中耕作物精准穴施肥控制机构工作参数优化与试验

为增加中耕作物产量,有效提高肥料利用率,设计了玉米苗期自动穴施肥控制机构,通过土槽试验分析了穴施肥控制机构的结构和工作参数,研究了施肥传动机构工作参数对施肥控制精准度的影响规律。采用正交旋转组合试验,以动力输出轴转速、台车前进速度、触碰转针高度为影响因子,以穴株拟合度和伤苗率为响应函数,利用Design-Expert软件平台的回归分析法及响应面分析法,对3个因子进行单因素和多因素正交试验。结果表明:在台车前进速度为1.25 m/s,动力输出轴转速为16.5 r/min,触碰转针高度在5 mm的条件下,穴株拟合度可达到0.796,伤苗率接近10%,参数优化结果满足玉米苗期施肥控制性能的要求。     

铡切揉碎协同式牧草揉丝机设计与试验

针对现有的牧草揉丝机效率低、揉丝质量差、对高含水率牧草不适用等问题,以苜蓿为加工对象设计了一种铡切揉碎协同式牧草揉丝机。对铡切和揉碎过程进行了理论分析,并通过设计计算确定了揉丝机的总体结构和关键部件结构参数。以生产率、丝化率为性能评价指标,进行了以电机输出转速、筛孔直径、喂入量、含水率为试验因素的单因素试验;将含水率为65%的苜蓿作为加工对象,进行了以电机输出转速、筛孔直径、喂入量为试验因素的二次正交旋转组合试验。单因素试验确定了试验因素的取值范围,探究了揉丝机对不同含水率苜蓿的揉丝效果。通过Design-Expert 12.0软件对二次正交旋转组合试验的试验结果进行了响应曲面分析、回归分析及目标优化,得到了试验因素与评价指标之间的回归方程,以生产率和丝化率同时最大化为目标,对电机输出转速、筛孔直径、喂入量进行多目标寻优求解,确定最优参数组合为：电机输出转速443.77 r/min、筛孔直径14 mm、喂入量1.27 kg/s,揉丝验证试验表明,生产率为5 065.98 kg/h、丝化率为94.87%;该装置揉丝效率高、质量好,而且能够揉丝高含水率牧草,满足牧草揉丝机设计要求。     

摆动夹取式玉米精量排种器设计与试验

针对玉米种子三轴尺寸差异大,在取种过程中易造成漏取和重取的问题,设计了一种摆动夹取式玉米精量排种器,阐述其结构组成及工作原理,并对关键部件进行设计;通过建立的模型进行力学和运动学分析,得到了影响排种器取种性能的关键因素;通过EDEM软件建立仿真模型,分析种群高度及排种器转速对种群流转速度的影响规律,得到了排种器取种性能曲线;以取种块开合角、进种筒安装高度、排种器转速为试验因素,取种单粒率、漏取率、重取率为评价指标进行二次正交旋转组合仿真试验,结果表明最优参数组合为取种块开合角43.87°、进种筒安装高度37.84 mm、排种器转速0.41 r/s,在最优参数组合下进行排种性能台架验证试验,得到排种器排种合格指数为94.11%、漏播指数为2.52%、重播指数为3.37%,满足行业标准及农艺要求,研究结果为机械式玉米精量排种器关键部件的设计优化提供了理论参考。     

振动式大葱分苗装置设计与试验

为了解决大葱秧苗移栽机需人工分苗的问题设计了一种振动式大葱分苗装置,原理是利用斜抛运动的原理,通过曲柄摇杆机构施加一个振动,将堆叠的大葱秧苗分离开来。首先,分析大葱秧苗状态和运动,确定了锯齿板高为10.6mm、长为21.2mm,曲柄半径为13.4mm;其次,对大葱秧苗进行运动仿真,得到不同因素对分苗效果的影响范围;最后,以分苗率为评价指标,以电机转速、摇杆长度、单次投苗数量为试验因素进行三因素三水平的正交试验,确定较优的参数组合。用Design-Expert软件分析得到：在连杆长度为373.943mm、单次投苗数量为15棵、电机转速为368.027r/min时,分苗率达到最佳为78.20%,满足工作要求。     

花生复收机械分离清选装置设计与试验

针对花生在机械收获的过程中存在丢果率高、人工复收成本高等问题，且在复收时没有较好的分离清选装置，根据花生荚果的物理特性结合花生收获的农艺要求设计了一种用于复收的分离清选装置，并对其关键的部件进行了参数选择和机构设计。以前进速度、倾斜角度、滚筒转速为试验因素，以含土率、破损率、漏果率为试验指标对装置进行了三因素三水平二次正交旋转组合试验，分析其在作业状态下能达到最佳性能的工作参数，采用多目标优化方法，确定了前进速度、倾斜角度、滚筒转速与含土率、破损率及漏果率之间的相互关系。试验结果表明：在行进速度为1.48m/s、倾斜角度为20.32°、滚筒转速为275.82r/min时，装置的复收效果最好，此时的含土率为1.66%,破损率为1.30%,漏果率为2.32%。     

机械式小麦射播排种器设计与试验

针对现阶段小麦播种机接触式播种形式存在的覆土后种子深度均匀性差,播种效果易受播种部件影响的问题,同时为简化播种工艺,设计了一种适用于华北地区壤土的非接触式小麦机械射播排种器。阐述了对排种器整体结构和射播工作原理,对排种器关键部件尺寸进行设计,分析了小麦种子在排种器内部携种加速过程及投种过程,得出影响小麦射播效果的因素,并进行仿真与试验台试验。选取排种器转速、前进速度、射播高度为试验因素,播种深度变异系数、排种量变异系数、射播速度、射播深度为指标进行单因素试验与正交试验,并进行了验证试验。试验结果表明,机具前进速度为1.0m/s,排种器转速为1100r/min,射播高度为100mm时,播种深度变异系数为8.3%,排种量变异系数为13.9%,射播速度为35.2m/s,射播深度为34mm。试验验证了所设计的机械式射播排种器在华北平原地区壤土作业时,满足小麦播种的作业要求。     

冬春鲜喂饲用油菜收获机滚刀式切碎装置设计与试验

针对长江中下游地区饲用油菜生物量大、含水率高,缺乏适用收获机械的问题,开展了冬春鲜喂饲用油菜机械化收获切碎装置设计与试验。根据物料特性、切碎及抛送等作业要求,确定了平板型滚刀式切碎装置主要结构参数和作业参数;采用单因素与二次旋转正交组合试验研究了喂入压辊转速与切碎器主轴转速对茎秆切碎长度合格率和功耗的影响,构建了长度合格率和功耗与喂入压辊转速和切碎器主轴转速的回归方程,优化得出了最佳作业参数。试验结果表明:喂入压辊转速为400～550 r/min,切碎器主轴转速为600～800 r/min,茎秆切碎长度合格率较优。优化得出喂入压辊转速496. 17 r/min、切碎器主轴转速为709. 14 r/min时,茎秆切碎长度合格率为91. 16%。采用平板型滚刀式切碎装置开展鲜喂饲用油菜收获田间试验和饲喂试验表明:收获饲用油菜切碎茎秆长度满足饲用油菜冬春鲜喂要求。     

奶牛卧床垫料抛撒机锤式抛撒机构设计与试验

针对奶牛卧床垫料抛撒缺乏专用机械的问题,设计了一种锤式奶牛卧床垫料抛撒机。以沙子为研究对象,建立了锤式垫料抛撒机构作业的理论模型,对锤头回转半径、抛撒转速、物料抛出角、锤头数量和锤头尺寸进行了设计和计算。采用EDEM建立了沙子抛撒仿真模型,并对抛撒转速、抛料切线角、上挡板开启角和上挡板长度等关键因素进行了仿真分析,得出各因素对抛撒幅宽、地面堆积物料平均厚度和抛撒均匀性的影响规律。仿真分析表明,提高抛撒转速、减小抛料切线角、增大上挡板开启角和减小上挡板长度,能够显著增大物料抛撒幅宽和提高抛撒均匀性,并能够降低地面堆积物料平均厚度。选取抛撒转速1 200 r/min、抛料切线角35°、上挡板开启角70°、上挡板长度180 mm和行驶速度4 km/h进行仿真分析与现场试验,结果表明,仿真分析与试验结果基本吻合,证实了仿真分析的可靠性。试验测试抛撒幅宽为5.1 m,地面堆积物料平均厚度为22 mm,抛撒均匀性变异系数为31.96%,满足养殖场的使用要求。     

燕麦弧形栅格筛复清选式圆筒筛清选装置设计与试验

为了解决燕麦清选装置清选性能低的问题,根据燕麦的物理特性对单风机三圆筒筛清选装置进行了结构改进,设计了一种燕麦弧形栅格筛复清选式圆筒筛清选装置。在大圆筒筛上安装了能使物料跳起、充分分离的跳跃板结构,并且设计和加装了弧形栅格式挡板筛及复清选部件,对大圆筒筛的跳跃板及弧形栅格式挡板筛的清选原理及受力进行了理论分析。以离心风机转速、大圆筒筛转速、弧形栅格式挡板筛倾角为试验因素,燕麦籽粒含杂率和损失率为试验指标,进行了室内三元二次正交旋转组合试验。室内试验结果表明:当离心风机转速为1 500 r/min、大圆筒筛转速为110 r/min、弧形栅格式挡板筛倾角为41°时,本装置清选效果最好,含杂率为1. 96%,损失率为2. 64%。田间验证试验结果表明,在最优参数下,含杂率为1. 97%,损失率为2. 68%。     

玉米气吸式精密排种器试验研究

为明确投种高度、真空度、排种盘转速对气吸式玉米精密排种器的影响,以2BMG系列免耕播种机上配置的QYP-1气吸式玉米精密排种器为研究对象,以投种高度、真空度、排种盘转速为试验因素,以合格率、重播率、漏播率为评价指标,进行三因素五水平二次正交旋转组合试验。采用多目标优化方法,确定了最佳参数组合为:投种高度21.5cm、真空度4.3kPa、排种盘转速16.5r/min时,合格率94.14%,重播率2.48%,漏播率3.38%,作业性能最好。对优化结果进行验证试验,结果为合格率93.82%、重播率2.56%、漏播率3.62%。实际结果与优化结果数值差异很小,试验结果准确可信,且各项指标均满足玉米精密播种农艺要求。     

梳脱式钙果采收试验台设计与优化

针对目前钙果在梳脱过程中出现随机不定向脱落的问题,设计了梳脱式钙果采收试验台,并以电机转速、梳齿弯曲角度、梳齿排布弧度直径和梳齿材质为影响因素,采收率为评价指标进行试验研究。结果表明,梳脱式钙果采收试验台采收率随电机转速增大和梳齿材质本身弹性系数和摩擦系数的增大而逐渐降低,随梳齿弯曲角度和梳齿排布弧度直径的增大而逐渐升高。电机转速、梳齿弯曲角度和梳齿排布弧度直径对采收率影响的优先级依次为梳齿弯曲角度、梳齿排布弧度和电机转速。根据试验结果分析,综合考虑实际采摘效率,选择最优梳脱参数为转速25 r/min、梳齿弯曲角度120°和梳齿按直径为900 mm的弧度进行排布时,试验台采收率为95.03%。试验结果可为钙果机械化采收相关研究提供参考。      

油莎豆窝眼排种轮低位集穴排种器设计与试验

结合油莎豆物料特性和黄淮海区域油莎豆种植农艺要求,针对油莎豆种子表面凹凸不平、形状不规则导致的流动性差、充种性能不佳和每穴3粒种子投种时轴向分散等问题,设计了一种油莎豆V形凹槽窝眼排种轮低位集穴排种器。通过对窝眼排种轮直径、型孔以及其表面增设的V形凹槽进行设计,提高了精量分离充种性能;在窝眼排种轮下方加设低位投种集穴装置,既可降低投种高度,又可将分散下落的种子向中间聚集,提高了成穴效果。利用EDEM软件对排种器进行了运动特性仿真,分析了不同结构参数对充种效果的影响,确定了窝眼排种轮的结构参数;以窝眼排种轮转速、种层高度和型孔宽度为试验因素,以合格指数、漏播指数和重播指数为试验指标,进行了二次回归正交旋转组合仿真试验。仿真试验结果表明：影响合格指数的主次顺序为窝眼排种轮转速、型孔宽度、种层高度;当窝眼排种轮转速为22.10r/min、型孔宽度为14.23mm、种层高度为52.59mm时,合格指数为92.11%、漏播指数为2.24%、重播指数为5.65%。最后进行了台架试验,对仿真结果进行了验证,得出油莎豆低位集穴排种器的充种和集穴性能较好,满足油莎豆精密播种要求。     

水稻种绳直播机作业参数对种绳覆土厚度影响的试验

为了考察种绳直播机作业过程中所选取的工作参数对水稻种绳覆土厚度的影响,进行了水稻种绳覆土厚度测试试验.试验采用三因素二次回归组合正交试验设计,分析了种绳直播机行驶速度、开沟器开沟深度、覆土器挡板角度对种绳覆土厚度的影响关系,确定各因素之间的回归数学模型为(y)s=27.65 +0.5x1+1.06x2-0.64x3+0.48x'21-0.49x’23.试验结果表明,利用贡献率法确定因素的主次关系为开沟深度x2＞覆土器挡板角度x3＞行驶速度x1;对回归方程进行优化求解,当覆土厚度目标值为27.34mm时,种绳直播机行驶速度为0.17m/s、开沟器开沟深度为36.34mm、覆土器挡板角度为72.21°.     

辣椒切片机设计与试验

针对新疆地区辣椒烘干时间长、人工切片效率低、工作量大等问题，设计一种辣椒切片机。通过理论分析与参数计算确定辣椒切片机的关键部件结构和工作参数，运用性能试验，选取影响辣椒切片机工作性能的切割圆盘转速、输送带线速度和切割圆盘高度为试验因素，以切片完整度为试验指标，进行二次旋转正交组合试验，建立试验指标与影响因素回归模型，确定辣椒切片机最优作业参数组合为切割圆盘转速118 r/min，输送带线速度0.5 m/s，切割圆盘高度10 mm。通过试验验证，在该最优参数组合下，切片完整度为97.85%，与模型预测结果基本一致，相较人工切片效率提高344%，可满足新疆地区辣椒切片作业要求。     

番茄育苗播种机双腔排种滚筒的性能试验研究

针对现有气吸滚筒式排种器部件多、装配难、密封性差、无正压投种气室,以及难于实现正压投种清堵功能、直接造成排种器漏播率高的的技术问题,提出了利用3D快速成型技术打印剖分式负压吸种滚筒的新思路,并创新设计了双腔排种滚筒。以番茄种子为试验对象,以滚筒转速、滚筒负压和投种腔气室正压为试验因素,进行正交回归试验,并利用Design-Expert软件对试验数据进行方差分析和回归拟合,分析了影响排种性能指标的滚筒负压、滚筒转速和投种腔气室正压的显著性,确定了影响排种性能指标较优的结构参数、工作参数,即当投种腔气室正压为2.2k Pa、滚筒负压为2.4k Pa、滚筒转速为16r/min时,性能指标的最优值及为单粒率93.2%,重播率4.3%,漏播率2.5%,均满足精量排种的技术要求。     

辊式尼龙刷马铃薯清选分级机的设计与试验

针对马铃薯在辊式清选分级准确率低、容易产生马铃薯表皮机械损伤的问题,改进辊子材料与形状,设计了一种清选分级一体的辊式尼龙刷马铃薯清选分级机。针对影响该分级机性能的3个因素(即上料电机转速、辊组电机转速和辊组倾角),采用均匀设计试验法设计试验,利用偏最小二乘回归法处理试验数据,研究3个因素及其交互作用对分级准确率和工作效率的影响程度。结果表明:当上料电机转速为56r/min、辊组转速为80r/min,辊组倾角为1°时,分级准确率为82.02%,分级工作效率为8.38t/h,分级综合性能最优。该机可清选分级一体作业,分级过程不会损伤马铃薯,分级准确率及工作效率高。     

滑槽回转式水田侧深施肥装置设计与试验

针对现有施肥机械出现的堆积堵塞、肥量调节困难以及施肥均匀性差的问题,设计了一种易于调节肥量、挡板推肥防堵塞的侧深施肥装置,阐述了该装置工作原理,参考水田侧深施肥农艺要求和插秧机空间结构,确定了施肥装置基本结构参数;对侧深施肥装置工作过程进行理论分析,确定了影响装置施肥性能的工作参数主要为排肥圆盘转速和肥槽高度;利用EDEM离散元仿真软件建立滑槽回转式施肥装置仿真模型,探究了排肥圆盘转速和肥槽高度对施肥装置充肥和排肥效果的影响,确定了排肥圆盘的最佳工作转速为10~50r/min;为验证施肥性能,通过台架试验对滑槽回转式水田侧深施肥装置进行试验研究,获得了排肥圆盘转速、肥槽高度对施肥稳定性影响规律和排肥圆盘转速、插秧机速度对施肥均匀性影响规律,各指标均满足国家施肥作业机械标准;通过与常见施肥结构装置进行对比,证明滑槽回转式水田侧深施肥装置在一定程度上提高了施肥均匀性。     

弹射式耳勺型水稻精量穴直播排种器设计与试验

为满足水稻种植精量穴直播要求,设计了一种弹射式耳勺型水稻精量穴直播排种器。阐述了排种器的工作原理,并应用Matlab软件对投种过程中水稻芽种的弹射轨迹进行了研究。为评价排种器性能,选取龙稻6号、龙庆稻2号、龙庆稻3号为试验品种,以旋转盘工作转速、种箱容种高度为影响因素,以排种合格率、重播率、漏播率为指标,采用二次正交旋转组合设计,利用JPS-12型排种器检测试验台进行台架试验,构建了排种性能数学模型。运用Design-Expert 6.0.10软件对试验数据分析并进行验证试验,结果表明:当旋转盘工作转速为29.34 r/min和种箱容种高度为60 mm时,龙稻6号排种合格率为87.23%,重播率为9.56%;龙庆稻2号排种合格率为90.86%,重播率为6.97%;龙庆稻3号排种合格率为89.12%,重播率为7.46%。此排种性能满足水稻精量穴直播要求。     

苎麻剥麻机主要工作部件的参数优化

为了确定苎麻剥麻机主要工作部件的关键参数,在单因素试验的基础上,在自制试验台架上进行了正交试验,分析了剥麻滚筒直径、转速、双滚筒之间啮合深度等因素对剥麻机剥麻质量的影响,并进行了参数优化,确定了影响因素的参数组合为滚筒直径为260mm、滚筒转速为800r/m、滚筒间啮合深度为4mm、喂入角度为200°,试验表明,采用此参数组合所得剥麻质量符合<苎麻>国家标准要求.本研究可为苎麻剥麻机主要部件的参数设计提供理论依据.     

齿勺气送式芝麻精量集排器设计与试验

针对芝麻种子球形度低、流动性差导致排种过程充种稳定性差,难以实现精量播种的实际问题,基于芝麻的机械物理特性和播种农艺要求,设计了一种采用倾斜齿勺式型孔充种、气送辅助导种的芝麻精量集排器,确定了其主要结构参数,构建了充种、携种和投种环节中芝麻种子颗粒群的力学模型。应用EDEM开展了排种器排种性能仿真试验,采用三因素三水平正交试验与Box-Behnken响应面分析了型孔高度、型孔右壁倾角和齿勺倾角对排种性能的影响,结果表明,型孔高度为1.92 mm、型孔右壁倾角为8.4°、齿勺倾角为28.6°时,各行排量一致性变异系数和平均排种量分别为1.69%、3.7 g/min。以排种轴转速、种层充填高度为试验因素,以各行排量一致性变异系数、总排量稳定性变异系数为试验指标,进行排种性能二因素三水平试验,试验结果表明：排种轴转速15 r/min、种层充填高度10 mm时,各行排量一致性变异系数、总排量稳定性变异系数分别为1.62%、0.40%,排种性能较优。田间试验表明,机组作业速度为2.9 km/h时,芝麻平均种植密度为36株/m²,播种均匀性变异系数低于4%,满足芝麻田间播种要...