船式自动挖藕机设计与应用

随着物联网技术和数字化经济的发展,为提升莲藕采收机械的智能化和机动性,减轻藕农劳动强度,提高采挖效率。设计了一种集物联网、信息化、智能化为一体的云服务智能挖藕机。主要由智能监控装置、智能动力机械、智能喷射装置、收集装放装置、移动客户端、智能摆动装置、动力装置及船身等组成,可以一次完成采、洗及装等作业。机具有轻巧、安全可靠、挖掘深度大、性能稳定、电控程度高、方便操作、成本低、伤藕率低、机械动力足及适用范围广等优势。调整后还可进行抗旱排水、沟塘疏浚、湖泊池塘除草等作业。在机器运行过程中,由于高压水柱的冲刷和切割,土壤细软、土层被破坏,土壤肥力提高,第二年根系发达,有助于养分吸收。作业过程无“三废”排放,无职业危害,对环境无污染。     

液力驱动挖藕机的结构设计

为了解决采藕困难、劳动强度大、效率低和现有挖藕机工作不理想等问题,研制出液力驱动挖藕机。依据莲藕所能承受最大压力确定汽油机水泵的型号,通过喷射系统喷出水柱对淤泥进行冲刷、推移,使莲藕自动浮出水面。试验表明:该机操作简便、性能良好,是莲藕采摘很好的工具。     

圆周往复水射流式挖藕试验装置设计与试验

为满足莲藕采挖作业多样化的试验要求，提高试验装置的互换性、通用性与测量精度，设计了圆周往复水射流式挖藕试验装置。介绍了试验装置中试验台的结构设计、工作原理和关键部件设计，分析了圆周往复水射流结构在不同条件的挖掘深度及莲藕浮出率等，确定了试验指标，并进行了台架验证试验。结果表明：圆周往复水射流式挖藕试验装置能够有效反映喷头直径、喷射角度和喷头与泥土表面距离对莲藕采挖效果和挖掘深度的影响。当喷头直径不变时，喷射角度越小挖掘深度越深，喷头与泥土表面距离越小挖掘深度越深，喷射角度越大冲刷面积越大，成正比例关系；喷头与泥土表面距离越近、喷射角度越小情况下莲藕的浮出率越高，满足圆周往复水射流式挖藕试验要求。     

自走跨越式玉米去雄机的设计与试验

新疆的气候条件非常适合制种玉米的种植,针对新疆制种玉米种植的农艺要求,设计了自走跨越式玉米去雄机。该机由液压马达驱动,能够跨越行走在玉米地中,可以根据制种玉米的行距和生长高度,调整去雄装置的位置,并根据母本玉米雄蕊生长的情况和去雄要求,选择盘刀切雄装置或滚轮抽雄装置去除雄蕊。试验结果表明:抽雄合格率可以达到90%,漏抽雄4%,伤茎率6%,机具行走平稳,通过性能较好。     

履带式智能采茶机的设计与试验

目前,单人采茶机、双人采茶机多为背负式,工作时噪音大、劳动强度大、采茶效率低,也有跨行自走式采茶机,但不适用于密植型、非标准种植、行间距较小的茶园作业,进入丘陵茶园困难,不利于推广使用。为了解决上述技术问题,设计了一种履带式智能采茶机,并利用SolidWorks软件三维建模,对采茶机进行总体结构设计、运动分析和茶园试验。试验结果表明:采茶机结构设计合理,动力安全可靠,操作方便快捷,工作性能良好,满足了茶农对于采摘的需求,适用于我国大部分茶园的茶叶采摘工作。     

人—机—环境理念在喷流式挖藕机功能优化中的设计与实践

挖藕机的发明与应用大幅提升了藕农人工挖藕效率,但目前常用的挖藕设备结构复杂、操作繁琐、藕农适应性较差,需要一定的经验技术方能运用,且部分区域应用受限.鉴于水田莲藕采挖对挖藕机的需求,必须克服操作难度大、挖藕效率低的问题.本文以喷流式挖藕机为例,浅谈"人—机—环境"系统在该种挖藕机改良设计中的应用.     

人—机—环境理念在喷流式挖藕机功能优化中的设计与实践

挖藕机的发明与应用大幅提升了藕农人工挖藕效率,但目前常用的挖藕设备结构复杂、操作繁琐、藕农适应性较差,需要一定的经验技术方能运用,且部分区域应用受限。鉴于水田莲藕采挖对挖藕机的需求,必须克服操作难度大、挖藕效率低的问题。本文以喷流式挖藕机为例,浅谈人—机—环境系统在该种挖藕机改良设计中的应用。     

全圆旋转射流喷头设计与水力性能试验

为了提高农业节水灌溉效率,提出了一种全圆旋转射流喷头。确定了喷头的CFD数值模拟方法,选取深宽比、位差比、劈距比、侧壁倾角作为试验因素,以射流附壁切换频率和流量振幅为指标,通过正交试验得到了喷头内流道的优化结构。通过高速摄影技术对喷头的射流附壁切换频率进行测定,同时监测喷头的进口流量,结果表明,模拟所得的流量压力关系与试验结果基本一致,相对误差范围为2. 1%～4. 0%,射流附壁切换频率随进口压力的变化趋势基本相同,相对误差范围为7. 7%～22. 2%。当进口压力为0. 15、0. 20、0. 25 MPa时,分别研究了PY210A型摇臂式喷头和射流喷头的水力性能,其中射流喷头的流量较小(1. 19～1. 53 m3/h)、射程较远(13. 0～15. 7 m)、平均喷灌强度较小(2. 85～3. 63 mm/h),转动周期较短(81～105 s),摇臂式喷头的喷洒水量呈马鞍形分布,射程近处和远处的喷洒水量相对较大,射流喷头的喷洒水量呈三角形分布,喷洒水量随射程增加而减小。     

自激式振动深松整地机设计与试验

为了减小深松耕作阻力、提高深松深度的稳定性,设计了一种入土角可控的自激式振动深松整地机。通过室内土槽对比试验优化了自激式振动深松装置的弹簧参数,验证了减阻效果,并对整机作业质量进行了田间测试。土槽试验表明:弹簧的性能参数对减阻效果有显著影响,当弹簧刚度为194 N/mm时,入土角可控自激振动深松可使牵引阻力下降29.8%,自激振动条件下入土角可控较不可控牵引阻力下降8.9%;田间试验结果表明:深松整地机作业后深松深度合格率达到100%,稳定性系数达到95.49%,土壤膨松度平均值为19.34%,土壤干扰系数为56.62%;机具作业后地表平整,碎土率平均值为76.4%,通过性能良好,较好地满足了我国北方一年两熟区深松整地技术的要求。     

秸秆粉碎集中全量深埋还田机设计与试验

针对我国玉米秸秆量大,生产应用的还田机具还田深度浅,存在影响后续播种、出苗质量、病虫害发生率高和深层土壤“碳饥饿”等问题,设计了一种秸秆粉碎集中全量深埋还田机,可一次完成秸秆捡拾、粉碎、输送、深松开沟、集中遁注掩埋和碎土镇压等作业,在有效减少土壤扰动下能够将多行站立或粉碎后秸秆集中埋入地表下一条深380～400mm的沟内。阐述了秸秆粉碎集中全量深埋还田机整机结构及工作原理,对秸秆螺旋输送装置、抛压风机、深松开沟遁注装置和传动系统等关键部件进行了设计与计算,初步确定了螺旋输送装置与抛压风机转速、风机出料口尺寸和遁注体截面形状参数,并对抛压风机与遁注体腔体内部进行了流场模拟分析与验证。按照设计要求对秸秆粉碎集中全量深埋还田机进行了试制,并进行了机具性能与大田定位试验,结果表明：在作业速度3km/h时,秸秆捡拾率为90.8%,开沟深度与秸秆掩埋深度均值分别为394mm与200mm,开沟深度与秸秆掩埋深度稳定性系数分别为97.4%和92.5%,各项指标与设计值相符,且满足农艺要求。同时大田定位试验结果表明,秸秆集中深还田与传统还田相比,0～200cm土壤贮水量提高29mm,20～40cm土层有机碳、全氮和速效磷养分含量分别增加7.14g/kg、0.59g/kg、1.53mg/kg,有效增加了土壤养分含量,提高了深层土壤肥力与贮水能力。     

电动自走式温室水体修复植物收获机设计与试验

为解决温室大棚内人工湿地空间狭小、现有收获机械无法进入水池进行收获作业,以及达不到环保作业要求的问题,设计了一种可沿着铺设在水池上方的两条平行固定轨道行走的电动自走式收获机完成温室湿地水池内种植的挺水植物的收获。该机由蓄电池提供动力,设计了电气控制系统,实现了机器的自动行走,机械部分主要由割台、行走机构、旋转机构等组成。试验结果表明,在割刀平均速度0.92 m/s、收获机前进速度0.75~0.92 m/s时,收获效果好,收获作业效率可达7 500~9 000 m~2/h;收获过程中无漏割和重割现象,收获的水草能够自动输送到机器右侧并铺放在通道上;收获过程安静、无废气排放污染,能满足室内收获对作业质量、效率与环保的要求。     

履带式林间草带收割机设计与试验

林下种草是近年来人工林普遍采用的林下经济模式.针对林草种植模式中因林木间距小、植被茂盛、地表不平、视野受限而带来的牧草收获困难等问题,设计了一款履带式林间草带收割机,该机主要特点是幅宽小、转弯灵活,适合林间牧草收获作业和硬杂草、稀疏灌木的切割作业.根据实地调研提出基于林间作业环境的割草机设计要求,通过对割草机行走系统、...     

玉米根茬收获机设计与试验

在大量试验的基础上设计了集挖茬、拾茬、清茬、引茬、集茬和侧位条铺于一体的玉米根茬收获机。整机主要由根茬挖掘装置、清理捡拾装置、链式输送装置及悬挂和液压系统等组成。适用于玉米、高梁等作物根茬的挖掘和集铺。该机具采用偏置柄式挖掘铲和弹性伸缩式捡拾机构,实现了对非藕联玉米根茬的地表下捡拾。田间试验结果表明:根茬漏拔率小于2.8%,生产率0.955～1.086 hm2/h,作业幅宽2.6 m,整机可靠性系数96.8%。     

自走式油菜薹收获机设计与试验

针对现有油菜薹收获机械匮乏,人工采摘效率低、成本高等问题,结合油菜薹生物学特性与农艺要求,研制了一种自走式油菜薹收获机,可实现自走、自动升降、茎叶统收,一次性完成油菜薹切割、输送与收集等工序。基于动力学与运动学分析了油菜薹收获切割、输送及收集过程,得出了影响收获效率的主要因素,开展了切割装置、拨禾装置、输送装置、割台双升降系统的设计与参数分析。以前进速度、切割线速度、输送带线速度及拨禾轮转速为因素,油菜薹收获漏割率、输送失败率及茎叶破损率为评价指标,开展了二次回归正交旋转台架试验,应用综合评分法确定了最优作业参数组合为：前进速度0.56 m/s、切割线速度0.50 m/s、输送带线速度0.79 m/s、拨禾轮转速49.70 r/min,在最优参数组合下,油菜薹收获效果较优。田间试验结果表明收获机作业后割茬整齐,在最佳参数组合下,漏割率为4.28%,输送失败率为3.42%,茎叶破损率为6.39%,可满足油菜薹实际生产需求。     

自走式制种玉米联合收获机设计与试验

大田玉米收获机收获制种玉米时容易产生伤穗落籽、杂物堵塞等现象,本文针对适收期制种玉米生物特性,设计了一种大型制种玉米联合收获机,采用小行距对行柔性板式摘穗割台和可替换组合式剥皮装置,确保低损摘穗、输送、剥皮作业,降低籽粒损失与损伤;其中割台上方配备钢质覆胶弧形摘穗板,“橡胶+钢质”夹持输送链和六棱低速拉茎辊,可替换组合式剥皮装置采用柔性破皮+揉搓+降速组合形式。通过Plackett-Burman试验设计筛选提取影响机具指标的主要因素,采用Box-Behnken试验设计原理,以机具前进速度、拉茎辊转速和剥皮辊转速为试验因素,以总损失率与含杂率为性能指标,通过田间试验对机具进行检验,优化得出机具最佳作业参数。试验结果表明,优化后,当机具前进速度为4.87km/h、拉茎辊转速为877.27r/min、剥皮辊转速为442.52r/min时,果穗总损失率为1.61%,含杂率为0.55%。田间试验结果表明,当收获机前进速度为4.9km/h、拉茎辊转速为880r/min、剥皮辊转速为450r/min时,果穗总损失率为1.64%,含杂率为0.57%,满足制种玉米机械化联合收获的作业要求,可为制种玉米联合收获机设计与试验提供参考。     

4YZ-2型自走式玉米收获机的设计

阐述了4YZ-2型自走式玉米收获机的设计思想和设计原理,介绍了整机、传动系统及主要工作部件的结构设计及技术特点。摘穗装置设计为卧式摘穗辊,对茎秆不同状态的适应性强,功率损耗小;并设计了清草刀,解决了两行玉米机割台易缠草堵塞的问题;秸秆铡碎还田机模仿人工铡刀铡切玉米秸秆的过程把切刀设计成卧式高速旋转刀,使秸秆切碎过程高速连续化。通过田间试验和检测,证明该机符合国家相关标准,并通过了山东省农机试验鉴定站的鉴定     

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。     

对行式油菜薹有序收获机设计与试验

针对油菜薹机械化有序收获装备缺乏的问题,设计了一种对行式油菜薹有序收获机,完成油菜薹对行、夹持切割、柔性输送、有序铺放等收获环节。阐述了收获机整机结构和作业过程,根据切割、输送和铺放过程中油菜薹的运动学和动力学分析,确定了单圆盘切割器、夹持输送装置和导流板等部件的结构和运行参数,解析收获机参数对切割损伤率和铺放角变异系数的影响规律。研制对行式油菜薹有序收获机样机,以机器前进速度、切刀转速、输送带速度和导流板倾角为试验因素,以切割损伤率和铺放角变异系数为评价指标开展四因素三水平Box-Behnken田间试验。利用数据分析软件Design-Export 10建立试验指标与因素之间的二次多项式回归模型,分析各因素对试验指标的影响规律;求解切割损伤率和铺放角变异系数优化模型,得出最优参数组合为：机器前进速度0.5 m/s,切刀转速910 r/min,输送速度0.75 m/s,导流板倾角49°。验证试验表明,较优参数组合条件下切割损伤率为4.95%,铺放角变异系数为9.55%,与预测值之间的相对误差小于5%,能够满足油菜薹有序收获需求。     

液压控制履带自走式温室三七收获机设计与试验

针对温室三七收获机械化程度低、收获效率低、破损率高等问题,设计一种液压控制履带自走式温室三七收获机。在满足农艺要求的基础上,使用履带式行走底盘,并对其进行运动学分析,利用RecurDyn对整机直线行走特性进行仿真分析,单侧牵引动力为1357N,质心波动平稳;建立了根土混合物运动学模型,并确定挖掘部分最优结构参数。利用FluidSIM软件和GX Developer软件开发平台分别设计了本地操作系统和远程控制系统,使整机具有行走、传动和升降功能。田间试验表明：在不同控制模式下,整机能顺利完成直行、转弯和挖掘装置升降等功能,液压控制系统和机械部分工作顺畅,直线行走稳定,行走偏移量为0.49%,液压缸前进、后退速度均为0.22m/s,误差满足要求;平均伤根率为1.77%,平均损失率为1.48%,无明显埋根现象,满足三七收获机性能要求。     

制种玉米种穗收获机设计与试验

针对国内制种玉米种穗缺少相应的收获机,而制种玉米收获劳动强度大,现有玉米收获机的果穗损失率、落地籽粒损失率等技术指标不能满足使用要求等问题,设计了对中拉茎切柄、柔性摘穗、快速清种制种玉米种穗收获机.简述了整机结构和工作原理,对关键部件进行了理论分析、设计计算和选型,通过田间试验对该机的可靠性和实用性进行验证.以割台拉茎...