藜蒿机械收割浅析

随着武汉地区藜蒿种植面积的不断扩大,藜蒿生产机械化问题成为制约藜蒿产业发展的主要障碍。本文在对藜蒿收获机械化技术进行初步探讨的基础上,分析藜蒿收获机械化存在的问题和难点,探索适合藜蒿收获机械化的切割方式,比较具体提出了藜蒿收获机械化的对策,并研制出一种小型自走式藜蒿收割机,制定适合其应用的藜蒿收获机械化技术规范。     

藜蒿收获机械化技术初探

随着武汉地区藜蒿种植面积的迅猛发展,藜蒿种植机械的缺乏成为发展藜蒿机械化生产的主要障碍。本文着眼于对藜蒿收获机械化技术进行初步探讨,通过对藜蒿产区的调查研究,掌握藜蒿种植与收获的特点,分析藜蒿收获机械化存在的问题和难点,借鉴现有各种农用茎秆切割器,探索适合藜蒿收获机械化的切割方式,提出藜蒿收获机械化的对策。并指出:有必要对田间收获时节采集的藜蒿茎秆取样,使用TMS-PRO质构仪进行剪切与弯曲试验,研究藜蒿的受力特性,为藜蒿收获机具的研究提供理论依据。     

机械气力组合式玉米精密排种器

结合机械内充种式排种器的结构特点和气吹式排种器的单粒留种原理,设计了一种机械气力组合式玉米精密排种器。阐述了其基本结构和工作原理,对关键部件进行了设计计算,并对工作压力、重播指数、漏播指数、粒距合格率等性能指标进行了台架试验。试验结果表明,该排种器工作气压低、粒距合格率高,能够适应高速作业需求。     

机械气力组合式玉米精密排种器

结合机械内充种式排种器的结构特点和气吹式排种器的单粒留种原理,设计了一种机械气力组合式玉米精密排种器。阐述了其基本结构和工作原理,对关键部件进行了设计计算,并对工作压力、重播指数、漏播指数、粒距合格率等性能指标进行了台架试验。试验结果表明,该排种器工作气压低、粒距合格率高,能够适应高速作业需求。     

气力离心组合式小麦精量排种器设计与试验

针对传统小麦播种以无序种流、不定量排出的方式存在脉动性高、均匀性差的问题,设计了一种气力离心组合式小麦精量排种器,采用气力充种和离心清种的方式,种子有序均匀排出。对排种器的关键参数进行设计,建立充种和排种过程的动力学模型,确定充种角和落种角的初始范围。利用气固耦合仿真分析方法DEM-CFD进行排种器单因素试验,仿真结果表明,当充种角范围进一步缩小为36°～56°时,其携种性能较好;落种角范围进一步缩小为43°～63°时,其排种性能较好。在此基础上,以充种角、落种角、排种盘转速为试验因素,以漏播率、重播率、直线落种率为响应指标,进行正交旋转组合试验。试验结果表明,当充种角为47.75°、落种角为52.48°、转速为635.5 r/min时,排种器工作性能最优,此时,漏播率为2.78%、重播率为3.73%、直线落种率为93.46%,验证试验结果与优化结果基本一致。田间试验结果表明,当设置排种盘型孔内侧面充种角为47.8°、下侧面落种角为52.5°、排种盘转速在552～800 r/min范围内时,漏播率低于8.9%、重播率低于4.3%、排种合格率高于88.6%,符合小麦精量播种要求。     

小型气力式蔬菜精量播种机设计与试验

针对温室大棚空间狭窄、大田气力式精量播种机无法进入作业,而现有小型机械式播种机播种精度低的问题,设计了适用于温室大棚的小型气力式蔬菜精量播种机,采用正负压双作用排种器提高播种精度,并通过更换排种盘配合不同的开沟分种装置实现不同蔬菜及不同行数的播种作业,提高了播种机的适应性。对排种器进行基于EDEM的离散元仿真分析,探究充种区种群运动规律和搅种装置性能。对整机进行田间试验,结果表明:漏播率≤5%,重播率≤5%,种子机械破损率≤1%,播深一致性合格率≥90%,各项指标符合蔬菜种植农艺要求。     

稻田气力施肥装置设计与试验

针对水稻施肥过程中肥料分布不均、作业效率低、劳动强度大等问题,设计一种稻田气力施肥装置与控制系统,采用气力输送的方式实现肥料的输送,通过电控排肥系统实现机具行驶速度与排肥电机转速实时匹配,最终达到精量施肥的目的。通过对所设计的文丘里管混合腔进行流场分析,确定最优混合腔直径为15 mm,进肥口与进气角度呈锐角;最后,进行田间试验,结果表明,在规定电机转速变化范围内,各行平均排肥量变异系数均小于2.21%,各行排肥量一致性较好,排肥量稳定;在目标施肥量为150 kg/hm²,作业速度为4 km/h时,各区域内施肥量偏差控制在7.47%以内,施肥精确性较好。肥料在排肥管中的滞后时间随着排肥管长度增加而增加,变化范围为0.67~1.81 s。本文设计的稻田气力施肥装置可以满足生产需求。     

气力式静电喷雾机的特点及引进试验

阐述了气力式静电喷雾系统(AA-ESS)的工作原理及特点,介绍了美国ESS-350RC气力式静电喷雾机的特点与试验情况。     

气力板式蔬菜排种器设计与试验

提出了一种气力板式排种器,进行了具体的结构设计,选取青江小白菜种子进行了播种性能试验.单因素试验结果表明,吸种孔直径增大,单粒率先增大后减小,多粒率总体趋势为增加,空穴率先减小后增大,吸种孔直径对单粒率、多粒率和空穴率的影响都非常显著.相对压力增大,单粒率先增大后减小,多粒率先增大后减小再增大,空穴率先减小后增大.相对压力对单粒率和空穴率的影响非常显著,对多粒率的影响并不显著.生产率增大,单粒率先增大后减小,多粒率总体为先降后增,空穴率呈增大趋势.生产率对单粒率和空穴率的影响非常显著,对多粒率的影响比较显著.     

气力式水稻单粒精密播种机的设计与试验

为实现优质杂交水稻的单粒精密穴盘播种,提出一种利用电磁振动供种、选种机构选出单粒种子、负压吸种和正压排种的新型吸排种原理.在对供种机构、选种机构、吸排种机构和整机气动控制系统进行设计的基础上,搭建播种试验平台.对不同水稻品种进行试验研究,整机播种单粒率高于85%,空穴率均低于6%,合格率大于90%,综合播种性能良好.     

艾草脱叶机设计与试验研究

为解决艾草(Artemisia argyi)人工脱叶难的问题,设计了一种艾草脱叶装置.以成熟期蕲艾作为研究对象,进行艾草物料试验,并对艾草脱叶机的链式夹持输送装置、螺旋脱叶滚筒和拉茎辊等关键部件进行设计与运动分析.试制了艾草脱叶机物理样机,设计正交试验探究各运动参数最佳配合关系.试验结果表明:当夹持输送速度为0.14m...     

手持式柑橘除梢机的设计与试验

针对目前柑橘人工除梢劳动强度大、效率低及反复性大等问题,通过分析柑橘新梢物理特性和生长环境,设计了一种手持式柑橘除梢机;阐述了该除梢机结构及工作原理,并对锯片和无刷电机等关键部件及切割线速度等工作参数进行了设计与试验。试验结果表明:该除梢机的除梢成功率为93.8%,除梢后留茬长度理想率为88.4%;该机最大工作高度达3.1m,整机能连续工作12h以上。     

等直径滚筒式茶鲜叶分级机设计与试验

为提高茶鲜叶分级效果,设计了一种参数可调的等直径滚筒式分级机。在计算确定滚筒主要结构参数的基础上,通过正交试验优化了滚筒倾角、进料率和滚筒转速等工作参数。用正交表L 25 (5 6 )安排试验,分析了茶鲜叶分级过程中的滚筒倾角、进料率、滚筒转速对茶鲜叶总体分级率的影响。结果表明,各因素对总体分级率影响的主次顺序为：滚筒倾角、进料率和滚筒转速。本试验条件下,综合考虑分级率和生产率,工作参数的最优组合为：滚筒倾角6°、进料率3.0 kg/min和滚筒转速16 r/min。     

棉花旋播覆膜联合作业机设计及试验

针对河北省优势棉产区农艺条件和机械化采收技术要求,设计了2BFGM-4型棉花旋播覆膜联合作业机。该机主要由旋耕灭茬装置、铺膜覆土装置、镇压装置及开沟播种装置等组成,一次进地即可完成耕整、开沟、施肥、播种、喷药、埋滴灌及铺膜等作业。同时,创新设计出适宜膜下播种的棉花一器双排交错排种器及开沟装置,可以实现(68+8)cm宽窄行错位播种,为棉花机械化采收提供技术条件,通过整机动力匹配计算,对一器双排交错排种器及开沟装置、铺膜覆土装置及联合机架的关键部件进行设计。使各机构有机集成和有效配合,提高了棉花播种作业效率,减轻了劳动强度。田间试验表明:该机旋耕、播种、覆膜等关键技术指标均达到了设计要求。     

2FK-40型果园开沟施肥机的设计与试验

针对果园经济作物葡萄、红枣等人工开沟施肥劳动强度大、效率低等问题,设计了2FK-40型果园开沟施肥机。该机可以代替人工完成集开沟、施肥、覆土一体连续作业,并且开沟距作物根茎50~80cm,开沟宽度15cm,最大开沟深度40cm。田间试验表明:机具作业速度为1.6km/h,纯工作小时生产率0.56hm2/h,排肥均匀性变异系数2.96%,开沟深度及施肥量可以根据用户需求方便调节,能够满足果园经济作物葡萄、红枣等施肥的农艺要求。     

芦蒿有序收获机切割器动力学仿真与试验

切割器作为芦蒿收获机的重要工作部件,其切割性能直接影响作物的收获质量和后续输送效果。采用虚拟样机设计方法,对自走式芦蒿有序收获机中往复式切割器的结构参数和芦蒿茎秆的物理参数进行研究,建立了切割部件的三维实体模型和茎秆的柔性简化模型,并进行刚柔耦合动力学仿真分析。以切割系统的切割速度vg、切割角度α和前进速度vm为影响因素,选取切割器对茎秆切割力F和重割率γ为评价指标,设计了三因素三水平虚拟正交试验,运用统计学软件进行响应面回归分析和方差分析,并进行田间试验验证。结果表明,响应面模型(RSM)优化组合vg=1.6 m/s,α=15°,vm=1.0 m/s时,F、γ明显降低,割茬质量最好,与试验结果相比,切割力误差小于10.9%、重割率误差小于11.3%。分析结果验证了预测模型的有效性和准确性,表明所设计的往复式切割器满足对芦蒿的有序收获要求。     

秸秆深还开沟合垄施肥机设计与试验

机械化秸秆深埋还田集秸秆深埋、化肥深施技术于一体,对构建土壤水库、肥库、碳库和提高玉米产量具有重要作用,为彻底解决玉米秸秆焚烧造成的环境污染提供了重要的技术支撑。为此,对深耕合垄施肥机进行了设计和试验。该机可实现深开沟、化肥深施及起垄整垄联合作业,配合玉米联合收获机作业可实现秸秆深埋还田。田间试验结果表明:该机开沟参数和起垄参数符合秸秆深埋还田农艺要求;当开沟深度在30~40cm时,该机作业阻力在25~30k N变化,还应进一步优化工作部件结构以减小作业阻力。种植试验结果表明:机械化秸秆深埋还田种植玉米每公顷增产率为10.59%,增产效果显著。     

残膜回收灭茬联合作业机的设计与试验

开发和设计了一种伸缩杆式残膜回收灭茬联合作业机。在对国内外各种残膜回收机优化组合的基础上,进行了残膜回收机的总体设计及主要部件的结构设计,着重进行了残膜回收灭茬联合作业机的传动系统与拾膜部件机构的设计。试验和理论计算表明:各项工作部件的设计和使用都是正确的,理论、试验均满足残膜回收作业要求。     

水稻直播机组合型孔排种器设计与试验

为同时满足常规稻与杂交稻的播种要求以及实现对播量的快速调节,以型孔轮式排种器为基础,设计了一种由型孔轮壳、型孔轮和调节机构组成的组合型孔排种器。以瓢形孔为组合型孔设计的基础,型孔轮壳上有多个带引种槽的瓢形通孔,可与型孔轮上的大、小型孔对应组合成完整的型孔,调节机构起调节定位作用。以常规稻秀水134和玉香油占以及杂交稻花优14和培杂泰丰为试验材料,对型孔的形状、尺寸和形式以及调节机构进行了设计与试验。通过调节机构的可靠性试验得出,调节机构的可靠性合格,且可5s内实现播量快速调节。根据已有的理论和模型,计算确定了型孔数量为8个,型孔大端半径为5mm,小端半径为4.5mm,长度为11mm。通过理论计算和三因素两水平试验的结果表明：引种槽的长度为6.5mm,倒角为60°,型孔轮上大型孔的形式为深度6.5mm柱形型孔,小型孔的形式为深度4mm的勺形型孔时试验效果最佳,在转速50r/min 时播秀水134品种,小型孔的穴粒数合格率达87%,大型孔的穴粒数合格率达87.67%,且变异系数分别为22.60%和20.46%,满足播种要求。相关性分析进一步验证了型孔形式是影响穴粒数合格率的关键,引种槽的长度和倒角对穴粒数合格率与变异系数均有影响。播种适应性试验结果表明,组合型孔排种器能同时满足常规稻（秀水134、玉香油占）与杂交稻（花优14、培杂泰丰）的播量要求,变异系数较小,具有较好的适应性。     

水稻直播机组合型孔排种器设计与试验

为同时满足常规稻与杂交稻的播种要求以及实现对播量的快速调节,以型孔轮式排种器为基础,设计了一种由型孔轮壳、型孔轮和调节机构组成的组合型孔排种器。以瓢形孔为组合型孔设计的基础,型孔轮壳上有多个带引种槽的瓢形通孔,可与型孔轮上的大、小型孔对应组合成完整的型孔,调节机构起调节定位作用。以常规稻秀水134和玉香油占以及杂交稻花优14和培杂泰丰为试验材料,对型孔的形状、尺寸和形式以及调节机构进行了设计与试验。通过调节机构的可靠性试验得出,调节机构的可靠性合格,且可5 s内实现播量快速调节。根据已有的理论和模型,计算确定了型孔数量为8个,型孔大端半径为5 mm,小端半径为4.5 mm,长度为11 mm。通过理论计算和三因素两水平试验的结果表明:引种槽的长度为6.5 mm,倒角为60°,型孔轮上大型孔的形式为深度6.5 mm柱形型孔,小型孔的形式为深度4 mm的勺形型孔时试验效果最佳,在转速50 r/min时播秀水134品种,小型孔的穴粒数合格率达87%,大型孔的穴粒数合格率达87.67%,且变异系数分别为22.60%和20.46%,满足播种要求。相关性分析进一步验证了型孔形式是影响穴粒数合格率的关键,引种槽的长度和倒角对穴粒数合格率与变异系数均有影响。播种适应性试验结果表明,组合型孔排种器能同时满足常规稻(秀水134、玉香油占)与杂交稻(花优14、培杂泰丰)的播量要求,变异系数较小,具有较好的适应性。