卵形——全正圆齿轮行星系变速扎穴机构设计与试验

针对深施型液态施肥机扎穴机构始终无法满足喷肥针垂直姿态入出土问题,分别根据卵形非圆齿轮与全正圆齿轮行星轮系的组合啮合特性,设计了一种实现变速垂直扎穴的新型卵形—全正圆齿轮行星系扎穴机构。采用卵形齿轮相互啮合原理,控制扎穴机构在工作周期内的瞬时角速度变化,实现变速扎穴,满足喷肥针在入土与出土过程中水平绝度速度趋近于0的特定要求,达到穴口最小。以喷肥针垂直姿态扎穴并满足小穴口为设计目标,建立机构数学模型,以扎穴机构转速120r/min、前进速度1.2m/s和扎穴深度80mm为约束条件,得到机构的结构参数为卵形齿轮长半轴距离39.9mm、偏心率0.15、正圆齿轮节曲线直径68mm和喷肥针长度140mm,并运用ADAMS软件进行虚拟试验验证。通过高速摄像与扎穴试验,得到喷肥针在前进速度1.2m/s、扎穴转速120r/min与扎穴深度80mm下的轨迹形状、水平绝对速度曲线以及穴口宽度。结果表明,卵形—全正圆齿轮行星系扎穴机构在高转速与前进速度下,喷肥针始终保证垂直姿态入出土,实现了小穴口的目标。     

非规则齿轮行星系扎穴机构反求设计与试验

针对现有扎穴机构存在扎穴穴口大、入出土垂直度差等问题,设计了一种深施型液态施肥机非圆齿轮行星系扎穴机构。为使扎穴机构得到满足农艺要求的入出土垂直度,提出了一种基于Matlab GUI开发平台的非圆齿轮行星系扎穴机构反求设计与运动学仿真分析方法。通过微调静轨迹曲线上的少量型值点,得到了一组机构最佳优化参数,应用Pro/E软件建立扎穴机构模型,并利用ADAMS软件对其进行模拟仿真,得到喷肥针尖点运动轨迹曲线。试验台试验结果表明:穴口宽度为30.3 mm、穴距为221.9 mm,该扎穴机构能够满足喷肥针入出土垂直度好、穴口小的设计要求。     

基于三次拉格朗日曲线拟合轨迹的斜置式扎穴机构研究

为更好地满足斜置式扎穴机构喷肥针的入出土轨迹姿态以及不损伤作物的农艺要求,提出基于三次拉格朗日曲线拟合扎穴轨迹的逆向设计参数优化方法,为得到理想的"杏胡形"扎穴轨迹,通过改变相对轨迹上若干型值点的坐标,控制喷肥针入出土姿态并建立喷肥针的运动学模型,采用Matlab GUI开发平台,编写了斜置式非规则齿轮行星轮系扎穴机构的逆向设计与运动学分析仿真软件,最终得到非规则齿轮行星轮系的节曲线、喷肥针的入出土角及喷肥针尖的速度随行星架转角的变化曲线。通过高速摄影试验,观察和分析了在扎穴机构不同斜置角度下喷肥针尖相对运动轨迹的变化规律。试验结果表明,随着机构斜置角度的增大,喷肥针轨迹横向尺寸不变,纵向尺寸减小,扎穴轨迹段曲线逐渐向里收缩。在保证喷肥针扎入土壤一定深度情况下,喷肥针入出土角逐渐增大,随着机构斜置角度的增大,喷肥针轨迹的穴口宽度逐渐增大。     

深施型液态施肥机扎穴机构优化设

为实现液态施肥机高速作业,设计了一种结构简单、运动平稳的椭圆齿轮行星系作为液态施肥机的扎穴机构.对该机构进行运动学分析,建立了数学模型,以穴距200mm和入土深度120～150mm为寻优目标,应用Visual Basic 6.0软件编程得出满足机构运动要求的最优参数范围为:喷肥针尖和行星轮轴连线与行星架的初始夹角-45°～-40°、行星架初始角位移40°～50°、喷肥针尖与行星轮轴心距离280～300mm,此时椭圆齿轮长半轴29.364mm、齿数23、短半轴与长半轴比0.958,正圆齿轮半径25mm.从优化工作参数中选择一组参数设计扎穴机构,应用Pro/E软件进行仿真.结果表明,根据优化参数设计的扎穴机构能够满足穴距和入土深度的设计要求.     

变形椭圆齿轮式扎穴机构设计与工作参数试验优化

针对深施型液态施肥机扎穴机构多参数下动力学性能差等问题,探索多工作参数下的变形椭圆齿轮式扎穴机构动力学变化规律,通过建立变形椭圆齿轮行星轮系的节曲线方程,采用Visual Basic 6.0语言,编写了变形椭圆齿轮式扎穴机构运动学仿真与优化软件,调节变形椭圆齿轮的长半轴长度、变形椭圆齿轮偏心率与变形椭圆齿轮变形系数等相关参数,优化并得到一组机构较优参数。搭建了扎穴机构动力学特性测试试验台,进行动力学特性试验。采用旋转中心复合试验设计方案,以行星架转速和土槽车前进速度为试验影响因素,以太阳轮轴所受扭矩和喷肥针入土时受到的拉压力为试验影响指标。在试验台上利用扭矩传感器、信号采集仪和DASP-10处理软件,测得太阳轮轴扭矩和喷肥针入土时受到的拉压力,建立试验影响因素和影响指标的关系模型及响应曲面图,并运用Design-Expert 8.0.10软件对试验数据进行分析。试验结果表明,当行星架转速64.4 r/min,前进速度0.61 m/s时,太阳轮轴扭矩为5.05 N·m,喷肥针受到的拉压力为20.03 N,此时机构动力学性能最优。应用此参数组合进行测试验证,验证了其合理性。该研究结果可保证扎穴机构在多工作参数下工作时,机具具有良好的扎穴性能。     

深施型液态施肥装置施肥过程高速摄像分析

在行星架转速110 r/min、液泵压力0.3 MPa、分配器阀芯孔直径3 mm和喷肥针孔直径2 mm的条件下,采用高速摄像对扎穴机构扎穴和喷肥工作过程进行拍摄。借助高速摄像及图像处理技术对扎穴和喷肥的运动规律进行分析后得出：喷肥针入土后开始喷肥到离土前停止喷肥的时间为0.1 s、液态肥施肥损失率为0.48%、喷肥针真实运动轨迹宽度变化256 mm和高度变化502 mm。结果表明：扎穴机构扎穴过程和喷肥过程具有较好的同步性,且施肥损失率远小于3.5%的作业要求。     

SYJ-3深施型斜置式液肥穴施肥机设计与试验

针对深施型液肥穴施肥机存在损伤作物、穴口宽度大和喷肥效率低等问题,设计了一种深施型斜置式液肥穴施肥机。基于斜置式扎穴和参数反求求解设计思想,借助人机交互平台,设计关键部件扎穴机构,优化了机构的结构与工作参数,分析了喷肥针进肥接口运动轨迹。根据喷肥针入土、出土喷肥技术特点,运用差动轮系传动和空间凸轮机构的组合传动形式,设计了关键部件液肥分配机构,减少了输肥管路复杂的连接配置,构建了出肥软管接口运动模型,解析了满足于进肥软管接口协同运动机理。进行了深施型斜置式液肥穴施肥机田间性能检测试验,结果表明,该机扎穴性能优越,肥料喷射均匀,对作物的机械损伤小,穴口宽度、作物损伤率、施肥量和施肥深度分别为45.0mm、0.3%、28.5mL/次和102mm,各项指标与前期设计差异较小,且符合农艺要求。     

斜置式非规则齿轮行星轮系扎穴机构工作参数试验优化

为探明深施型液态施肥机扎穴机构工作参数对作物损伤率、穴口宽度以及穴距的影响机理,设计了一种斜置式非规则齿轮行星轮系扎穴机构。通过联轴器使扎穴机构满足斜置式扎穴状态,使其扎穴轨迹平面与垄面呈一定角度变化,实现斜入式扎穴。采用二次回归正交旋转组合设计进行最佳工作参数试验,以行星架转速、前进速度和斜置角度为试验影响因素,以穴口宽度、穴距和作物损伤率为优化指标,利用响应曲面方法进行优化,运用DesignExpert 8.0.10软件对试验数据进行分析,得到因素与指标之间的回归方程及响应曲面图。试验结果表明,当行星架转速75.0 r/min、前进速度0.48 m/s、斜置角度23.3°时,穴口宽度为40.2 mm,穴距为220 mm,作物损伤率为0.33%,此时机构性能最优,应用此参数组合进行斜入式扎穴测试验证,验证了其合理性。     

液态施肥机液肥分配器凸轮运动学分析与仿真

应用Visual Basic 6.0软件对液态施肥机全等椭圆齿轮行星系扎穴机构喷肥针尖点的运动学方程进行编程,获得针尖点位置的y分量图像和静轨迹。然后根据喷肥针入土时的施肥要求和分配器工作原理,确定分配器凸轮各阶段的运动角和分配阀阀芯的运动规律,并选定阀芯行程为10 mm。在VB中编程获取凸轮的轮廓曲线并进行其压力角和曲率半径验证,运用Pro/E软件对凸轮和分配器进行三维建模和运动学仿真,得到阀芯在一个运动周期内的位移、速度和加速度图像。通过试验对此装置的每次施肥量进行测定,结果表明每次施肥量达到要求,所设计的凸轮符合工作要求。     

液态施肥机椭圆齿轮扎穴机构优化设计与仿真

为减少深施液态肥时土壤回带现象,建立了扎穴机构数学模型,利用VB编写了计算机辅助分析软件,并仿真得到影响施肥效果的因素以及喷肥针长度、摇臂长度、喷肥针与摇臂的夹角、行星架的初始位置等有关参数。其中一组优化后参数为：摇臂长度197mm,喷肥针长度180mm,喷肥针与摇臂的夹角76°,行星架的初始角度31°,行星轮轴心和喷肥针尖D的连线与行星架中心连线的初始夹角-70°。通过验证,优化后扎穴机构大大减少了喷肥针土壤回带现象。     

油菜钵体苗移栽栽植孔成型机设计与试验

为实现打穴式移栽机高效成型满足农艺要求栽植孔,基于打孔移栽作业的工作特点,融合油菜移栽农艺要求,设计了一种纯滚动式油菜移栽栽植孔成型机。通过分析纯滚动机构运动机理,研究成孔机构的运动参数方程,建立成型栽植孔的参数方程。采用Matlab软件生成栽植孔理论轮廓线,并生成成型栽植孔的外形图,运用CATIA软件进行仿真分析得出成型栽植孔的轮廓曲线图,并将上述图形进行拟合模拟,验证了成孔机构结构参数与运动参数的合理性。试制样机,进行田间试验,试验结果表明:机具以慢2挡工作状态下前进速度为1.80~1.96 km/h,作业效率达到0.306~0.333 hm~2/h,在黏土、壤土和砂土3种土壤中试验,其成孔的平均合格率分别达到了94.4%、93.3%、90.4%,表明研制的成孔机能成型满足设计要求的栽植孔。     

离心式油菜精量排种器型孔结构设计与试验

针对传统机械离心式油菜排种器型孔易出现堵塞导致后续断条的问题,进行了离心式油菜精量排种器型孔结构的研究,分析了型孔囊取1、2、3粒油菜种子的临界直径;结合EDEM种子运动轨迹的仿真分析得到了型孔囊取1、2、3粒种子的临界值分别为2.6、3.5、3.8mm;同时试验研究了型孔直径、转速与排种性能关系,进行了型孔堵塞统计试验。结果表明：改进后型孔直径取3.8mm时,其总排量稳定性变异系数不大于14.8%,各行排量一致性变异系数不大于16.4%,型孔无堵塞现象。     

膜上马铃薯开穴播种覆土一体机的设计与试验

马铃薯是世界第四大粮食作物,我国陕甘宁地区是马铃薯主产区之一,但该地区干旱少雨.为了保持土壤水分,农学专家结合当地实际研究出一种"早覆膜—膜上穴播"的马铃薯种植模式,解决了播种期土壤水分不足的"卡脖子旱"问题.为此,基于农机与农艺相结合,在分析该种植模式的基础上,设计了一种膜上马铃薯开穴、播种、对穴覆土一体机,并进行了...     

膜孔灌平均入渗水深简化计算模型建立与验证

以非饱和土壤水分运动理论为基础,研究了膜孔灌土壤水分运动的数学模型,并用SWMS-3D软件对多种典型土壤的膜孔灌入渗特性进行模拟,利用模拟结果分析了膜孔灌入渗特性及其影响因素,提出了包含开孔率、膜孔直径的膜孔灌点源平均入渗水深简化模型.采用多种土壤膜孔灌入渗室内试验结果与已有文献资料对所建模型进行验证,结果表明所建模型能较准确地反映膜孔灌点源入渗特性,可为确定合理的膜孔灌灌水技术要素组合提供理论依据.     

东方红中等功率轮式拖拉机变速箱箱体分离叉轴孔、滑杆孔加工工艺研究

分析了东方红中轮拖变速箱箱体的结构特点和其分离叉轴孔、滑杆孔的工艺要求,并设计了保证加工的工艺方法,经生产实践证明,该工艺不仅生产效率高,而且产品质量稳定。     

轮盘式液态肥穴播深施机设计与试验研究

液态肥穴播深施是利用高压液柱冲击土壤,通过精确控制流体喷射进行肥料定向深施的一种农机农艺新方法。为此,设计并研制了一种轮盘式液态肥穴播深施机,并通过土槽试验研究了液态肥穴播深施的可行性、成穴的基本规律及合适的工作参数范围。设计的开穴施肥轮上分布着多个导流开穴器,当导流开穴器插入土壤后,端面凸轮控制其开启,经过增压的高压液态肥沿导流开穴器射入土壤,解决了液态肥施肥过程中作业速度低、喷肥孔易堵塞及施肥量调节复杂等问题。研制了施肥机工作参数的试验测试系统,通过正交试验确定了其工作压力、流量和转速的最佳参数。试验表明:当压力取0.3MPa、节流阀开度为50%、转速为30r/min(对应机具速度0.86m/s)时,施肥量可满足设计要求。田间试验表明:轮盘式液态肥穴播深施机对覆膜、秸秆覆盖地、免耕地等作业环境有很强的适应性,比普通喷洒施肥节约肥料42%、提高作业效率30%以上。本研究为液态肥的深施肥作业机具研究和田间追肥农艺改进提供了参考。     

分级孔口消能器及其应用

针对滴灌系统滴头易堵建的问题,考虑到降低系统造价和保证系统流量等因素,作者研制了注塑的分级孔口消能器并提出了相应的分级原理。将其应用于果树等滴量系统,分级孔口消能设计毛管长度较采用管式滴头传统方法设计比,在单株树供水流量相等的情况下长50％左右,能明显降低系统造价。     

喷孔几何特征对孔内流动及近孔区域燃油雾化的影响

采用混合多相流模型与空穴模型相结合的方法,对喷孔内部流动特性及近孔区域燃油喷射及雾化进行数值模拟。计算结果表明,喷孔几何特征对其内部流动特性及近孔区域燃油喷射及雾化具有重要影响,对于截面渐扩的喷孔,孔内空化效应、湍流度均增强,喷孔出口流速提高,喷油压力增大时效果更显著,空穴强度增大能够促进近孔区域燃油快速分裂,使燃油液滴雾化更细小,有利于柴油机油气混合以及性能的提高。对于截面渐缩的喷孔,孔内空化效应受到抑制、湍流度和喷孔出口流速均降低,喷孔出口液柱较长、液块较大,近孔区域燃油雾化程度降低。     

轻简型杂交稻穴盘育秧精密播种机的设计与试验

为了培育适于机械化移栽的杂交稻钵体壮秧苗,满足杂交稻少本壮苗的农艺栽插要求和轻简化栽培的技术要求,研制了2SBB-500轻简型杂交稻穴盘育秧精密播种机。介绍了机具的组成、工作原理、主要技术参数及结构特点;创制了智能双充种室机构,实现了第一充种室空穴光电检测与预报、第二充种室智能振动复充填的构想;研制了智能双充种型孔滚筒杂交稻育秧精密播种器,解决了型孔滚筒育秧播种器作业过程中稻种在充种室内流动性差、充种可靠性低等问题,显著提高了播种性能。为了方便实现软钵盘后续直接进行摆盘作业,设计了一种软钵盘自动嵌放装置,解决了软盘育秧自动化作业的问题。试验表明:2SBB-500轻简型杂交稻穴盘育秧精密播种机功能齐全,自动化程度高,播种精度好,作业效率高,具有较好的应用前景。     

油菜勺式精量穴播排种器设计与试验

针对传统油菜条播排种器用种量大、株距变异系数大、个体生长良莠不齐等生产实际问题,结合油菜种植农艺要求,设计了一种带缺口矩形勺式型孔精量取种的油菜勺式精量穴播排种器,分析了排种器的工作过程,确定了勺轮组合,以及取种勺式型孔尺寸、安装数量、安装倾斜角、勺轮转速等主要参数。采用响应面优化试验分析了取种勺安装前倾角、取种勺式型孔长度和勺轮转速对穴粒数合格率、漏播率及重播率的影响,试验表明,在取种勺安装前倾角为47. 5°、取种勺式型孔长度为5. 4 mm、勺轮转速为24. 3 r/min时,穴粒数合格率((3±1)粒/穴)为91. 40%、漏播率(0或1粒/穴)为4. 84%、重播率(大于4粒/穴)为3. 76%,排种性能较优。由田间播种试验统计得到,油菜种植密度为63株/m2,满足油菜农艺种植要求。该研究可为油菜精量穴播排种装置设计提供参考。