马铃薯振动挖掘装置的性能试验研究

针对马铃薯收获过程中普遍存在的挖掘切削阻力大、耗能高等问题,设计了一种五杆双作用振动挖掘装置,以输送速度、入土角、振幅及振动频率为试验因素,以机组功耗为评价指标,采用功耗测试系统对其进行了试验,并利用Design-Expert 8.6.0软件对试验数据进行了处理。结果显示:影响因素对功耗的影响次序为牵引速度入土角振幅振动频率;以低功耗为优化目标,对建立的数学模型进行优化,获取了功耗最小组合方案,即牵引速度为0.53m/s、振幅为12.63mm、入土角为10.14°、振动频率为11.73Hz时,功耗为12.22kW。对该组合进行田间验证,结果表明:实际功耗为12.536kW,实际值与理论值之间的误差为2.6%,符合设计要求。该研究成果可为马铃薯收获过程降低功耗、减少阻力等研究提供参考。     

功能集成型磁流变阻尼器设计与试验

设计了一种集振动能量采集、速度自感应和阻尼力可控功能于一体的功能集成型磁流变阻尼器,该磁流变阻尼器的振动能量采集和速度自感应装置内置于阻尼器活塞杆空腔内,通过紧固销和紧固片将8个永磁铁和8个隔片按序固定安装在支撑杆上。在永磁铁作用下,缠绕在感应线圈绕线架上的感应线圈产生感应电压,实现振动机械能的能量采集;另外采集到的感应电压与活塞杆速度成正比例关系,可实现速度自感应。推导了振动能量采集和速度自感应数学模型,并采用ANSYS有限元仿真软件对振动能量采集进行了电磁场仿真分析。搭建试验台对所设计的功能集成型磁流变阻尼器进行了性能测试分析,试验结果表明:在0.06 m/s的激励下,振动能量采集装置能产生1.0 V的直流电压;感应电压与加载速度基本成正比例关系;另外,对该阻尼器的励磁线圈施加0.6 A的直流电时,能产生750 N左右的阻尼力,实现阻尼力可控。     

套管式蔬菜自动嫁接机出套装置设计与试验

针对套管式蔬菜自动嫁接机中套管的供给功能,设计套管排列振动盘、输送导管、套管逐次出套机构,采用基于可编程逻辑控制器(PLC)的控制系统,设计套管式蔬菜自动嫁接机出套装置。通过试验得,在输入电压为185 V时,套管排列振动盘工作性能较为稳定,套管输出时间间隔变异系数为61.75%,套管能够较为稳定连续地进行有序定向输出。该装置的出套成功率达100%,可充分保证后续嫁接作业的套管供给。     

马铃薯种薯平铺整序装置优化设计

为了实现马铃薯种薯切块制备自动化,适应切块装置的需求,需要将种薯进行平铺整序。设计一种马铃薯种薯平铺整序装置,可实现成堆种薯的平铺整序作业。马铃薯种薯储存装置采用倒锥形料斗;输送装置采用平带输送,在平带输送的机架上安装振动器提高种薯的平铺速度;采用输送带末端的导流块实现种薯整序。通过对输送带输送速度v、导流块导流角度α和振动器激振力F三因素的三水平进行回归正交试验,确定输送带输送速度为0.25 m/s、导流块导流角度45°和振动器激振力(0.7±0.03)kN为最佳作业状态,种薯平铺整序成功率可达98.59%。     

5HM-Ⅲ型脉动流化干燥机试验研究

进行了5HMⅡ型脉动流化干燥机的试验研究。设备采用内置式气流分配器,改善了脉动效果;采用导流半径依次增大的导流装置,改善气流分配均匀性;增设振动辅助输送装置,使物料输送通畅;增设导料装置,解决了物料的“反流”问题。利用该设备干燥玉米时,其干燥强度为20.87 kg/m2.h,单位热耗为5.86 M J/kg,单位能耗为7.38 M J/kg。该设备能够实现连续干燥作业,自动化程度高。     

5HM-Ⅱ型脉动流化干燥机试验研究

进行了5HM-Ⅱ型脉动流化干燥机的试验研究.设备采用内置式气流分配器,改善了脉动效果;采用导流半径依次增大的导流装置,改善气流分配均匀性;增设振动辅助输送装置,使物料输送通畅;增设导料装置,解决了物料的"反流"问题.利用该设备干燥玉米时,其干燥强度为20.87 kg/m2*h,单位热耗为5.86 MJ/kg,单位能耗为7.38 MJ/kg.该设备能够实现连续干燥作业,自动化程度高.     

某直列四缸柴油机振动仿真分析与试验验证

以某四缸柴油机为研究对象,建立整机有限元模型并通过模态试验校正曲轴和缸体有限元模型,运用AVL-Excite Power Unit多体动力学软件对该柴油机进行振动响应分析。振动和噪声预测结果与试验结果对比表明,该方法具有较高的精度,可以满足工程应用的需要,为柴油机结构辐射噪声的声学优化奠定了基础。     

淡水鱼头尾及腹背自动定向方法

鱼体头尾及腹背自动定向是推进淡水鱼全程机械化加工的重要前提。基于水平振动方法和视觉图像识别技术设计自动头尾和腹背定向装置。通过对鱼体在头尾定向振动台上的受力分析和运动状态分析,阐明鱼体转动原理和头尾前进原理,将鱼体在振动台上的运动状态分为4种,基于此分析了鱼体成功进行头尾定向的条件。结合图像识别技术,创制导向机构、视觉识别系统、剔除机构、V形腹背定向执行机构、V形校正输送机构,实现鱼体自动腹背作业。以鲫鱼、草鱼、白鲢3种典型淡水鱼为试验对象,以鱼体完成定向时间和成功率作为评价指标,探究了鱼体种类、输送带类型、振动幅度、振动频率对鱼体头尾定向效果的影响规律,并探究鱼体种类对腹背定向效果的影响规律。试验结果表明：鱼体在振动台上的头尾前进运动状态理论计算与试验结果一致,证明本文理论计算可以有效指导实际头尾定向作业。输送带为倒三角纹时,鱼体才能完成头尾定向作业。鱼体头尾定向效果随振动幅度和频率增大而提升,当振动幅度大于160mm时整机振动剧烈,因此最优幅度为160mm;当频率大于5Hz,定向效果变化不明显,因此最优频率为5Hz。腹背定向效果由输送带输送速度和机器视觉识别准确率决定,各类鱼体腹背定向时间保持在15s、定向成功率在95%~97%范围内。研究结果可为鱼体自动定向装置工艺参数设计和选择提供技术参考。     

新疆红枣检测输送装置的减振机理研究

利用近红外光谱技术连续检测红枣品质时,需要输送装置稳定地将红枣输送至采样点进行光谱采集。针对现阶段市场上大多输送装置都存在的多种样式振动,利用振动力学理论得出动力及传动部分各参数对振动影响的表达式,并分析各参数对输送带振动的影响效果,为输送装置的设计及定制提供理论依据。     

基于红外线的鲜杏干燥机振动装置研究

针对红外辐射干燥过程中辐射的热流密度高,造成鲜杏单面受热出现阴阳面,影响干燥品质等问题,设计一种鲜杏干燥机的振动装置。通过对干燥机振动装置的动力学分析,以及鲜杏在振动装置上可承受的最大振动速度的分析与试验,为振动装置的设计及改进提供理论依据。     

麻山药收获机振动松土装置的设计

针对麻山药收获机械化水平低、机械挖掘根茎损伤率高及人工拔出根茎劳动强度大等问题,结合麻山药收获农艺需求与麻山药的物理机械性质,设计了4F-2型麻山药收获机的振动松土装置。确定了振动松土装置的设计方案,建立了振动松土装置的特征模型;并运用ADAMS软件对机组前进速度、偏心轮转动速度和偏心距进行运动仿真分析,结果表明:机组前进速度为3m/min、偏心轮转动速度为540r/min、偏心距为50mm时性能最优。优化后振动松土装置的麻山药收获机田间试验结果表明:人工拔出根茎轻松省力,根茎的损伤率为3. 5%,满足企业标准《Q/JL001-2016麻山药收获机》相关要求。     

幼苗盘自动搬运机取放装置设计

针对设施农业中播种、催芽、育苗、嫁接等作业需要大量劳动力搬运幼苗盘问题,设计了幼苗盘自动搬运机取放装置。该装置采用步进电机驱动,抓取手指与一对形状相同的传动链铰链连接,传动链同速同向,抓取手指做平移运动,实现取放幼苗盘。根据Pro/E软件机构模块进行运动仿真和分析,取放装置能够实现取放工作。试验结果表明:当幼苗盘托盘底面与无动力滚筒上表面平齐,端面水平相距30mm时,取放装置能够顺利取放幼苗盘。     

链式玉米精量播种机的设计与试验

针对播种过程中出现的投种点高、种子与排种器和开沟器碰撞致使种子下落位置随机、播种均匀性差的问题,设计了一种链式玉米精量播种机。该播种机主要由外槽轮式排种装置、链式送种装置、传动装置及镇压装置等组成,窝眼轮式排种器精量取种与勺链式穴播器定点投种联合完成播种作业。为研究播种机前进速度、投种包角及投种高度对投种装置性能的影响,以播种株距合格率为指标进行了正交试验。结果表明:投种高度对株距合格率的影响显著,播种机前进速度对株距合格率有一定影响,投种包角对株距合格率的影响不显著;当播种机前进速度为1.5~2m/s、投种包角为30°~45°、投种高度为25~30mm时,株距合格率为96.79%~99.6 7%。田间试验表明,该玉米精量播种机的株距合格率大于9 5%,单粒率≥9 0,空穴率小于5,满足玉米精量播种的要求。     

单人工上苗式半自动蔬菜嫁接机关键机构设计与试验

半自动嫁接机价格低、适用蔬菜种类广,但其生产能力相对低。为简化操作、提高嫁接效率,设计一种单人工补给砧木和接穗苗的贴接式半自动蔬菜嫁接机。嫁接机关键部件包括砧穗木夹持旋转机构、旋转持苗防回转机构、切削机构等;其中,旋转持苗防回转机构采用了双棘轮反向止动,实现单电机驱动双轴间歇反向旋转,保证上苗和夹持工序有序配合;确定了砧穗木上苗位、夹持、切削、嫁接工位的较优布局,可实现单人工同时上砧、穗木苗。对南瓜和丝瓜穴盘苗进行嫁接试验表明:嫁接成功率达到89%,与人工相近;嫁接效率达到846.3株/h,是人工嫁接效率的3.3倍,证明该单人工上苗操作的贴接式嫁接机满足工厂化嫁接作业要求。     

种子数粒装袋机设计

设计了一种种子数粒装袋机。该装袋机采用可编程控制器（PLC）为控制核心,人机界面为操作窗口,光纤放大器与传感器为计数装置,具有计数精确稳定、速度快、自动化程度高和操作简便等优点。测试结果表明,计数误差＜3‰,证明该设备能有效提高计数速度与准确度,是适合各类型种子计数装袋的专业设备。      

蔬菜精整地机镇压部件设计与试验

为有效改善土壤细碎程度和平整度较低等问题,对蔬菜精整地机的镇压器、镇压高度调节装置进行设计及优化。设计两套镇压器高低调节装置,一种镇压高度调节装置是由双作用液压缸、控制阀、液压管路、液压操作机构、监测轮、压力传感器等部件组成,可以实现压深反馈自动调节;另一种镇压高度调节装置是通过转动手柄来改变镇压辊与土壤的间距,可调节的最大距离为10 cm,结构简单紧凑,便于维修。阐述蔬菜整地机具的镇压部件工作原理,重新设计镇压辊轴等部件,并进行田间试验研究。田间试验结果表明：土壤含水率在20.5%的相同情况下,牵引速度为1.2 m/s、碎土辊转速为439 r/min时,土壤平整度效果最佳,牵引速度和碎土辊转速对土壤平整度的影响是极显著;牵引速度为1.1 m/s,动力输出轴转速为720 r/min,土壤含水率相同时,双轴机具土壤平整度明显优于单轴机具。试验结果符合优化参数,且能够达到目前蔬菜整地机的作业质量标准。     

基于平稳随机信号的青贮玉米收获机台架振动测试与分析方法*

青贮玉米收获机作为复杂农田作业环境下的多激励源振动系统,其振动机理难以完全用理论描述,为探究适合研究其振动特性的分析方法,本文搭建了青贮玉米收获机试验台。利用24位INV3062-C1(S)通用型动态测试采集仪器,测试不同转速下揉搓辊、定刀和机架位置的振动。分析该试验台振动幅值的均值、方差、有效值,可近似认为该振动信号符合平稳随机振动特征,获得不同工况下的振动时域特征和振动频率分布规律。结果表明,随着电机转速增加,整机振动强度随之增大,其中,揉搓辊位置的振动幅度最大,机架次之,定刀最小;秸秆喂入工况下,随着转速升高,机架振幅的提升速率高于揉搓辊和定刀,机架对电机转速变化最敏感;玉米秸秆的喂入对试验台振动的影响在低速(900 r/min)和中速(2 000~4 000 r/min)较大,高速(4 500 r/min)时影响较小;试验台振动频率集中在166.7~185 Hz、250.7~269.6 Hz、527~559 Hz、746.8~776.2 Hz、872.9~904.8 Hz区间,主要是电机转动频率的倍频成分;在中、高速,电机的振动对试验台振动影响较大,在低速状态下影响较小。在设计青贮玉米收获机时,可考虑在机架位置布置加强筋、在青贮收获机机架与发动机之间增加隔振,减小振动对青贮玉米收获机的影响。研究结果可为改善青贮玉米收获机整机振动,为复杂农田作业环境下收获机械的设计与优化提供参考。     

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。     

基于共振声学放大原理的涡激振动自发电装置设计与试验

为实现从自然环境中自动获取清洁能源,并给无线传感器和通讯模块供电,基于涡激振动及共振声学放大原理,设计了一种压电自发电装置。首先对位于该自发电装置内的压电悬臂梁复合结构进行力学分析;其次基于计算流体力学数值方法,对绕流圆柱后附加不同板长条件下的流场动力学特性进行分析,以明确悬臂梁长度对脱涡频率和升力、阻力系数的影响规律。利用有限元软件ANSYS对压电悬臂梁复合结构的横向往复振动进行数值模拟,确定了复合结构的横向振动频率随板长L的变化规律。最后对位于该装置两侧的亥姆霍兹共振器的结构尺寸进行优化设计,以使流场的脱涡频率、压电悬臂梁复合结构的一阶横向振动频率和共振器的谐振频率达到一致,从而使压电发电装置产生共振并输出最大的电能。试验结果表明,涡激振动自发电装置在5 m/s的风速下可产生两相峰峰值为6.0 V的开路电压,且上述3个频率达到一致。4~6.25 m/s为该自发电装置的自锁风速区间,在此风速范围内,自发电装置均能产生较大的电压。     

PJZ-1型酿酒葡萄剪枝机设计与试验

我国酿酒葡萄栽培面积逐年增加,因气候条件酿酒葡萄进入冬季前需要进行剪枝作业,目前冬季剪枝作业主要以人工修剪为主,存在劳动强度大、效率低和成本高等问题。设计了一种适于酿酒葡萄冬季埋藤前的机械化修剪机具,该机主要由机架、自动避障装置和液压驱动的旋转式剪枝装置等组成。试验选取3年株龄的赤霞珠品种作为试验对象,以割刀转速和作业速度为试验因素进行酿酒葡萄田间剪枝试验。试验结果表明:当机具作业速度3.0 km/h,割刀转速2 000 r/min时,剪断率为98.3%;当机具作业速度3.0 km/h,割刀转速＞2 500 r/min时,剪断率为100%;当机具作业速度1.0~2.0 km/h,割刀转速2 000 r/min时,剪断率为100%;当作业速度4.0 km/h时,机具对酿酒葡萄剪枝作业的时间利用率86.4%时,机具的平均作业效率为0.05 hm2/h。该机具的各项性能指标均达到了设计要求,可有效地调节酿酒葡萄修剪的高度和宽度,并且具有自动避障功能,割刀转速2 000~3 000 r/min,作业速度1.0~5.0 km/h时,可以获得较高的枝条剪断率。