全闭合切割式白菜采收器设计与实验

针对白菜手工采收的低效率及现代农业化采收器应用的局限性,设计了一款便携式全闭合切割式白菜采收器,可通过类花瓣刀片的旋转闭合运动实现对白菜根部的切割。首先,结合白菜样品形态特征建立了采收对象物理模型;其次,基于该模型提出了一种全闭合切割式的采收器,对采收器机头进行了设计和运动分析,探讨了采收器机头刀片开闭最大面积与刀片数量、形状关系,在刀片开口直径200mm、机头机构最小传动角40°情况下确定了齿圈最小滑槽、刀片尺寸;然后,运用ADAMS软件对采收器机头运动特性进行仿真分析,结果表明采收器机头尺寸、刀片数量形状设计合理,机头闭合特性符合设计要求;最后,进行白菜采收试验,结果表明:采收器组和手工组的采收效率分别为59.8个/min和19.4个/min,采收效率高于手工采收,且采收效率稳定,具有很好的市场应用前景。     

便携式小浆果采收器

设计了一种便携式小浆果采收器,建立了采收器—果枝系统的运动方程,并对其进行简化、分析,获得果枝位移方程、采收器机体端部横向位移方程,分析确定了操作把手的最佳位置。采收作业时采收器的激振频率在稍高于系统固有频率的范围内进行工作。选择适当的激振频率,机体振动强度较小。选择适当的操作位置可以减小操作者的劳动强度。     

马铃薯组培苗移栽吸附式末端执行器设计与试验

为解决微型薯生产过程中,从组培苗到网棚生产的流程繁琐、劳动强度大的问题,设计了一种工作一次可取5株组培苗的吸附式末端执行器。该吸附式末端执行器在PLC的控制下,完成组培盒与穴盘之间株距的变化;由真空发生器产生的真空,使吸嘴将组培苗吸附;在吸附式末端执行器移至穴盘上方后,切断真空,并由推苗装置将组培苗放置在穴盘孔中,完成组培苗的移栽过程。分析并确定吸嘴的关键参数后,通过仿真分析和单因素试验选择了效果较好的吸嘴类型。为明确穴盘孔直径d、株距调整速度v₁、吹苗正压p₁、苗吸附高度h等因素对移栽效果的影响,以移栽成功率为试验指标进行了正交试验。结果表明：苗吸附高度h对移栽成功率有显著性影响,而穴盘孔直径d、株距调整速度v₁、吹苗正压p₁没有显著性影响;当d=15 mm、v₁=50 mm/s、p₁=1 000 Pa、h=45 mm时,组培苗的移栽成功率最高,为87.98%,吸附式末端执行器的移栽效果最好,移栽效率约为2 087株/h,满足设计要求。     

并联式文丘里管施肥器试验研究

通过对试验数据进行回归计算，归纳出实用的并联式文丘里管施肥器临界流量和肥液抽吸量经验计算公式。     

手持式名优茶嫩梢采摘机械手设计与试验优化

针对名优茶机械化采摘难的问题,根据茶叶采摘农艺要求和手工采摘动作的分析,设计了一种手持式名优茶嫩梢采摘机械手,模拟人手指夹住茶叶并通过提拉进行采摘。通过采摘机械手的运动分析,得到了影响采摘效率的因素磁钢距离、主动手指角速度和主动手指转角的参数变动范围。采用Box-Behnken响应面分析方法,研究影响因素对采摘成功率的交互影响,以采摘成功率为响应值建立二次回归模型,各因素对采摘成功率的影响显著性主次排序为：主动手指角速度、磁钢距离、主动手指转角;运用Design-Expert 11.0软件的优化模块,以采摘成功率为优化目标对各因素进行优化,得到优化参数为：磁钢距离40.04 mm、主动手指转角153.0°、主动手指角速度3.38 rad/s。以优化后的参数进行采摘试验,结果表明采摘成功率为74.3%,3次采摘平均速度为25.2个/min,试验值与预测值的相对误差小于5%,优化模型结果可靠。     

水培奶油生菜采收装置的设计与试验

目前,设施水培生菜的采收主要以人工采收的方式完成,面临劳动强度大、工作枯燥费时等问题。为此,以水培奶油生菜为试验对象,针对水培生菜的种植特点,提出了一种新型的保留生菜部分主根的采收方式。根据采收装置要实现的功能要求,分别从输送定植板机构、切割根部机构、拔取搬运生菜机构和PLC控制系统等进行采收装置的关键零部件设计,并根据总体设计方案完成装置的试制和试验。试验结果表明:装置能顺利完成输送定植板,切割根部的成功率为82%,拔取搬运生菜的成功率为85%,采收效率较人工采收提高近3倍,具有良好的市场前景。     

分体刀具式名优茶采摘末端执行器设计与试验优化

针对名优茶机械化采摘过程中侧芽无法采摘的问题,根据顶芽、侧芽及茶梗的相关参数并结合茶园环境设计了一种末端执行器,利用分体式刀具的刀齿弯曲变形适应茶梗的干扰从而采摘侧芽。通过有限元仿真刀具切割侧芽得到采摘成功率的影响因素为刀齿宽度、刀齿长度及刀具厚度;采用三因素三水平的中心组合设计与响应面分析法研究各因素对采摘成功率的交互影响;以采摘成功率为响应值建立二次回归模型,确定各因素对采摘成功率的影响显著性主次排序为：刀齿长度、刀齿宽度、刀具厚度。以采摘成功率为目标对各试验因素进行优化,得到优化后的刀齿宽度、刀具厚度、刀齿长度分别为2.6、0.9、20.0mm。采用优化后的参数进行茶园采摘试验,结果表明,末端执行器能够有效完成茶叶采摘工作,顶芽、侧芽采摘成功率分别为93%、63%,试验值与预测值的相对误差小于5%,优化模型结果可靠。     

新疆酿酒葡萄振动采收装置设计与试验

酿酒葡萄收获具有季节性强、占用劳动量大等特点,而机械化采收是酿酒葡萄收获的必然趋势。为此,针对新疆酿酒葡萄种植特点及采收作业要求,在测定了酿酒葡萄果蒂连接力的基础上,设计了一种由牵引架、工作部件和驱动部件等组成的酿酒葡萄振动采收装置,确定了其工作参数及关键结构参数,并进行了初步试验。结果表明:采用振动原理开展酿酒葡萄采收作业在技术层面是可行的,装置的研究为酿酒葡萄收获机的研制提供一定的理论与技术基础。     

振摇枸杞采收机设计与试验

目前我国枸杞采收仍然以人工采收为主,但人工采收存在效率低、成本高等问题。为此,根据枸杞挂果枝条的生长特性,分析了枸杞果实果柄机械分离的条件,建立了果实脱落的动力学模型,设计了一种振摇枸杞采收机,并通过求解模型得出影响果实脱落的3个参数:振摇频率、振幅和指排间距。利用ADAMS对简化后的模型进行动力学仿真分析,通过检测果实果柄惯性力的变化,确定了参数的取值范围。将采净率、采青率和损伤率作为采收效果评价指标,设置不同的参数进行正交试验,得出最佳参数组合为:振摇频率12 Hz、振幅40 mm和指排间距100 mm,在该条件下振摇枸杞采收机的采净率为93.52%,采青率为5.72%,损伤率为2.54%,满足对枸杞采收的质量要求,采收效率为485 g/min,是人工采摘效率的5.5倍。     

机械振动式林果采收机的设计与试验研究

针对新疆红枣、沙枣、核桃和杏等特色林果人工采收效率低、劳动强度大和生产成本高的生产实际,设计了一种振动式林果采收机,重点解决了偏心振动、液压控制、机具与拖拉机挂接等问题.经性能试验和测试表明,所研制的振动式林果采收机具有液压操作便利、整机工作稳定可靠、偏心振动频率高、振幅小、采净率高且不伤树等显著特点,达到了预期设计目标.     

履带自走式分拣型马铃薯收获机设计与试验

丘陵山区和小地块是国内马铃薯的主要种植区域,针对这类地形的马铃薯机械化收获技术与装备匮乏的瓶颈问题,并结合马铃薯种植农艺和收获需求,采用自动对行挖掘-薯土分离-人工辅助捡拾相结合的马铃薯机械化单行收获方案,设计了一种履带自走式分拣型马铃薯收获机。该机主要由履带式底盘、自动对行挖掘装置、分离装置及分拣装置等关键部件组成,具有附着力大、高频低幅振动碎土、自动对行挖掘、人工辅助分拣和液压驱动模式等技术优势。在阐述总体结构及工作原理的基础上,结合马铃薯运动学模型和碰撞特性分析,确定了分离筛倾角为30°,分离筛末端与分拣筛始端之间的跌落高度为120mm等关键部件的结构参数和运行参数。由于采用人工辅助分拣的集薯方式,减少了薯块跌落与翻滚次数,缩短了马铃薯的分离行程。田间试验结果表明：样机作业速度为1.0、1.2km/h,分离筛运行速度分别为0.61、0.72m/s,分拣筛运行速度分别为0.42、0.50m/s时,生产率分别为0.10、0.12hm2/h;利用电子马铃薯采集的碰撞加速度平均值分别为51.02g、51.85g,碰撞加速度峰值均小于马铃薯临界损伤阈值,没有出现薯块漏捡和薯块表皮破损情况,收获效果良好,各项性能指标均满足相关标准的要求,研究可为马铃薯收获机分离分拣装袋工艺和马铃薯收获机的结构优化改进提供参考。     

分段式大蒜收获机的设计

针对目前大蒜机械化收获率低、收获成本高、人工收获质量差等问题,研发了一款高效率、适应性强的大蒜收获机。主要研究包括:扶禾装置研究与设计、挖掘装置研究与设计、限深装置研究与设计、输送装置研究与设计等装置。并经过机器性能试验,相关性能参数符合国家标准对于大蒜收获机的要求。     

切断式甘蔗联合收获机的试验与分析

为了探索窄行距的甘蔗收获,对引进的凯斯4000型切断式甘蔗联合收获机作业性能和收获机组系统的性能进行了测试,分别测定甘蔗破头率、损失率、含杂率、油耗和生产效率,并针对凯斯7000与凯斯4000进行了对比试验。结果表明:引进的凯斯4000型甘蔗联合收获机适应窄行距作业,符合农户的作业要求。其破头率为7.45%、损失率为11.68%、含杂率为8.46%、油耗为2.23 L/t、生产效率为15.46 t/h。     

马铃薯收获机辊组式薯土分离装置设计与试验

针对目前传统马铃薯收获机分离装置存在伤薯率高、去土率低以及分离装置结构形式单一且调节不便的问题,设计了一款由聚氨酯材料构成的左右螺旋对称式去土辊与可调节式光辊交替排列组合的马铃薯收获机辊组式输送分离装置。通过针对机体结构的动力学分析、薯土分离的耦合机理分析和去土过程马铃薯之间碰撞离散分析,确定了影响马铃薯收获机辊组式输送分离装置伤薯率和去土率的关键因素,并对其进行试验,以伤薯率和去土率为试验指标,以去土辊和光辊间距和转速、输送分离装置倾斜角为试验因素,根据正交试验结果建立数学回归模型并进行响应面分析和参数化分析,确定当去土辊与光辊间距为16.5 mm、去土辊转速为100 r/min、光辊转速为100 r/min、分离装置倾斜角为8°时,伤薯率为0.64%,去土率为97.1%。与传统马铃薯收获机分离装置相比,伤薯率下降0.12个百分点,去土率上升2.6个百分点,该装置能更好地满足输送分离要求。     

跨式油茶果收获机履带底盘行走液压系统设计与试验

跨式油茶果收获机在丘陵山地作业时需要较大的牵引力,且要求行走平稳。本文基于机液联合仿真技术对跨式油茶果收获机底盘行走液压系统进行设计,以达到动力匹配及行走性能较优的目的。在RecurDyn软件中建立了跨式收获机履带底盘虚拟样机模型,采用谐波叠加法构建了B级路面谱,仿真分析了跨式履带底盘直线行驶和差速转向的动力学特性。通过AMESim与RecurDyn软件对收获机行走系统进行机液联合仿真,研究底盘在直线行驶与差速转向工况时行走马达液压特性。研制了全液压驱动的跨式油茶果收获机,进行了地面直线行驶与差速转向测试,结果表明：底盘直线行驶偏移率为1.7%;直线行驶时,行走马达流量稳定在23 L/min,压力稳定在1.5 MPa;差速转向时,行走马达流量稳定在22 L/min,压力在2～12 MPa范围内波动,验证了跨式履带底盘行走液压系统的稳定性。     

油莎豆联合收获机合页筛片式升运装置设计与试验

针对油莎豆机械化收获过程中升运振动装置除杂效果不明显,导致油莎豆与土壤杂质等分离不彻底,漏土率较低,伤果率较高的问题,以及在升运输送过程中存在土壤堵塞、回带等问题,结合油莎豆果-土-秧团聚体特性,设计了一种合页筛片式升运装置,通过筛片折弯部分增大筛孔面积,对团聚体提供与链筛运动方向相同的推力,使合页式升运装置提高漏土效率且有效避免了回带现象。对其倾角和固定位置进行了分析和设计,运用EDEM进行仿真试验,以油莎豆链筛线速度、链筛板折弯高度、链筛振动频率为试验因素,以油莎豆团聚体漏土率和伤果率为试验指标,通过三因素三水平正交仿真试验,最终得到输送筛片最佳结构参数组合为：链筛线速度1.151m/s、折弯高度27.779mm、振频9.561Hz,此时升运装置漏土率为96.524%、伤果率为2.439%。田间验证试验结果表明:当链筛线速度为1.2m/s、折弯高度为28mm、振频为9.5Hz时,合页式升运装置平均漏土率为96.05%,平均伤果率为2.38%,与仿真试验所测结果基本一致,满足油莎豆升运链筛工作要求。     

青贮饲料收获机实体设计与试验

基于Pro/E软件,将锯齿双圆盘切割器、强制输送喂入装置和刀盘式揉搓切碎器有机地组合,建立了4QR型青贮揉搓饲料收获机的虚拟装配模型,并根据实际装配尺寸研制出试验样机.在室内台架试验的基础上,分析了刀盘式揉搓切碎器的结构参数及运动参数对切碎性能的影响,确定了合理的工作参数.经性能测试与生产试验证明,4QR型青贮饲料收获机符合设计要求,切碎青贮饲料质量好,生产效率高.     

立辊式玉米收获机割台间隙夹持输送装置设计与试验

针对立辊式玉米收获机割台夹持输送装置存在夹持均匀性和稳定性差,故障率高等问题,设计了一种结构简单、输送效果好、可靠性高的间隙定位夹持输送装置。提出了玉米植株间隙定位夹持输送方式,分析了间隙夹持定位输送装置主要结构与运动参数的设计方法;通过正交试验确定了影响夹持输送质量的3个主次因素依次为输送轨道间隙、夹持输送链速度和夹持输送链长度;确定A2B3C3为较优组合,即夹持输送链长度为130 cm、输送轨道间隙为3.1 cm、夹持输送链速度为4.5 m/s;在该条件下喂入姿态成功率为92.5%、断茎率为0.25%,输送过程稳定可靠,不存在堵塞问题,满足立辊式玉米收获机的作业要求。     

龙门式电驱动油菜薹收获机设计与试验

针对油菜薹机械化收获装备匮乏的问题,设计了一种龙门式电驱动油菜薹收获机,实现油菜薹切割、夹抛、输送、收集、跨厢面遥控自走功能。阐述了收获机整机设计方案,设计了立式回转夹抛切割装置,确定了分禾器、割刀和夹抛辊结构参数;通过割台夹抛过程力学与运动学分析,明确了油菜薹切割、夹抛输送作业影响因素,确定了割刀、夹抛辊结构和运动学要求;搭建油菜薹收获试验台,以切割效果、输送效果为评价指标开展单因素试验和正交试验,结果表明当割刀转速为234r/min、夹抛辊转速为120r/min、喂入速度（机具前进速度）为0.56m/s时综合收获效果最佳。田间收获验证试验表明,设计的收获机作业效率可达到0.41hm2/h,综合切割效果为95.6%,综合输送效果为95.2%,满足油菜薹收获要求。该研究可为油菜薹机械化收获装备的结构设计优化提供参考。