大挖深菊芋收获机设计与试验

针对菊芋收获作业要求,研制了大挖深菊芋收获机。该机由外倾整体式条形挖掘铲、两级抖动链式输送分离器及机架、地轮构成,可一次性完成菊芋挖掘、芋土分离、输送、铺放。田间试验表明：该机能在250~500 mm挖掘深度,初霜冻、菊芋团块根系发达地块,克服冻土块、砾石卡塞导致的土壤拥堵,实现持续稳定作业; 对菊芋收获质量好,芋土分离效果良好,损失率、伤薯率、含杂率分别小于1.75%、4.8%、4.5%, 满足菊芋收获作业要求。     

4UM-640型振动式马铃薯挖掘机的设计与试验

为适应甘肃省马铃薯种植地块小、坡地多的现状,提高马铃薯机械化收获水平,通过对各关键作业部件进行理论分析与设计选型,研制出了一种携有偏心摇臂结构振动挖掘装置,挖掘深度可调节且与手扶拖拉机相配套的4UM-640型振动式马铃薯挖掘机。田间试验表明：该挖掘机收获作业时掘薯、输运顺畅,减阻碎土、土薯分离效果明显,伤薯率为3.6%,损失率为4.1%,明薯率为97.1%,达到了马铃薯机械化收获的相关技术要求。     

振动式阶梯铲状马铃薯挖掘机作业性能试验

为获得振动式阶梯铲状马铃薯挖掘机最佳作业参数,依据振动减阻收获机理,通过改变影响振动式阶梯铲状马铃薯挖掘机收获作业性能指标的4个主要作业参数：整机前进速度、挖掘深度、挖掘铲长度、曲柄偏心距,以挖掘机损失率、明薯率及伤薯率为评价指标进行马铃薯挖掘性能试验。结合正交试验研究,应用综合评分法得出了振动式阶梯铲状马铃薯挖掘机作业时各参数的最优组合,即：整机前进速度为0.55 m·s^-1、挖掘深度为210 mm 、挖掘铲长度205 mm、曲柄偏心距为6 mm。按照该最优组合作业参数进行试验验证,结果表明,该马铃薯挖掘机明薯率为97.6%、伤薯为3.9%、损失率为3.5%,符合马铃薯收获机质量评价技术规范要求。     

4U-1400型马铃薯联合收获机的设计

针对国内马铃薯收获依靠人工或小型挖掘机效率低、劳动强度大等问题,设计了4U-1400型马铃薯联合收获机。收获机主要由挖掘装置、土薯分离装置、茎秆分离装置、垂直提升装置、装袋装置、传动系统、机架以及行走装置等部分组成,结构紧凑。通过运动学分析和试验,确定了各装置的关键参数。运用Solidworks软件绘制虚拟样机,进行模型验证,各零部件之间不存在干涉现象。该机可一次性完成2行马铃薯的挖掘、土薯分离、薯秧、杂草和残膜分离、垂直提升以及装袋等工序,克服了马铃薯收获机装袋技术难题,提高了生产效率。     

基于Mathematica的宝塔菜收获机二阶平面铲倾角的优化设计

为了进一步提高宝塔菜收获机二阶平面铲的碎土能力,基于Mathematica对宝塔菜收获机二阶平面铲倾角进行了优化设计。设计中建立了二阶平面铲多目标优化模型,在该模型中,引入了土壤破碎模型及挖掘铲阻力模型,借助虚拟倾角的概念,运用Mathematica软件对其进行求解,得到了一个一阶铲面倾角为20.44°,二阶铲面倾角为43.64°,一阶铲面高度为0.12 m,虚拟铲面倾角为30.53°的理论上铲面受力最小、土壤有效剪切力最大的挖掘铲模型,并从理论角度和软件仿真角度对优化前后二阶铲进行分析对比,发现优化后的挖掘铲较现有二阶铲的铲面长度、受到的挖掘阻力、最大变形量、所受最大应力及应变均减小,达到了优化效果。该模型为高碎土能力挖掘铲的设计提供了理论支持和改进方向。     

一种小型马铃薯捡拾机的研制与试验

目前国内应用较为普遍的马铃薯挖掘机将薯块挖掘条铺后需人工捡拾,工作效率低、劳动强度大。针对以上问题,设计了一种与30 k W拖拉机配套的小型马铃薯捡拾机。该机主要由捡拾装置、薯土分离装置、薯块升运装置、薯块收集装置等几部分组成,制作了样机并进行了田间试验。试验表明:该机薯土分离彻底,机组纯工作小时生产率为0.35~0.38 hm~2·h~(-1),平均伤薯率为4.4%,漏薯率为2.1%,含杂率为6.3%。     

全膜双垄沟中耕除草培土机的设计与试验

针对我国西北地区全膜双垄沟播栽培模式下,膜边接缝处杂草茂盛,沟底无松土,不易保墒蓄水,且人工除草培土劳动强度大、工作效率低等问题,设计了一种全膜双垄沟中耕除草培土机。该机由电动机提供动力,双犁壁式除草培土铲的铲翼可调,能够满足中耕时不同垄行宽度及不同培土高度的农艺要求,可一次完成松碎土壤、除草、培土等作业工序。田间试验结果表明:垄沟间除草率为97%,伤苗率为1.5%,碎土率为78%,最大覆土厚度为113 mm,各项作业指标均达设计要求,除草培土效果良好。     

“张持”式顺向残膜捡拾机构的设计与试验

针对现有残膜捡拾机构工作过程中土和杂物聚集在机组前进的方向造成的拥堵问题,为减小工作阻力,利用捡拾齿与土壤间阻力和弹簧拉力,设计了"张持"式顺向残膜捡拾机构,其包含摇臂装置和捡拾装置等装置仅在拖拉机拖拽下完成残膜捡拾,适应拖拉机前进速度。对捡拾齿进行受力分析和运动学分析,确定捡拾齿的直径为15 mm、周向排列数量14、轴向间距140 mm;通过分析捡拾齿闭合过程确定了轨道形状。田间试验表明,在机具作业速度5.15 km·h^-1、入土深度8.49 cm、张持距离7.61 cm时拾膜率达86.40%。     

基于CFD-DEM的胡麻风筛式清选装置仿真分析与试验

为阐明胡麻脱粒物料在振动筛上实际的筛分效果,采用CFD-DEM耦合方法,对胡麻脱粒物料在胡麻联合收获机风筛式清选装置中的清选效果进行研究,探究鱼鳞筛开口角度、气流速度、清选筛振动频率以及清选筛振幅对清选效果的影响,并通过统计胡麻籽粒含杂率和清选损失率来衡量不同工作参数下分离清选装置的工作性能。仿真试验结果表明：鱼鳞筛开口角度最优为30°,鱼鳞筛透筛率为79.77%,茎秆透筛率为65.52%,籽粒透筛率为90.01%;振动筛振动幅度最优为15 mm,胡麻籽粒损失率为3.6%,籽粒含杂率为3.4%;振动筛振动频率最优为6 Hz,清选损失率为3.5%,籽粒含杂率为3.4%;风机风速最优为5.5 m·s^-1,籽粒含杂率为3.2%,清选损失率为3.0%。结合优化工作参数进行大田作业性能验证试验,通过对机收后的收集物料测定试验指标可知,总清选损失率为3.58%,籽粒含杂率为3.16%,大田试验结果与仿真模拟结果基本一致。机收后的胡麻籽粒外形完整,破损现象较少,含杂率与总损失率均达到相关试验标准要求,表明优化后的参数满足胡麻联合收获标准要求。     

小区育种纵轴流脱粒分离装置试验研究

为获得小区育种纵轴流脱粒分离装置最佳作业参数,依据小区育种收获机理,通过改变影响纵轴流锥型滚筒脱粒分离装置作业性能指标的4个主要作业参数:物料喂入量、滚筒转速、脱粒间隙、吸杂风机转速,以装置罩壳内部籽粒残留率、脱粒总损失率、分离含杂率及脱粒破碎率为评价指标进行装置作业性能试验。结合正交试验研究,应用综合评分法得出了装置作业时各参数的最优组合,即:喂入量为0.3 kg/s、滚筒转速为1 600 r/min、脱粒间隙为8mm、吸杂风机转速为1 100 r/min。按照该最优组合作业参数进行试验,试验结果表明,装置脱粒总损失率为0.45%、分离含杂率为16.16%、罩壳内部籽粒残留率为0.04%、脱粒破碎率为0.46%,符合小区育种收获要求。     

Responses of root growth of Alhagi sparsifolia Shap. (Fabaceae) to different simulated groundwater depths in the southern fringe of the Taklimakan Desert,China

Alhagi sparsifolia Shap. (Fabaceae) is a spiny, perennial herb. The species grows in the salinized, arid regions in North China. This study investigated the response characteristics of the root growth and the distribution of one-year-old A. sparsifolia seedlings to different groundwater depths in controlled plots. The ecological adaptability of the root systems of A. sparsifolia seedlings was examined using the artificial digging method. Results showed that: (1) A. sparsifolia seedlings adapted to an increase in groundwater depth mainly through increasing the penetration depth and growth rate of vertical roots. The vertical roots grew rapidly when soil moisture content reached 3%-9%, but slowly when soil moisture content was 13%-20%. The vertical roots stopped growing when soil moisture content reached 30% (the critical soil moisture point). (2) The morphological plasticity of roots is an important strategy used by A. sparsifolia seedlings to obtain water and adapt to dry soil conditions. When the groundwater table was shallow, horizontal roots quickly expanded and tillering increased in order to compete for light resources, whereas when the groundwater table was deeper, vertical roots developed quickly to exploit space in the deeper soil layers. (3) The decrease in groundwater depth was probably responsible for the root distribution in the shallow soil layers. Root biomass and surface area both decreased with soil depth. One strategy of A. sparsifolia seedlings in dealing with the increase in groundwater depth is to increase root biomass in the deep soil layers. The relationship between the root growth/distribution of A. sparsifolia and the depth of groundwater table can be used as guidance for harvesting A. sparsifolia biomass and managing water resources for forage grasses. It is also of ecological significance as it reveals how desert plants adapt to arid environments.     

刺槐和油松根系密度分布特征研究

通过分层挖掘法,对20龄刺槐、油松林根系密度的空间分布进行了研究.结果表明:油松主根和副主根粗壮发达,水平根系形成构架根;刺槐水平根极为发达,无明显主根.刺槐和油松根系重量、长度和体积密度的垂直分布趋势基本相同,随土层深度增加而降低.0～60 cm土层的根长和根重密度占总根量密度的70%以上,粗根(直径＞3 mm)在上层所占比例比下层略大,细根(直径＜1 mm)和较细根(直径1～3 mm)在各土层分布较为接近,总根量中粗根占较大比重.刺槐和油松林下土壤干密度随深度加深而增大,油松林下土壤含水量高于刺槐林,土壤干密度低于刺槐林.与刺槐林地相比,油松林地的土壤物理性质得到了明显改善,增强了土壤的抗旱、保墒能力.     

干旱区绿洲核桃-冬小麦间作系统核桃吸收根空间分布

塔里木盆地人均耕地占有量小,在绿洲灌溉条件下核桃的大面积栽植多采用与农作物间作的模式。采用田间分层挖掘法和图像扫描分析法,对塔里木盆地绿洲灌溉条件下核桃-冬小麦间作系统中核桃吸收根（直径≤1 mm）的空间分布进行研究。结果表明：在垂直方向上,核桃吸收根集中分布在10～80 cm土层,约占采样吸收根总根长密度的65.9%,根长密度随土层深度的变化呈指数函数分布;在水平方向上,核桃吸收根根长密度随着与树干距离的增加呈明显的降低趋势,距离两侧核桃树干0～175 cm,核桃吸收根长密度占采样吸收根总根长密度的65.3%,间作巷道中央吸收根根长密度最低。在绿洲灌溉条件下,核桃-冬小麦间作系统中核桃吸收根水平和垂直分布决定了进入盛果期后,距离树干175 cm以内的10～60 cm土层是核桃与冬小麦的主要水肥竞争区域。     

科尔沁差巴嘎蒿根系分布规律与土壤水分关系的研究

以生长在科尔沁大青沟两侧台面上的差巴嘎蒿为研究对象,采用整株挖掘的方法,研究差巴嘎蒿根系分布的规律。结果表明:差巴嘎蒿根系垂直分布深度为0～90㎝,其中0～30㎝的土层中根系分布最多,占根系总长度的85.74%,水平方向上表现为近密远疏的趋势;整体上根系呈主根型分布,形态上呈"伞"型分布。差巴嘎蒿根系分布与土壤水分密切相关。随着深度的增加,土壤含水量逐渐增大,但根系长度、生物量及密度均逐渐降低,两者呈负相关关系,其中根长平均变化率-12.61%、根生物量平均变化率-29.07%,均大于土壤含水量平均变化率7.92%,但比根长却与土壤含水量呈正相关关系,且比根长平均变化率7.58%与土壤含水量平均变化率7.92%相差不大。     

丘陵山地藜麦联合收割机设计与试验

我国藜麦多种植于高海拔、丘陵山区，种植地块小、坡度大、道路狭窄，为降低普通稻麦联合收割机收割藜麦损失大、含杂高、喂入不畅等问题，本研究针对藜麦种植农艺和茎秆特性设计了一种丘陵山地藜麦联合收割机。该机采用小行距扩口链齿喂入装置，配合下割刀、纹杆与杆齿组合式纵轴流脱粒滚筒、组合式分离凹板、双层往复式振动筛等装置，实现藜麦顺畅喂入、脱粒与分离、清选作业，对关键部件进行设计仿真，并进行田间试验。仿真结果表明：藜麦分禾喂入过程分禾角度较小，不会产生茎秆折损。试验结果表明：藜麦籽粒含水率14%、茎秆含水率为26%时，脱净率96.83%、含杂率4.30%、破损率0.15%、割台损失率1.54%、夹带损失率0.92%、清选损失率0.52%、总损失率2.98%。作业期间整机运行平稳，满足藜麦机械化收获要求与作业指标，可以作为丘陵山地藜麦联合收割机使用。本文可为藜麦联合收割机设计与试验提供一定参考。