谷子茎秆切割力学特性试验与分析

为减小谷子茎秆切割力、降低切割功耗,设计了茎秆往复式切割试验台,对谷子茎秆进行不同收获时间、茎秆部位、切割器组合形式、切割倾角、刀片斜角、平均切割速度和茎秆喂入速度的单因素切割试验,并在单因素试验基础上对平均切割速度、切割倾角和刀片斜角3个因素进行响应面试验。单因素试验结果表明:收获期茎秆极限切应力、单位面积切割功耗随含水率的增大而减小;基部起茎秆极限切应力、单位面积切割功耗总体上随茎秆高度的增加而减小,茎秆茎节极限切应力、单位面积切割功耗较茎秆节间大;茎秆双支撑切割形式较单支撑切割形式极限切应力、单位面积切割功耗小;切割倾角0°～20°时,茎秆极限切应力、单位面积切割功耗随切割倾角的增大先减小后增大;刀片斜角0°～48°时,茎秆极限切应力随刀片斜角的增大而减小,而单位面积切割功耗先减小后增大;平均切割速度0. 5～1. 5 m/s时,茎秆极限切应力、单位面积切割功耗随平均切割速度的增大呈先减小后平稳变化的趋势;茎秆喂入速度对切割力学特性无显著影响。响应面试验结果表明:试验因素对茎秆极限切应力、单位面积切割功耗影响的主次顺序为平均切割速度、刀片斜角、切割倾角,且最优切割参数为:平均切割速度1. 19 m/s、切割倾角7. 2°、刀片斜角36. 4°,最优参数下茎秆极限切应力和单位面积切割功耗分别为2. 88 MPa、22. 38 m J/mm~2,验证试验值与预测值相对误差不超过3. 5%。刀片斜角对比试验表明:刀片斜角36. 4°较30°(标准Ⅱ型动刀)切割谷子茎秆时,茎秆极限切应力、单位面积切割功耗分别减小了6. 6%、3. 9%。     

甘蔗茎秆切割机理研究

甘蔗是我国主要经济作物之一,甘蔗收获机割茬不齐、破头率高、切割损失大,严重地影响了甘蔗收获机的性能和推广应用.为此,综述了国内外在甘蔗茎秆物理力学特性、切割器、刀片及切割理论等方面的研究成果,提出了结合甘蔗茎秆材料特点和物理力学特性来研究其切割机理,将更具有科学性.结果表明,计算机仿真技术是研究甘蔗茎秆切割机理的有效手段.     

玉米收获机茎秆切割铺放装置的设计与试验

随着畜牧业和工业的发展,农作物秸秆作为重要的饲料与工业原料,其需求越来越多,玉米秸秆的回收利用更是受到人们的广泛关注。为此,设计了一种新型的玉米收获机茎秆切割铺放装置,能够实现玉米茎秆的切割、压整和铺放。经田间试验证明,该装置效果良好,切断的茎秆能够满足打捆要求。     

前驱苜蓿刈割压扁机切割装置设计与分析

针对苜蓿刈割压扁机在作业过程中出现的收获质量低、漏割率高、割茬高度不一致等问题,基于苜蓿收获要求,设计了一种前驱苜蓿刈割压扁机的切割装置。对其核心作业部件完成理论设计并确定相关结构和参数,对割刀进行运动学和动力学分析,并基于ADAMS软件对切割器在复杂路面的工作性能进行仿真。研究结果显示:刀盘转速为1800r/min和割刀数量为8片时,能够确保刈割作业不发生漏割现象;切割扭矩主要取决于刀盘转速和割刀刃长;所设计的切割器在复杂路面作业具备良好的通过性,可以保证割茬高度一致。研究成果可为苜蓿刈割压扁机的设计与优化提供参考。     

柠条收获机圆盘锯式切割系统动力学仿真与参数优化

根据圆盘锯式切割系统的各部件的尺寸参数、柠条参数,在三维实体建模软件UG中建立单组切割部件和切割对象柠条的简化模型,导入动力学分析软件ADAMS中,对对象进行柔性体替换,进行刚柔耦合动力学特性分析。以切割锯盘的直径、厚度和切割部件的转速为影响因素,选取切割系统与柠条的作用力在各向的分力为评价指标表征柠条平茬效率,对影响平茬效率和功率的参数进行了三因素三水平的虚拟正交试验,得到各指标的响应面回归方程,并通过田间试验进行验证及对比分析。结果表明,当切割锯盘直径为400 mm,切割锯盘厚度为5 mm,切割部件转速为1500 r/min时,单组切割部件的切割功率为12.32 kW,柠条收获机的平茬效果最好。     

玉米收获机割台砍劈式茎秆粉碎装置设计与试验

在保证玉米秸秆粉碎长度合格率的前提下,为了增加茎秆的破碎程度、加快秸秆还田后的分解速率,基于玉米茎秆的力学特性,设计了一种可以安装在玉米收获机割台下方的茎秆粉碎装置。通过理论分析得到影响粉碎效果的作业参数和结构参数,选取茎秆粉碎装置的刀轴转速、安装角、刀尖倾角为试验因素,以秸秆粉碎长度合格率和秸秆破碎率作为评价指标,进行了单因素及二次正交旋转组合试验。采用响应曲面法对试验结果进行分析,运用Design-Expert软件的多目标优化算法进行参数优化。结果表明:各因素对秸秆粉碎长度合格率的影响程度由大到小依次为:刀轴转速、刀尖倾角、安装角,各因素对秸秆破碎率的影响程度由大到小依次为:刀轴转速、安装角、刀尖倾角;该装置最优参数组合为:刀轴转速1 090 r/min、安装角41°、刀尖倾角83°。田间验证试验表明,秸秆粉碎长度合格率和秸秆破碎率分别达到90.21%和85.78%,远高于目前甩刀式茎秆粉碎装置的作业效果。     

芦蒿有序收获机切割器动力学仿真与试验

切割器作为芦蒿收获机的重要工作部件,其切割性能直接影响作物的收获质量和后续输送效果。采用虚拟样机设计方法,对自走式芦蒿有序收获机中往复式切割器的结构参数和芦蒿茎秆的物理参数进行研究,建立了切割部件的三维实体模型和茎秆的柔性简化模型,并进行刚柔耦合动力学仿真分析。以切割系统的切割速度vg、切割角度α和前进速度vm为影响因素,选取切割器对茎秆切割力F和重割率γ为评价指标,设计了三因素三水平虚拟正交试验,运用统计学软件进行响应面回归分析和方差分析,并进行田间试验验证。结果表明,响应面模型(RSM)优化组合vg=1.6 m/s,α=15°,vm=1.0 m/s时,F、γ明显降低,割茬质量最好,与试验结果相比,切割力误差小于10.9%、重割率误差小于11.3%。分析结果验证了预测模型的有效性和准确性,表明所设计的往复式切割器满足对芦蒿的有序收获要求。     

电动叶菜多功能采收机切割机构设计与仿真优化

针对绿叶菜收获拟采用双动刀往复式切割器进行结构设计,并基于切割图进行切割器性能优化。通过分析切割图中一次切割区、重割区和漏割区对切割性能的影响,确定漏割区面积为0、重割率最小时割刀切割性能达到最优,以此为依据对切割器进行优化设计。针对现有切割图绘制与分析方法不能同时兼顾高精度和易操作的问题,综合运用SolidWorks和Adams软件进行切割图绘制,并使用Image-Pro Plus软件获取图中数据对切割图定量分析与评价。针对现有切割图评价指标不能显著反映刀片尺寸参数和割刀运动参数共同影响切割性能变化问题,提出以漏割距离、重割率为评价指标来反映三区域的变化,并以此为目标值,基于现有刀片尺寸参数优化其切割性能。研究提出采用切割图绘制、分析、评价方法进一步优化切割性能,分析割刀尺寸参数(刀片前宽、刀片高度、刀片节距)和切割器运动参数(切割速比)对漏割距离和重割率的影响,采用Box-Behnken中心组合试验设计理论进行四因素三水平仿真试验。试验结果表明,刀片前宽、刀片高度、刀片节距、切割速比对漏割距离和重割率均有显著影响。参数优化结果：当刀片前宽为5 mm、刀片高度为32 mm、刀片节距为...     

整杆式巨菌草双圆盘切割装置动力学研究与参数优化

巨菌草收获机切割器的模型与工作参数直接影响到收割能耗与质量。基于虚拟样机设计技术与切割仿真理论,利用ugnx1847参数化建立整杆式巨菌草双圆盘切割器三维实体模型及巨菌草物理模型,在adams/view模块中将巨菌草茎秆柔性化,导入adams中完成虚拟样机设计并进行刚柔耦合动力学仿真分析,试验验证虚拟样机设计及仿真的正确性。以刀盘倾角、刀片刃角、刀盘转速为影响因素,切割茎秆的切割力为评价指标表征切割损耗,对影响切割力与切割损耗的因素设计三因素三水平虚拟正交试验,运用统计学软件进行响应面回归分析和方差分析。结果表明：切割器转速为480 r/min,刀片刃角为25°,刀盘倾斜角为2°时,切割力为最低水平266 N,切割损耗有效降低,为巨菌草切割器关键部位的优化设计提供理论和试验依据。     

鲜食葡萄袋中袋包装装置设计与试验

为解决鲜食葡萄采摘、收集和运输过程中的损伤问题,设计了鲜食葡萄袋中袋包装装置,采摘作业时与机械臂协同工作,通过袋中袋包装避免损伤,包装完成后葡萄可直接落入收集筐,提高鲜食葡萄机械采收效率。首先,基于葡萄表面硬度、质量损失率、表面破裂指数和穿刺破裂力等损伤指标,确定袋中袋包装装置最佳充气气压为4kPa,通过撑袋过程袋中袋受力分析与袋口形状分析,确定吸盘直径、撑袋距离和同侧吸盘距离为30、125、95mm;然后,建立葡萄果实图像大小与充气时间关系模型,自动调节充气时间,保证不同大小的葡萄在充气包装完毕后都能达到最优的保护效果。最后,以巨峰葡萄为试验对象,试验结果表明无损收集成功率为95%,平均包装时长为28.4s,最大气压偏差为0.2kPa,平均气压偏差率为1.1%,平均损伤破裂率为1.5%,平均脱粒率为0.2%,包装效率为126串/h。袋中袋包装装置作业性能稳定,鲜食葡萄无损包装成功率高,避免了损伤,确保了新鲜度,提高了采摘收集效率。     

可降解穴盘切割刀具优化设计与有限元分析

针对现有的穴盘苗全自动移栽机分苗装置中刀具对可降解穴盘切割效果较差的问题,对分苗装置中的刀具进行优化.运用Soildworks软件分别建立24齿单、双刃圆盘切刀,36齿单、双刃圆盘切刀,48齿单、双刃圆盘切刀的三维模型,运用ANSYS软件对六种圆盘切刀进行有限元静强度分析.仿真结果表明:24齿双刃圆盘切刀切割可降解盘过...     

仿生香蕉秸秆粉碎装置关键部件作业参数优化与试验

目前用于香蕉秸秆粉碎的刀具在使用过程中存在刀具磨损量大、刀具易断裂、刀具适应性差等问题。结合香蕉秸秆含水量高、纤维含量丰富等物理特性,基于仿生学原理,通过狼爪获取灵感,获取仿狼爪轮廓曲线刀刃曲线方程,加工出一种仿生式减阻型秸秆粉碎刀,并设计香蕉秸秆粉碎刀轴。运用中心组合试验设计理论对秸秆还田机作业关键参数还田机前进速度、刀轴转速、刀片厚度进行研究,采用二次正交旋转组合设计试验方法并用Design-Expert进行数据处理,建立秸秆粉碎合格率的回归数学模型并进行方差分析。分析得出影响秸秆粉碎合格率的显著性顺序由大到小为刀轴转速、刀片厚度、还田机前进速度。通过响应曲面法得出最优作业参数组合为:还田机前进速度为4.72 km/h、刀轴转速为1 626.67 r/min、刀片厚度为9.84 mm,此时,香蕉秸秆粉碎合格率为97.28%。在最优参数组合的情况下,实际秸秆粉碎合格率为96.94%。通过与直型粉碎刀进行对比试验,秸秆粉碎合格率提高2.34个百分点。该研究为提高香蕉秸秆粉碎还田机作业质量提供参考。     

旋耕式棉花封土机的优化与试验

为进一步研究旋耕式棉花封土机作业参数对其取土量的影响,进而找出满足要求的最优作业参数组合。以旋耕式棉花封土机作业速度、刀轴转速、旋耕刀入土深度、单个刀盘旋耕刀数量为试验因素,封土带截面面积为响应值,进行二次旋转正交组合试验,构建各因素与封土带截面面积之间的数学模型,并结合响应曲面对各因素交互作用进行分析,选出最优作业参数组合:作业速度0.9 m/s,刀轴转速170 r/min,旋耕刀入土深度90 mm,单刀盘旋耕刀数量8把。田间验证试验表明,作业速度0.9 m/s,刀轴转速170 r/min,旋耕刀入土深度90 mm,单刀盘旋耕刀数量8把,此组合工作效率最高,且封土带截面面积平均值为9 844.39 mm²,较优化前有显著提升;表明该装置作业参数的优化计算准确可靠。     

拉茎辊式油葵割台的参数优化及试验

为有效提高油葵割台的收获性能,针对目前油葵割台装置工作效率低、丢盘及损失率较高等问题,结合油葵种植特点,设计了一种拉茎辊式油葵割台.首先,阐述了机具的整体结构和工作原理;然后,根据理论分析及前期试验确定以前进速度、拉茎辊转速、分禾器倾角为试验因素,油葵籽粒损失率为目标值,利用Design-expert数据处理软件对其目...     

基于离散元法的立式旋耕刀工作参数分析与优化#br##br#

为探究立式旋耕刀作业参数对其受力情况及碎土效果的影响,建立立式旋耕刀作业的离散元模型,并对其所受阻力、扭矩的变化规律进行分析;通过设计正交试验,得到立式旋耕刀工作参数对其阻力、扭矩、作业功率及碎土率的影响,并建立相应的预测模型。通过响应面分析和预测模型对立式旋耕刀作业功率和碎土率进行参数优化,得到最佳工作参数为：前进速度1.2 m/s,刀具转速307.141 r/min,耕深25 cm,模型预测立式旋耕刀作业功率为7.042 kW,碎土率为8085%。将最佳工作参数代入仿真试验,对比试验数据得到功率的模型预测值与仿真值间的相对误差为3.97%,碎土率的相对误差为3.45%,验证了预测模型的可用性。     

鲜食大豆收获机弹齿滚筒式采摘装置设计与试验

针对鲜食大豆采收劳动强度大,人工采摘效率低,缺少相应收获机械装备等问题,结合鲜食大豆种植模式和采摘期植株物理特性,设计了一种弹齿滚筒式鲜食大豆采摘装置。阐述了弹齿滚筒采摘装置的工作原理,对采摘过程中的豆荚进行运动学分析,并对装置关键部件进行了参数设计和结构优化,确定了影响作业效果的因素。通过单因素预试验确定了关键参数的范围,以前进速度、滚筒转速、割台高度为试验因素,以掉落率、挂枝率、破损率为试验指标进行三因素五水平二次正交旋转中心组合试验,建立了试验因素与试验指标间的数学模型,并分析了各因素对试验指标的影响。对模型进行粒子群算法优化,预测最优参数组合为：前进速度0.43m/s、滚筒转速245r/min、割台高度4cm,对应的掉落率、挂枝率和破损率的预测值分别为10.6%、4.4%、5.6%。对最优参数组合进行田间验证试验,结果为掉落率11.8%,挂枝率4.0%,破损率6.1%,试验结果与理论预测值的相对误差均不高于10.1%。方差分析表明各评价指标的实际值和预测值之间不具有显著性差异。研究结果可为鲜食大豆采摘装置设计提供参考。     

细长果蔬采摘软体气动抓手设计与参数优化

为实现细长果蔬的无损采摘,设计一种充气呈螺旋运动的软体气动抓手.对该抓手进行有限元静力学仿真分析,采用3因素3水平的中心组合设计与响应面分析方法,研究各因素对软体气动抓手螺旋特性的交互影响.以软体气动抓手的螺旋直径和螺距为响应值,分别建立二次回归模型,得到模型的决定系数分别为0.9987和0.9351,各因素对螺旋直径...     

果园多风道喷雾机送风系统设计优化与试验

针对果园多风道喷雾机内部气流分布不均导致由出风口吹出的气流紊乱、影响使雾滴在果树冠层上均匀沉积的问题,对多风道喷雾机内部导流板长度参数进行了优化。应用计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）技术,基于Star-CCM+软件对喷雾机送风系统内部气流进行了模拟分析,得到出风口1~6的风速在不同导流板长度的标准差分别为0.7468、0.6776、1.4441、5.1305、4.5768和0.8209。对风速标准差较大的出风口3、出风口4、出风口5进行响应面分析,最终确定导流板1长度200.00 mm、导流板2长度60.00 mm、导流板3长度50.00 mm为最优参数组合。在最优组合参数下,计算得到对称出风口3和出风口6的风速值分别为39.135和41.320 m/s,相对偏差为5.58%;出风口4和出风口5的风速值分别为33.022和34.328 m/s,相对偏差为3.95%,符合设计要求。室内风速试验结果表明,在距离喷雾机出风口1.25 m处,风场风速由上层到下层逐渐增大,实现风场按果树冠层形状分布,喷雾机左右两侧风场对称分布,气流分布均匀。果园多风道喷雾机设计满足要求,可为同类设计提供参考。