入速度;其最优工作参数组合为喂入速度0.55m/s、夹持输送速比1.48、切割速度1.50m/s时,收净率为91.0%、切割力为152.89N、切割扭矩为5.87N·m,验证试验表明实测值与理论优化值误差小于5%。     

横卧辊式棉秸秆起拔收获机的设计与试验

针对目前新疆棉区棉秸秆回收存在的问题,设计了一种横卧辊式棉秸秆起拔收获机。该机将横卧辊式棉秸秆起拔装置与辊式圆捆打捆装置相结合,可实现棉秸秆整株起拔和整株回收联合作业,主要由拨禾链耙、传动系统、拔杆装置、输送装置、喂入装置和打捆装置等组成。通过对主要工作部件的设计及实际作业过程中的运动机理分析,确定机具的主要结构和工作参数,并进行田间试验。试验结果表明:在机具作业速度5km/h、棉秸秆起拔角度为30°、拨禾链耙最低线速度2.5m/s、拔秆辊最低转速236r/min的条件下,棉秸秆回收率达到95.43%。该研究结果可为棉秸秆起拔收获机的研制提供参考。     

半喂入式花生联合收获机关键工作参数试验与优化

为提高半喂入式花生联合收获机作业效率,改善其适应性,以前进速度、夹持输送速度、摘果辊转速为试验因素,以损失率和破碎率为试验指标,采用三因素二次回归正交旋转组合试验设计方案,运用Design-Expert 8.0.6软件进行响应面分析,得到响应面模型;对所得到的数学模型进行优化求解,并采用优化后的最佳工作参数组合进行验证试验。结果表明:当前进速度范围为1.0~1.3m/s、夹持输送速度工作范围为1.2~1.6m/s、摘果转速为450、600r/min时,损失率和破碎率均满足作业标准。     

基于人工取盘原理的食葵取盘装置设计与试验

为提高食葵机械化收获水平,解决人工分段收获成本高、劳动强度大等问题,基于人工取盘原理设计一种食葵取盘装置,其主要工作部件为倾斜输送链式取盘机构,模拟人工取盘时沿竖直方向拔起葵盘的动作,实现葵盘采收。依据部件作业过程与动力学分析确定了前翻转控制凸轮推角、后翻转控制凸轮推角、托盘杆尺寸及旋转位置、推杆角度等关键设计参数,并获取了作业性能影响因素及其取值范围。以机具前进速度、推杆角度、插盘高度为取盘性能影响因子,以取盘总损失率为响应值进行三因素三水平正交试验,并进行了最优参数组合重复试验。结果表明,取盘过程中各因素对取盘总损失率显著性顺序依次为推杆角度、前进速度和插盘高度,最优参数组合为前进速度0.4m/s、推杆角度20°、插盘高度1000mm,在此参数组合下测得取盘总损失率为1.22%,该食葵取盘装置满足食葵低损失收获要求。     

烟秆拔除机的设计仿真与试验研究

针对烟田中烟秆的拔除难度大、拔除效率低等问题,采用三维建模软件Solid Works设计了一种新型烟秆拔除机,拔秆装置由一对不同旋向的笼状鼓形旋刀组成,可一次性完成拔秆、除土、平垄及覆盖杂草等作业;同时,利用机械系统动力学分析软件ADAMS对拔秆装置进行运动学仿真。仿真结果表明:机具作业轨迹曲线稳定,1个时间周期内沿X轴方向(机具前进方向)的位移变化量为400.5mm,验证了机具结构设计的合理性,且符合实际作业情况。田间性能试验表明:机具的通过性良好,作业效率为0.42hm2/h,烟秆断蔸率为1 0.2%,附土率为15.6%,效果远远优于人工拔除作业。     

立辊式玉米收获机割台间隙夹持输送装置设计与试验

针对立辊式玉米收获机割台夹持输送装置存在夹持均匀性和稳定性差,故障率高等问题,设计了一种结构简单、输送效果好、可靠性高的间隙定位夹持输送装置。提出了玉米植株间隙定位夹持输送方式,分析了间隙夹持定位输送装置主要结构与运动参数的设计方法;通过正交试验确定了影响夹持输送质量的3个主次因素依次为输送轨道间隙、夹持输送链速度和夹持输送链长度;确定A2B3C3为较优组合,即夹持输送链长度为130 cm、输送轨道间隙为3.1 cm、夹持输送链速度为4.5 m/s;在该条件下喂入姿态成功率为92.5%、断茎率为0.25%,输送过程稳定可靠,不存在堵塞问题,满足立辊式玉米收获机的作业要求。     

基于响应面法的棉秆粉碎还田试验

针对棉秆粉碎还田效果差、粉碎还田装备可靠性差等问题,采用设计的棉秆粉碎还田机,并将粉碎辊转速、甩刀离地高度、机具前进速度作为试验因素,将棉秆粉碎长度合格率、棉秆抛撒不均匀度、留茬平均高度作为试验性能指标进行棉秆粉碎还田单因素和Box-Behnken试验,建立各试验因素和试验性能指标之间的回归方程,确定各试验因素对性能指标的影响规律,并进行优化计算,对优化结果进行试验验证。结果表明：棉秆粉碎还田的最优值为粉碎辊转速为2 290 r/min,甩刀离地高度45 mm,机具前进速度1.58 m/s,棉秆粉碎长度合格率95.13%,棉秆抛撒不均匀度12.16%,留茬平均高度42.13 mm,为棉秆粉碎还田机作业和设计提供理论指导。     

马铃薯种薯切块机四爪同步式夹持装置设计

针对现有马铃薯种薯切块机易切除顶芽的问题,采用夹持马铃薯种薯的方式进行切块,设计一种能有效保留种薯顶端优势的夹持装置,主要包括夹持爪、托板和弹簧座等结构。以喂入高度、弹簧劲度系数和夹板材料为试验因素,以漏取率、损耗率为评价指标,进行三因素三水平正交试验,对试验结果进行极差分析,确定最优参数组合。验证试验结果表明,喂入高度为100 mm,弹簧劲度系数为60 N/m,夹板材料为EVA时,漏取率为2.68%,损耗率为4.43%,在该参数组合下马铃薯种薯夹持装置漏取率和损耗率均较低,满足马铃薯切种要求。     

自走式制种玉米联合收获机设计与试验

大田玉米收获机收获制种玉米时容易产生伤穗落籽、杂物堵塞等现象,本文针对适收期制种玉米生物特性,设计了一种大型制种玉米联合收获机,采用小行距对行柔性板式摘穗割台和可替换组合式剥皮装置,确保低损摘穗、输送、剥皮作业,降低籽粒损失与损伤;其中割台上方配备钢质覆胶弧形摘穗板,“橡胶+钢质”夹持输送链和六棱低速拉茎辊,可替换组合式剥皮装置采用柔性破皮+揉搓+降速组合形式。通过Plackett-Burman试验设计筛选提取影响机具指标的主要因素,采用Box-Behnken试验设计原理,以机具前进速度、拉茎辊转速和剥皮辊转速为试验因素,以总损失率与含杂率为性能指标,通过田间试验对机具进行检验,优化得出机具最佳作业参数。试验结果表明,优化后,当机具前进速度为4.87km/h、拉茎辊转速为877.27r/min、剥皮辊转速为442.52r/min时,果穗总损失率为1.61%,含杂率为0.55%。田间试验结果表明,当收获机前进速度为4.9km/h、拉茎辊转速为880r/min、剥皮辊转速为450r/min时,果穗总损失率为1.64%,含杂率为0.57%,满足制种玉米机械化联合收获的作业要求,可为制种玉米联合收获机设计与试验提供参考。