4UM-640型振动式马铃薯挖掘机的设计与试验

为适应甘肃省马铃薯种植地块小、坡地多的现状,提高马铃薯机械化收获水平,通过对各关键作业部件进行理论分析与设计选型,研制出了一种携有偏心摇臂结构振动挖掘装置,挖掘深度可调节且与手扶拖拉机相配套的4UM-640型振动式马铃薯挖掘机。田间试验表明：该挖掘机收获作业时掘薯、输运顺畅,减阻碎土、土薯分离效果明显,伤薯率为3.6%,损失率为4.1%,明薯率为97.1%,达到了马铃薯机械化收获的相关技术要求。     

马铃薯挖掘机输送分离部件参数优化与试验分析

针对马铃薯挖掘机输送分离部件伤薯率高和土薯分离率低的问题,采用正交试验对抖动轮振幅、升运链线速度与升运链倾角进行探讨研究。在利用试验结果的基础上做出方差分析,得出影响输送分离部件工作性能的因素主次,进一步优化组合部件参数,设计出适应性强、工作可靠的马铃薯挖掘机。实验结果表明:抖动轮振幅为10 mm、升运链线速度为1.3 m·s^-1、升运链倾角为21°时马铃薯挖掘机土壤分离效果良好,伤薯率≤4%。     

大挖深菊芋收获机设计与试验

针对菊芋收获作业要求,研制了大挖深菊芋收获机。该机由外倾整体式条形挖掘铲、两级抖动链式输送分离器及机架、地轮构成,可一次性完成菊芋挖掘、芋土分离、输送、铺放。田间试验表明：该机能在250~500 mm挖掘深度,初霜冻、菊芋团块根系发达地块,克服冻土块、砾石卡塞导致的土壤拥堵,实现持续稳定作业; 对菊芋收获质量好,芋土分离效果良好,损失率、伤薯率、含杂率分别小于1.75%、4.8%、4.5%, 满足菊芋收获作业要求。     

振动分离式根茎类中药材收获机设计与试验

根茎类中药材收获机使用固定式挖掘铲收获时挖掘阻力大、挖掘深度不足、碎土能力差、功率损耗严重,针对上述问题设计一种振动挖掘分离根茎类中药材收获机。该机采用偏心轮构成的振动挖掘装置、一级药土分离装置、振动式二级药土分离装置等结构,实现根茎类药材的挖掘、分离、输送。对关键部件进行设计分析与仿真,并进行了田间试验。仿真试验表明：挖掘铲入土性能好,挖掘时对根茎挖抛的最大位移量为165 mm;输送分离装置能彻底分离根茎和土壤。田间试验表明：该收获机挖净率为95.14%,伤损率为1.24%,挖掘深度均值为400 mm,不低于设计的最小值。作业期间整机运行平稳,作业指标符合根茎类中药材收获标准,满足根茎类中药材机械化收获要求,可以作为振动分离式根茎类中药材收获机使用。     

甩刀式马铃薯杀秧机的设计与试验

针对马铃薯收获机在收获时薯秧缠绕,影响机械化作业的问题,设计了甩刀式马铃薯杀秧机。对关键部件甩刀的形状、数量、排列和运动进行了理论分析,确定了其结构及主要参数,对样机进行了田间试验。以甩刀的转速、机具前进速度及刀片类型为因素,以茎秧漏打率和功耗为试验指标进行了正交试验,田间试验表明,甩刀式马铃薯杀秧机的最佳工作参数为：甩刀转速1 700 r·min^-1、甩刀刀片类型Y型、机具前进速度3.8 km·h^-1 。该机工作性能稳定,茎秧漏打率为1%,达到了技术规范设计要求和生产农艺要求。     

一种小型马铃薯捡拾机的研制与试验

目前国内应用较为普遍的马铃薯挖掘机将薯块挖掘条铺后需人工捡拾,工作效率低、劳动强度大。针对以上问题,设计了一种与30 k W拖拉机配套的小型马铃薯捡拾机。该机主要由捡拾装置、薯土分离装置、薯块升运装置、薯块收集装置等几部分组成,制作了样机并进行了田间试验。试验表明:该机薯土分离彻底,机组纯工作小时生产率为0.35~0.38 hm~2·h~(-1),平均伤薯率为4.4%,漏薯率为2.1%,含杂率为6.3%。     

4LZY-7型全喂入油菜联合收获机的设计与试验

为解决西北地区油菜机械化收获中存在损失率高、作业效率低等问题,设计并试制了一种可一次性完成收割、脱粒、分离、清选、入仓等一体化作业的4LZY-7型全喂入油菜联合收获机。结合现有稻麦联合收获机,并针对油菜的生物特性及其收获时的农艺要求,对样机核心部件的作业机理进行了分析,并对样机关键部件进行了设计,确定了割台系统、脱粒系统和清选系统的工作参数。田间试验结果表明,当作业速度在0.8~1.2 m·s^-1之间,拨禾轮线速度在1.4~1.8 m·s^-1之间,即速比取1.5~2.25时割台损失率为2.35%;脱粒滚筒的圆周速度在15~20 m·s^-1之间,脱粒间隙为20 mm时,滚筒的脱净率大于96.9%;风机出口处风速为4.07 m·s^-1,筛面倾斜角度为16±2°时,筛出物菜籽含量为0.11%,粮仓含杂率为2.83%。即整机损失率最高为3.95%,粮仓含杂率最高为2.83%,机械破碎率最高为0.2%。各项试验指标均符合国家和行业标准要求,试验结果满足设计和实际作业要求。     

4U-1400型马铃薯联合收获机的设计

针对国内马铃薯收获依靠人工或小型挖掘机效率低、劳动强度大等问题,设计了4U-1400型马铃薯联合收获机。收获机主要由挖掘装置、土薯分离装置、茎秆分离装置、垂直提升装置、装袋装置、传动系统、机架以及行走装置等部分组成,结构紧凑。通过运动学分析和试验,确定了各装置的关键参数。运用Solidworks软件绘制虚拟样机,进行模型验证,各零部件之间不存在干涉现象。该机可一次性完成2行马铃薯的挖掘、土薯分离、薯秧、杂草和残膜分离、垂直提升以及装袋等工序,克服了马铃薯收获机装袋技术难题,提高了生产效率。     

马铃薯仿生挖掘铲减阻性能研究

据蝼蛄前足胫节爪趾第1趾的体视显微镜照片设计了马铃薯挖掘机挖掘铲铲片。为对仿生铲片减阻及碎土性能进行研究,基于离散单元法进行仿生铲片挖掘土壤数值模拟过程。为突出仿生铲片良好的挖掘性能,在同等条件下与普通铲片进行仿真结果对比。结果表明:仿生铲片较普通铲片前进阻力减小了11.36%,垂直方向减小了17.65%;对比两种铲片挖掘土壤后土壤颗粒黏结数可知:仿生铲片对土壤颗粒间黏结力的破坏率比普通铲片高2.68%。仿生挖掘铲能将升运的土壤剪切破碎,逐步减小水平和垂直方向阻力,具有较好的应用前景。     

基于ADAMS的4UD-600型马铃薯挖掘机振动机构的参数优化设计

跟据振动减阻机理,对4UD －600型马铃薯挖掘机振动机构进行改进设计。在 ADAMS 软件中建立了4UD －600型马铃薯挖掘机振动机构的参数化模型,通过分析物料在分离筛筛面上的相对运动,在保证较高筛选效率的前提下,以生产率最高为优化目标对机构进行了优化设计,得到了机构最优参数组合：曲柄 LOA ＝5．5 mm ,摆臂LBD ＝570 mm ,主筛摆连杆 LEF ＝110 mm ,连杆 LJK ＝160 mm ,曲柄转速 nOA ＝4666°?s －1。优化后物料沿筛面的平均移动速度从0．089 m?s －1提高到0．122 m?s －1 ,挖掘机生产率显著提高,理论的正确性在后续的实际改进设计中已得到验证。     

马铃薯仿生挖掘铲片的设计与仿真

据蝼蛄前足胫节爪趾第1趾的体视显微镜照片设计了马铃薯挖掘机挖掘铲铲片,为马铃薯挖掘机提供了一种减阻效率较高的挖掘铲。应用AutoCAD软件获取爪趾外侧曲线和内侧曲线的轮廓点,并将点坐标值数据使用LIST命令导出,并借助EXCEL软件多项式拟合法对爪趾的侧面轮廓线进行拟合,在拟合多项式的基础上在Solidworks软件中进行仿生铲片的建模,最后应用LS-DYNA软件仿真模拟普通铲片与仿生铲片挖削土壤的过程,并测定两种铲片的土壤阻力。仿真结果表明,仿生铲片较普通铲片土壤阻力减小近61%。所设计的仿生挖掘铲片为马铃薯挖掘机挖掘铲减阻技术要求提供了一种解决思路,且结构新颖。     

单垄双行马铃薯施肥覆膜播种机工作参数优化

为获得单垄双行马铃薯施肥覆膜播种机的最佳工作参数,通过改变单垄双行马铃薯施肥覆膜播种机播种作业性能指标的4个主要参数:机具前进速度、旋耕刀组刀头线速度、搅龙轴转速和覆土圆盘倾角,以播种合格率、膜上覆土厚度为评价指标进行马铃薯播种试验。结合正交试验,应用综合评分法得出了该机具作业时各参数的最优组合:机具前进速度为0.65 m·s~(-1)、旋耕刀组刀头线速度为0.90 m·s~(-1)、搅龙轴转速为950 r·min-1、覆土圆盘倾角为35°。根据该最优组合作业参数进行试验验证,试验结果表明,在此优化试验条件下,作业机播种合格率均值可达92.6%,膜上覆土厚度均值为40.1 mm,符合马铃薯种植机质量评价技术规范要求。     

偏心齿轮驱动式玉米全膜双垄沟播联合作业机的设计

针对传统全膜覆盖双垄沟玉米播种存在播种效率低,易撕膜和挂膜,操作不方便等问题,设计一种集起垄、压膜和播种为一体的联合作业机。该机的动力传动装置由非圆齿轮连接的曲柄连杆机构和圆柱齿轮连接的曲柄连杆机构,共同控制成穴器运动,提高了播种机播种的准确度。田间试验表明,偏心齿轮驱动式玉米全膜双垄沟播联合作业机的设计作业后相关指标均达到了技术规范要求;同时以非圆齿轮的偏心率、非圆齿轮带动的曲柄与连杆长度的比值和切膜刀角为自变量,以膜孔扩大率作为测试指标,进行多组田间试验,得出椭圆齿轮的偏心率e=0.1、非圆齿轮曲柄与连杆的长度比值k=0.05和切膜刀角α=31°最佳,此时膜孔扩大率为1.22%。     

基于Mathematica的宝塔菜收获机二阶平面铲倾角的优化设计

为了进一步提高宝塔菜收获机二阶平面铲的碎土能力,基于Mathematica对宝塔菜收获机二阶平面铲倾角进行了优化设计。设计中建立了二阶平面铲多目标优化模型,在该模型中,引入了土壤破碎模型及挖掘铲阻力模型,借助虚拟倾角的概念,运用Mathematica软件对其进行求解,得到了一个一阶铲面倾角为20.44°,二阶铲面倾角为43.64°,一阶铲面高度为0.12 m,虚拟铲面倾角为30.53°的理论上铲面受力最小、土壤有效剪切力最大的挖掘铲模型,并从理论角度和软件仿真角度对优化前后二阶铲进行分析对比,发现优化后的挖掘铲较现有二阶铲的铲面长度、受到的挖掘阻力、最大变形量、所受最大应力及应变均减小,达到了优化效果。该模型为高碎土能力挖掘铲的设计提供了理论支持和改进方向。     

新型冬季葡萄越冬埋藤机的设计与试验

为解决现有多数葡萄埋藤机埋土量少和埋藤质量差等问题,研制了一种新型冬季葡萄越冬埋藤机。对该机的关键部件：掘土部件,输土机构和减速、换向装置进行了设计研究,并采用正交试验方法进行了田间试验,以掘土铲的长度、纵向输送带的线速度与横向输送带的线速度为因素,以覆土厚度、覆土宽度和抛土距离为指标。在利用试验结果的基础上做出了方差分析,得出影响葡萄埋藤机工作性能的因素主次,进一步优化了组合部件参数。试验结果表明掘土铲的长度为40 cm、纵向输送带的线速度为1.4 m·s^-1、横向输送带的线速度为1.65 m·s^-1时,葡萄埋藤机的埋藤效果良好,能够满足葡萄越冬埋藤的农艺要求。