分段式大蒜收获机的设计与试验

针对目前国内大蒜收获强度大、收获效率低及收获成本高等问题,设计了分段式大蒜收获机。该机主要由挖掘装置、限深装置及夹持装置、打捆装置等组成,采用手扶拖拉机作为动力源和安装平台,夹持装置采用链条设计,打捆装置可实现收获后大蒜的打捆作业。该机可一次完成三行大蒜的挖掘、夹持输送、打捆等收获作业,省时省力,高效低耗。应用CAD、SolidWorks等软件进行图样的设计和三维模型的建立,并对挖掘装置、夹持装置等关键装置进行重点设计。在山东兰陵县神山镇进行了大蒜种植田间试验,结果表明:该机器生产率0.1 hm~2/h,漏蒜率为1.9%,伤蒜率为0.58%,损失率为1.9%,挖掘深度为8cm。研究结果可为大蒜收获机械的研究提供参考。     

大蒜联合收获机浮动式夹持装置设计与试验

针对大蒜联合收获机拉拔收获特点与鳞茎定位要求,为提高输送成功率、降低鳞茎损伤率,设计了一种浮动式夹持装置,阐述了其主要结构与工作机理。通过茎秆受力变形与植株运动分析,明确了试验台浮动轮弹性系数、间距及链条输送速度等关键作业影响参数的取值范围。构建了茎秆流变模型,并根据不同载荷下的茎秆蠕变曲线拟合了茎秆的粘弹性参数,明析了关键作业参数与输送装置夹持力、输送损失及鳞茎损伤的关系。以浮动轮弹性系数、间距及链条输送速度为试验因素,以成功率和损伤率为试验指标,用Design-Expert软件进行试验数据分析,由Origin软件生成3D响应曲面,得到各因素对指标的影响次序。结果表明,当浮动轮弹性系数、间距及链条输送速度分别为2 N/mm、83 mm和520 mm/s时,装置性能最优,夹持成功率和损伤率分别为97.42%和1.36%。对优化因素进行试验验证,试验与优化结果基本一致,满足大蒜联合收获浮动夹持高成功率与低损伤率的作业要求。     

基于Inventor的大蒜收获机设计

针对大蒜收获机工作过程中工作阻力大和分离不彻底等问题,利用Inventor软件设计了大蒜收获机。为避免茎秆和藤蔓缠绕,创新设计了铲面倾角在15°～35°连续可调的掘铲部件,以适应不同地区的土壤条件:采用抖动轮式升运链实现土壤等杂质和大蒜及茎秆的一级分离和升运输送;利用振动筛式筛分机构实现土壤和大蒜的二级分离。虚拟样机仿真表明,装配没有干涉,机构运动和参数选择达到设计要求。     

分置式大蒜收获机设计与仿真

针对大蒜收获的农艺要求,设计了一种分置式大蒜收获机,主要由蒜秧剪切和蒜头挖掘两部分组成,分别配置于小四轮拖拉机的前后两端,可一次完成蒜秧剪切、蒜头挖掘及蒜土分离.蒜秧和蒜头分别铺放,便于收集和运输.蒜头用网兜收集后直接晾晒,避免漏收、节省工时和场地.采用偏心连杆机构实现挖掘铲的振动,减小了牵引阻力,降低了能耗.运用Pro/E软件对偏心振动机构和挖掘铲进行运动仿真及分析,使整机结构和运动参数得到了优化,为样机试制奠定了基础.     

花生联合收获机柔性夹持装置设计与试验

针对传统花生联合收获机刚性夹持链夹持损失率偏高的问题,提出了三夹持带柔性夹持技术,并设计了三夹持带夹持输送装置.通过试验台试验确定了带型、带距、带速等参数,并通过与刚性夹持链的田间对比试验,对拉断落果率、夹持喂入率、夹断率、去土率、掉株率、掉果率等试验指标进行了综合评价.试验结果表明,三夹持带柔性夹持输送方式损失率较低.     

花生联合收获机柔性夹持装置设计与试验

针对传统花生联合收获机刚性夹持链夹持损失率偏高的问题,提出了三夹持带柔性夹持技术,并设计了三夹持带夹持输送装置。通过试验台试验确定了带型、带距、带速等参数,并通过与刚性夹持链的田间对比试验,对拉断落果率、夹持喂入率、夹断率、去土率、掉株率、掉果率等试验指标进行了综合评价。试验结果表明,三夹持带柔性夹持输送方式损失率较低。     

一种新型大蒜收获机的研究设计

针对我国大蒜收获机械结构设计复杂、生产成本较高等问题，设计了一种新型大蒜收获机。生产试验和性能测试表明：收获机的作业质量和性能指标参数符合设计指标要求，具有在田间作业中铲子头铲入、土壤和大蒜铲起、输送筒输送、土壤和大蒜分离、收集卸料等农艺功能。试验结果表明：收获机解决了同类机具结构设计复杂和生产成本高、收获机和拖拉机不易分离使用、收获机传动结构复杂和维修不便、人工捡拾和装袋运输等问题，提高了作物收获效率和质量，且性能稳定、可靠性高、作业成本低、结构简单、易于制造，具有较好的推广应用价值。     

大蒜联合收获机夹持输送机构的设计与分析

针对现有大蒜联合收获机夹持输送机构存在的生产效率低、可靠性差等问题,设计一种柔性夹持输送机构。根据机具性能要求和大蒜的生长环境特征,阐述了夹持输送的结构和工作原理,通过对大蒜在夹持输送过程中的力学特性分析,确定了结构参数和技术参数。所设计的柔性夹持输送机构倾斜角为25°,输送带为B型双联带,夹持高度距离地面162mm可调,生产效率为0.2~0.5hm^2/h。该研究对大蒜可靠输送、降低伤蒜率、减少大蒜输送损失、提高大蒜联合收获机整机性能具有重要意义。     

挖拔式木薯联合收获机的设计

针对我国木薯产业对木薯机械化收获的需求,以及人工和半机械化收获费时耗力、效率低等问题,设计了挖拔式木薯联合收获机。该机一次作业能完成木薯的挖掘、拔起、薯茎分离、薯块和茎秆收集等工序。振动挖掘装置的3阶纵刃平面铲具有良好的入土性和碎土性,防堵辊轮减少了土块与杂草的堵塞和缠绕,偏心轮式的振动筛能有效地减少木薯的拔起力;夹持机构的3根夹持带的错位排列提高了夹持的可靠性;整机底盘装载机架升降液压系统能够适应机架位置需求的调整。该设计为后续的木薯联合收获机的设计与研究提供了一定的参考。     

模块化大蒜联合收获机设计与试验

为提高大蒜收获机对不同种植模式、不同行距大蒜机械化收获的适应性,设计了集扶禾、破土、输送、断秧、集果于一体的大蒜联合收获机,并对其关键功能部件进行了深入研究。将扶禾、起送蒜、破土、齐蒜断秧等大蒜收获所必需的功能集中设置,构建相对独立的收获单元功能模块。用户可根据需要加挂收获单元功能模块,配合输送单元,实现1~n行大蒜联合收获机的自由组合。同时,收获单元功能模块之间间距可在0~300mm或更大范围内无级调整,实现70~420mm之间不同行距大蒜的机械化收获。建立了大蒜拉拔力理论分析模型,在对影响因素研究的基础上,得到了结构参数对拉拔力影响的规律。试验表明,拉拔力随大蒜假茎包角增加而增大;当同步带张紧力超过2800N时,同步带所提供的拉拔力大于松土后大蒜所需拉拔力,可保证大蒜拉拔收获顺利完成。建立了破土力理论分析模型,得到了箭铲入土角、箭铲入土深度、整机前进速度等参数对破土力的影响规律。正交试验结果表明：入土深度、土壤湿度对箭铲破土力影响显著;当土壤湿度为30%、入土深度为80mm时,破土力为520N。样机田间试验结果表明,大蒜联合收获机的各项技术指标均满足设计预期效果,大蒜收净率为98.3%、总损失率为3.5%、生产率为0.14hm2/h。     

白萝卜收获机挖掘铲参数的设计

针对我国白萝卜人工收获效率低、成本高等问题,设计出专用的白萝卜挖掘铲。工作时,第1步通过挖掘铲破坏白萝卜与土壤的接触力,使白萝卜与土壤分离,第2步由人工捡拾装袋进而完成白萝卜收获的全过程。通过建立挖掘铲的几何模型确定了入土角α、铲面长度L、铲面宽度A和后端面高度h。该挖掘装置采用后悬挂牵引的方式挖掘白萝卜,使白萝卜的收获效率大大提高,装置结构简易、成本低,具有极其广阔的市场应用场景。     

玉米根茬收获机设计与试验

为了实现根茬的挖掘、捡拾、根土分离与放铺等联合收获作业,研制了一种偏置式挖掘铲刀和三辊机构。通过分析偏置式挖掘铲刀的挖掘特性,以及三辊机构的运动学特性,确定了工作部件的结构参数及运动参数。田间试验表明,偏置式挖掘铲刀挖掘根茬效果好,三辊机构具有较好的捡拾、根土分离和放铺能力,根茬收获机的根茬起挖率、捡拾率和放铺率均大于90%,满足设计和使用要求。     

分段式大蒜收获机械研究进展

大蒜收获具有时效性强、用工量大等农艺特点,缺乏收获机械来解放劳力。分段式大蒜收获机械结构简单、成本低廉、操作简便,虽然国内外研究不多,生产也不成熟,但这是目前最有可能解决大蒜收获问题的较好方案之一。将大蒜机械收获方式定义为分段收获和联合收获;对现有的大蒜收获机械从原理上进行分类、典型结构进行描述、关键部件进行提炼,大致可为振动式、链轮式和抛掷式,为大蒜收获机械的研究和生产提供参考。     

插穴式自动定向大蒜播种机的设计研究

为了提高大蒜播种机在播种过程中蒜瓣的直立度及鳞芽向上的概率,保证株距均匀,设计了一种新型的大蒜播种机。通过对关键部件的结构设计与参数分析,确定了主要部件结构。经过试验验证,此大蒜播种机的锥形螺旋导种管能够使大蒜落土后鳞芽向上的合格率达到96%,压穴锥能够使直立度达到98%,并能保证株距均匀。     

4CZ-1型履带自走式大葱联合收获机的研制

目前,现有自走式大葱收获机由于缺乏有效的减阻方案,功率消耗较大,挖掘深度不足,难以满足章丘大葱收获的需要;清土和大葱输送技术不成熟,造成大葱的损伤率和含杂偏高,收获质量较差;收获流程设计不合理,联合收获程度有待提高。针对以上问题,设计了一种4CZ-1型履带自走式大葱联合收获机,可以一次性完成单行大葱的限深松土、振动挖掘、土垡破碎、三级柔性夹持输送及平台收集等作业过程。该机可有效减小挖掘行进阻力,实现对包裹土壤的有效松动,降低损伤率和含杂率,有效提高大葱收获作业质量。为此,重点阐述了机具的工作原理和主要零部件设计,利用三维软件对整机进行了数字化建模,完成了样机的制作,并进行了田间试验。结果表明:该机工作稳定,适应性强,收获效果较好,大葱损伤率3.6%,损失率1.8%,含杂率3.2%,作业效率0.053 hm²/h,均满足设计要求。     

蒜种振动排序装置设计与试验

为了解决目前大蒜播种机对蒜种调头能力差、播种不能满足农艺生产要求的问题,设计了蒜种振动排序试验台,为研究大蒜播种机提供参考依据。通过改变对蒜种排序有影响的曲柄长度、振动槽倾角、曲柄回转中心高度及振动频率4个振动试验台参数,进行有交互作用的正交试验,并对结果进行方差分析,得到最重要影响因素为曲柄长度,最佳试验组合A2B1C2D1。     

基于压电效应的果实采收超声切割机理分析

主流果蔬采收末端执行器根据采收的果蔬品种和果梗木制纤维材质的不同,结构差异较大,均存在占据空间大、结构笨重、易碰撞果实和易造成损伤等问题,不利于果梗切割,因此研究一种结构灵活、占据空间小、切割省力的适用于不同果梗木制纤维的超声切割刀应用于果蔬采收末端执行器非常重要。本研究采用理论-有限元-试验相结合的方式对超声切割刀切割果梗的机理进行分析。首先建立了超声刀具切割果梗的物理场模型,通过对切割过程进行时空分析,建立了其位移、速度、加速度等数学模型,分析了切割过程的时空不连续性,基于断裂力学对果梗切割机理进行研究并绘制Matlab响应面图,可以发现超声切割所需要的力小于常规切割。利用有限元分析软件,对超声刀具进行了模态分析和谐响应分析,得到了刀具在不同频率下的振动模态和利于切割的最佳频率。最后,利用自制试验台采用不同切割速度分别对不同直径的橘子和橙子果梗进行了超声切割试验。试验结果表明：切割速度和激振频率与采收切断力有关,在高频和低频振动下,随着果梗直径增加,切割时间变化在0.4s内,切割效率稳定;试验中超声切割的最大切断力远小于常规切割,且小于1N,超声切割可以很有效地降低切断力,减小切割时的冲击作用,相对于常规切割切断能力更强,适合将其应用到采收末端执行器,从而获得更高的采收效率。     

便携式挖穴机的研究设计

在对温室大棚建设工序挖穴作业环境、特点和要求等调查的基础上，提出了用机械代替手工作业挖穴的方案及结构，并对工作原理进行理论分析和计算。     

南方冬种马铃薯收获机的应用现状与研究展望

实现南方冬种马铃薯机械化收获对推进马铃薯主粮化进程、扩大南方冬种马铃薯种植面积具有重要意义。现有马铃薯收获机在应用过程中存在挖掘阻力大、易壅堵、明薯率低、伤薯率高等问题,导致目前南方冬种马铃薯收获以人工或畜力为主,机械化应用水平低。为此,从南方冬种马铃薯种植模式和种植环境出发,在分析现有马铃薯收获装置挖掘部件和分离部件的基础上,对南方冬种马铃薯收获机的进一步研究做出了展望,提出一种双重振动减阻挖掘部件、一种可分离薯、土、膜的振动杆条升运链分离部件,以及一种可分离薯、土、草的拨杆抖动筛分部件,旨在为南方冬种马铃薯地膜覆盖栽培模式及稻草覆盖栽培模式下机械化收获装置的研制提供参考。     

基于人工抽薹原理的蒜薹采摘机设计与试验

针对目前我国蒜薹采摘机械化程度低的问题,本文基于传统人工采摘蒜薹的原理,设计一种蒜薹采摘机,通过划茎夹薹装置完成大蒜植株的划茎及将蒜薹从底部夹断的过程,通过拔薹装置完成蒜薹的拔出与输送过程。根据蒜薹及大蒜植株的物理特性参数,对划茎夹薹装置和拔薹装置的结构进行设计;通过理论分析,确定了机器前进速度与关键部件转速的关系;对硅橡胶板夹薹过程进行ANSYS仿真分析,确定了夹薹间隙为2mm。选取针链间隙、滚筒转速和夹手闭合起始角为试验因素,成功拔薹率、拔薹损伤率和留叶合格率为试验指标,进行了三元二次正交旋转组合试验。结果表明：当针链间隙为3.92mm、滚筒转速为48.32r/min和夹手闭合起始角为78.53°时,成功拔薹率、拔薹损伤率和留叶合格率分别为89.10%、20.55%和77.34%。