辊式导流马铃薯定重装袋机设计与试验

装袋是马铃薯从收获到运输、储藏的重要环节。为解决现有马铃薯装袋机效率低、损伤率高的问题,设计了一种高效、低损的辊式导流马铃薯定重装袋机,主要由支撑装置、分流输送装置、导流装置、撑袋装置和定重装袋装置构成。通过多工位装袋实现了高效,通过辊式导流实现了低损伤。通过对该机关键部件的力学分析和导流过程的运动学分析,确定了影响马铃薯损伤和装袋效率的主要因素为导流仓门角度、输送速度和上料量。以导流仓门角度、输送速度和上料量为试验因素,以破皮率、伤薯率和单口装袋效率为试验指标,进行了二次回归正交旋转组合试验,通过Design-Expert 8.0.6软件对试验结果进行方差分析,通过响应面试验分析了试验交互因素对试验指标的影响规律。利用Design-Expert 8.0.6软件优化模块并结合实际工作情况确定各因素最佳取值,在此基础上进行了试验台验证试验,结果表明：当导流仓门角度为45°、输送速度为0.35m/s、上料量为27t/h时,破皮率为1.8％、伤薯率为1.4％、单口装袋效率为12.4t/h,在该参数组合下辊式导流马铃薯定重装袋机破皮率和伤薯率均较低,且装袋效率较高。     

拨辊推送式马铃薯收获机设计与试验

针对杆条输送链式小型马铃薯收获机存在果土分离效果差、明薯率低、破皮率较高等问题,设计了一种拨辊推送式马铃薯收获机。对该收获机推送式输送分离装置的作业机理进行了研究,分析确定了输送分离装置的结构和工作参数。以机组作业速度、拨辊转速、拨辊组提升高度为试验因素,明薯率、破皮率为试验指标进行三因素二次正交旋转组合试验,运用DPS数据处理软件进行回归方程显著性分析,优化得出最佳因素组合为:机组作业速度1.0 m/s,拨辊转速60 r/min,拨辊组提升高度150 mm,明薯率为99.01%,破皮率为1.24%。与普通输送分离装置对比试验结果表明:拨辊推送式马铃薯收获机在提高明薯率方面效果明显,在降低破皮率方面略有改善。     

马铃薯清选机关键工作参数的优化分析

随着马铃薯在世界上种植面积的扩大,与其相关的机械设备也得到了快速发展,从马铃薯播种到收获已经基本实现了机械化,但对马铃薯清选分选设备的效率与质量控制研究尚有欠缺且大部分理论研究仍处于实验室阶段。马铃薯在清选分选过程中接料斗的提升角度、一级分选装置的工作角度及二级清选装置的转速是影响马铃薯清选分选效率和破皮率的主要因素。通过理论计算、试验分析及ANSYS Workbench有限元软件动力学分析,对接料斗的提升角度、一级分选装置的工作角度和二级清选装置转速之间的关系进行优化,确定最佳参数组合,以此提高马铃薯清选分选效率,减少马铃薯破皮率和避免物料堆积现象。     

基于多段分离工艺的马铃薯联合收获机设计与试验

针对马铃薯分段收获人工捡拾工作量大、劳动强度高、收获效率低等问题,在适应种植模式和农艺要求的基础上,设计了一种基于多段分离工艺的马铃薯联合收获机,该机可同时完成双垄双行马铃薯的挖掘、薯土分离、清土除杂和集薯输送等任务。收获机在拖拉机的牵引作用下进行收获作业,其关键零部件包括松土限深调控装置、切土切蔓装置、挖掘装置、摆抖式薯土分离装置、过渡分离装置、清土除杂装置和集薯输送装置等。该收获机采用多段分离工艺,可有效提高薯土分离效率,显著降低含杂率,降低劳动强度。田间试验表明:作业速度分别为3. 17 km/h和4. 16 km/h时,样机的损失率分别为1. 64%和1. 59%,伤薯率分别为1. 72%和1. 48%,破皮率分别为2. 31%和1. 92%,生产率分别为0. 41 hm2/h和0. 54 hm2/h,各项性能指标均达到了作业标准。基于碰撞检测技术获取了收获过程中薯块的动态碰撞信息,在对碰撞特征和薯土混合物运动特点进行分析的基础上,明确了联合收获机易产生较大碰撞加速度的关键位置为:分离筛Ⅰ与分离筛Ⅱ交接处及集薯输送装置的落料端,降低分离筛Ⅰ和分离筛Ⅱ之间的高度差、改善集薯装置末端的缓冲效果,是降低伤薯率和破皮率的有效措施。     

低位铺放双重缓冲马铃薯收获机设计与试验

针对现有马铃薯收获机分离效果不理想、铺放环节防损减损能力弱、伤薯率和破皮率较高等问题,结合国内北方地区马铃薯种植农艺,采用"振动输送分离+双重缓冲减速+低位铺放减损"的薯-土-杂分离工艺,设计了一种低位铺放双重缓冲减损马铃薯收获机,主要由挖掘装置、仿形松土限深装置、低位铺放输送分离装置、2级振动装置、切土切蔓装置、双重缓冲帘、平土压实装置等部分组成。在阐述总体结构及工作原理基础上,建立薯块运动模型,确定关键部件参数。薯土分离阶段分为振动输送分离段和低位铺放缓冲分离段,以在满足高效分离的同时降低破皮率;优化改进后的仿形松土限深轮,作用在薯垄内部薯块上的挤压力相对减小,即达到薯土松离效果的同时降低伤薯率;平土压实装置,可有效避免薯块被挖掘分离后被再次掩埋,利于捡拾且提高明薯率。台架试验利用碰撞检测技术,分析低位铺放环节的碰撞冲击特征,以揭示缓冲帘减损机理。试验结果表明,在收获速度为0. 88、1. 16 m/s时,纯作业时间生产率分别为0. 41、0. 54 hm~2/h,伤薯率分别为1. 03%和0. 84%,破皮率分别为1. 52%和0. 95%,各项性能指标均满足相关标准的要求。     

小型马铃薯残膜挖掘机的设计及试验

为解决现有连杆升运式马铃薯挖掘机靠近挖掘铲的部分易与地面发生碰撞、连杆升运式分离装置在马铃薯输送分离过程中升运速率一样、甘肃全膜双垄沟种植马铃薯地区挖掘机在收获过程中无法分离残膜和秧茎等问题,该文研制一种与四轮拖拉机配套的小型马铃薯残膜挖掘机。为避免机前拥堵,并提高土薯分离效率,该机采用两级的升运链分离装置,通过计算确定两个不同升运角参数;为分离残茎和膜,采用残膜茎秆分离装置。仿真结果表明:小型马铃薯残膜挖掘机输运流畅、分离效果显著,明薯率为97.5%,伤薯率为4.3%、残膜收净率为87%,满足甘肃对马铃薯和地膜的农艺收获要求。     

马铃薯联合收获机环形减损集薯升运装置设计与试验

针对现有马铃薯联合收获机升运输送行程长而导致伤薯率高、破皮率高、机具结构不紧凑等问题,结合北方马铃薯主产区收获模式,设计了一款适用于马铃薯升运作业的环形减损集薯升运装置。在阐述总体结构及工作原理基础上,结合马铃薯运动学模型和碰撞特性分析,得到影响升运效率和薯块损伤的主要因素,通过DEM-MBD耦合构建薯块和装置模型,得到最优参数组合：升运挡板高度为199.21 mm、升运挡板与升运输送带间夹角为75.86°、相邻两升运挡板间距为240.35 mm。台架试验表明：上料量为24 t/h,升运输送带运行速度为0.8、1.0、1.2 m/s时,电子马铃薯采集的碰撞加速度峰值平均值为636.63、593.29、685.63 m/s²,破皮率为1.13%、1.06%、1.21%,碰撞加速度峰值均小于马铃薯临界损伤阈值。田间试验表明：作业速度为0.6、0.7、0.8 m/s时,伤薯率为0.94%、1.06%、1.12%,破皮率为1.09%、1.21%、1.33%,环形减损集薯升运装置运行正常,未出现薯块掉落等现象,各部件配合协调,满足装袋型马铃薯联合收获机高效稳定的作业要求。     

马铃薯二级输送分离装置伤薯试验研究

针对现有马铃薯二级输送分离装置破皮、挤压等伤薯现象严重的问题,对马铃薯输送分离作业机理进行了理论分析,确定了主要影响伤薯性能的作业参数。针对伤薯率等作业指标进行田间二次正交旋转组合试验,通过因素编码、中心化处理和试验结果方差分析,确定了伤薯率和二级输送分离装置倾斜角度、驱动轴转速和垂直距离的影响规律,并判定了显著性因素中影响伤薯率的主次顺序:倾斜角度和转速的交互作用、倾斜角度、垂直距离。田间试验表明:二级输送分离装置伤薯率极大值为1.48%,符合马铃薯收获机质量评价技术规范(NY/T 1130-2006)要求。所获得的试验数据和结论分析可为马铃薯二级输送分离装置的结构改进和参数优化提供参考。     

马铃薯定量装袋装置设计与试验

针对目前国内马铃薯定量装袋机在定量装袋时存在测量不稳定、装袋损伤较大以及装换袋效率低等问题,采用S型拉力传感器原理称量,提高了称量精度和稳定性。在此基础上对定量装袋装置进行了结构设计,通过对定量装袋装置关键部件的分析确定了结构参数,并明确了影响装袋性能的关键因素及取值范围。以输送带速度、引流板角度以及装袋高度为试验因素,以称量合格率、破皮率和伤薯率为试验评价指标,借助软件Design-Expert 10.0.3,采用Design-Behnken进行三因素三水平试验,对试验结果进行方差分析,通过响应面试验分析了各交互因素对试验指标的影响规律,对定量装袋装置的结构以及工作参数进行优化,结合实际工况确定各因素最佳取值,在此基础上进行5次试验台定量装袋试验,验证试验表明,当输送线速度为0.44m/s、引流板角度为62.3°、装袋高度为496.1mm时,其称量合格率为97.32%,破皮率为1.22%,伤薯率为0.94%。对比参数优化后的理论值,实测值与理论值的相对误差分别为1.23%、2.40%、2.17%,表明本定量装袋装置提高了装袋合格率,在提高装换袋效率的同时减少了破皮和伤薯等损伤。     

马铃薯收获机的设计与研制

近年来,尤其是马铃薯主粮化战略提出以后,马铃薯已成为一种广泛种植的粮食作物和经济作物。为此,针对人工收获马铃薯存在的劳动强度大、效率低下、收获成本高等问题,综合考虑新疆马铃薯种植特点及现有马铃薯收获技术,设计研制了一种马铃薯收获机。该机主要由挖掘装置、输送分离装置、集条装置及传动机构等组成,能够一次完成马铃薯的挖掘、输送分离、集条等作业,具有结构简单、性能稳定、工作可靠等特点。田间性能试验结果表明:该机作业速度2.8~4.5km/h,生产率0.25~0.6hm2/h,明薯率≥9 5%,挖净率≥9 8%,破损率3%。     

基于振动挖掘与二次分选的4U-90型番薯收获机设计与试验

针对我国丘陵山地番薯收获作业中存在的现有机型实用性较低、伤薯率高、明薯率较低、多为人工收获等问题,设计一种适用于丘陵山地轻量化番薯收获机。整机结构主要有变速箱、三点悬挂装置、挖掘装置、二次分选装置、升运分离装置等组成。该收获机能做到较高效率挖掘番薯,并在其升运期间振动分离土薯,同时收集升运过程中掉落番薯至二次分选装置并振动分离土薯。在此研究目的的基础上进行样机三维模型建立,并在样机制造完成后进行田间实地试验,记录试验过程中收获机的明薯率、伤薯率、漏薯率等数据,试验数据表明满足番薯收获机工作需求,并以此为以后样机改进提供理论依据与现实基础。     

薯土输送分离机构仿真分析与创新设计

我国是甘薯种植大国,能够进行自动化采收作业的甘薯收获机具备重要地位。甘薯输送分离机构是甘薯收获机中的重要机构,对伤薯率及明薯率有至关重要的影响。通过离散元仿真,从甘薯碰撞损伤和土壤破碎效果两方面进行分析研究,得到最优参数。依此进行样机的设计与制造,并进行田间试验验证仿真结果。依据TRIZ理论,对分级收集机构进行创新设计,解决分级效率差的问题。      

马铃薯收获机输送链仿真分析与参数优化

针对马铃薯收获机收获作业提出的更高要求,对马铃薯收获机输送链进行仿真分析和参数优化。通过分析,马铃薯横切面半径越大,在输送过程中越不稳定,在不发生漏薯的情况下,增加相邻栅条的距离可以提高马铃薯输送的稳定性。基于ADAMS对输送链不同水平夹角下的马铃薯滚动进行分析,马铃薯滚落速度变化与输送链倾角有关,在倾角≤30°时,马铃薯滚落速度能够达到稳定状态而不会继续增加,为马铃薯输送链的设计提供依据。建立马铃薯薯土分离效果与输送装置参数的关系,通过分析和试验的方式设计了主从驱动轮的中心距h为1 500 mm、输送链倾角β为25°、提升高度为634 mm的输送链,能够实现马铃薯的输送分离作业。      

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。     

自动复位运送车的设计

从节能减排,减少燃油插铲设备尾气对工人工作环境污染,努力改善厂房或车间工作环境的基点出发,阐述了利用工序产品自重实现在工序间的转运,同时将工序半成品的重力势能部分地转化存储,待工序半成品运送到位卸下后,释放存储的能量使运送车依靠重力势能自动复位的设计思路和初步设计方案。     

装包卸包型马铃薯联合收获机设计与试验

针对现有马铃薯联合收获机薯土秧杂分离效果差、伤薯破皮严重以及后续清选除杂成本高等问题，采用双筛薯杂分离、拨板摘薯、人工辅助分拣除杂、缓存集薯装包和随重渐降卸包相结合的作业方式，研制了一种装包卸包型马铃薯联合收获机，该机具主要由松土限深装置、挖掘装置、双筛式薯杂分离装置、拨板摘薯装置、人工辅助分拣平台以及集薯装包卸包装置等部分组成。在阐述总体结构和工作原理的基础上，对双筛薯杂分离过程和拨板摘薯过程进行力学分析，明确了马铃薯运动轨迹和碰撞特征；拨板摘薯装置可实现薯秧脱附分离，降低损失率；缓存集薯装包与随重渐降卸包技术，可实现缓存和装包状态自动切换，确保不停机柔性集薯与减损卸包。试验结果表明，当作业速度为3.01、3.95 km/h时，生产率分别为0.39、0.51 hm²/h,伤薯率分别为1.68%和1.44%,破皮率分别为2.05%和1.71%,含杂率分别为1.75%和1.96%,损失率分别为1.56%和1.52%,各项性能指标均满足相关标准要求。     

基于离散元的马铃薯分选装置运行参数优化与试验

在马铃薯输送与分选过程中,针对机械损伤引起表皮破损导致储存时极易腐烂变质的问题。通过对马铃薯的碰撞分析确定马铃薯损伤的影响因素,获取分选装置运行参数的取值范围,并以伤薯率为评估指标,以输送带速度、仿形滚轮移动速度、马铃薯滑落落差为试验因素进行离散元仿真分析的二次正交旋转回归试验,分析各因素对评估指标的影响规律。参数优化结果表明,输送带速度为0.32 m/s,马铃薯滑落落差为103.5 mm,仿形滚轮移动速度为0.49 m/s时,最低伤薯率为1.98%。经试验验证,满足马铃薯收获分选时的国家标准和行业标准需求,可为同类型的马铃薯机械的设计和优化提供技术参考。     

缓坡地饱和情形下土壤溶质流失规律实验研究

对缓坡地在土壤饱和情形下土壤溶质的流失过程进行了室内模拟实验,研究结果表明,在缓坡地,只考虑坡地上方来水对饱和土壤的作用,土壤溶质、水土的流失过程更适合采用幂函数来描述,而且溶质受土壤吸附的特性也影响其流失速率,但并不影响其流失过程的规律性。     

马铃薯收获机结构设计探讨

在参考并研究了国内外典型马铃薯收获机的基础上,结合我国马铃薯种植的实际情况而进行设计,所设计的马铃薯收获机包含输送装置、分离装置、挖掘装置等,输送装置不但能在收获时实现马铃薯输送,而且能使泥土与薯块初步分离,通过振动筛使薯块与泥土进一步分离,从而减轻马铃薯收获的劳动量,提高劳动生产率。     

农业物流运输节点合理布局

合理的农业物流运输节点布局不仅可以提高农业物流运输效率，还可节约农业物流的运输成本。目前，我国的农业物流运输节点布局存在很多不足亟需改正。该文主要根据农业物流运输节点的不足，提出合理的农业物流运输节点布局方法，以期为后续农业物流研究提供一定的理论指导。