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。     

自走式香蕉秸秆粉碎还田机设计与仿真分析

为解决海南省香蕉秸秆粉碎机具在作业过程中的缠绕和粉碎效果差的问题,设计一种自走式香蕉秸秆粉碎还田机。阐述整机的工作原理,对喂入装置、粉碎装置进行理论研究并确定装置作业参数,完成结构设计。运用ANSYS软件对粉碎刀片进行静力学分析,结果表明: 粉碎刀片在正常工作下的最大等效应力为260.91 MPa,最大形变为0.159 88 mm,低于刀具材料的最大屈服强度,可以保证机器的合理性与适用性。对粉碎过程进行动力学仿真模拟试验,选取刀端线速度和切割角度为试验因素,以秸秆所受最大应力和能量损耗为评价指标,进行二因素三水平试验。结果表明: 最优参数组合为刀片刀端线速度30 m/s,切割角度15°,此时秸秆所受最大应力为12.885 2 MPa,能量损耗为3.50 J。研究结果可为机具进一步优化设计提供理论参考,为香蕉秸秆粉碎还田智能化的发展提供技术参考。     

纵向双辊式香蕉秸秆粉碎还田机的设计与试验

针对目前香蕉秸秆粉碎还田机仍然存在秸秆纤维缠绕严重、秸秆粉碎不彻底、粉碎刀具变形及损坏等问题,提出纵向刀辊香蕉秸秆粉碎还田方案,设计了一种纵向双辊式香蕉秸秆粉碎还田机,阐述了该机具的总体设计方案,确定了粉碎装置、传动系统等主要部件的设计。田间试验表明,该机具平均工作效率为0.41 hm^2/h,满足0.40 hm^2/h工作效率的性能指标,秸秆粉碎合格率为95.94%,大于秸秆粉碎合格率为94%的性能要求,有效解决了原有机具存在的不足,满足了香蕉秸秆粉碎还田的实际需求。     

香蕉秸秆粉碎还田刀辊参数研究

香蕉秸秆粉碎秸秆还田作为南方农业保护性耕作中不可或缺的一部分,尚缺乏粉碎效果良好的秸秆粉碎装备。针对该问题,对香蕉秸秆粉碎还田机核心部件粉碎刀的数量、排列、运动和受力进行了理论分析,得到了其计算通式,确定了其工作参数范围。同时,应用SoildWorks2013/Simulation插件进行刀轴的模态分析,为以后香蕉秸秆粉碎还田机的设计和关键部件的选型提供理论依据。     

异向双辊式香蕉秸秆粉碎还田机设计与试验

香蕉秸秆含水率高、脆性大、富含纤维素,而现有的香蕉秸秆粉碎还田机粉碎率低、能耗高且茎秆纤维易缠绕粉碎刀辊。针对上述问题,设计一种异向双辊式香蕉秸秆粉碎还田机,介绍该机的总体设计方案,确定粉碎装置、传动系统、限深装置的结构和主要参数。田间试验表明:该机器在田间作业时,当刀辊转速为1 600 r/min,前进速度为12.9 m/s,粉碎刀片长度为124 mm时可达到最优工作状态,此时平均工作效率为0.437 hm^2/h,高于性能指标0.400 hm^2/h;机器平均粉碎合格率为97.09%,大于行业标准94%,达到秸秆粉碎还田的农艺要求。     

秸秆粉碎还田机的工作原理及使用维保

正1秸秆粉碎还田机的工作原理秸秆粉碎还田机按整体结构不同,可分为两大类:一类是立式秸秆粉碎还田机,一类是卧式秸秆粉碎还田机。1.1立式秸秆粉碎还田机的工作原理立式秸秆粉碎还田机由悬挂架、齿轮箱、罩壳、粉碎工作部件、限深轮、前护罩等组成。立式秸秆粉碎还田机与拖拉机动力输出轴连接,拖拉机输出的动力,通过万向节传动轴、传动齿轮箱输入横轴,经过圆锥齿轮增速和转向后,驱动垂直立轴旋转,带动     

卧式香蕉秸秆粉碎还田机甩刀的设计与优化

甩刀是卧式香蕉秸秆粉碎还田机的重要工作部件,合理的结构和参数设计可改善整机的工作性能,减少机具振动,提高香蕉秸秆粉碎质量。通过应用Adams、Solidworks Simulation软件对刀辊进行模态仿真,对刀片的运动及受力进行理论分析,以确定刀片的最优的基本参数和排列方式。结果表明:刀片厚度为8mm、弯折角为1 3 0°时,刀片的变形量小,粉碎效果好;V字形排列方式能有效避免刀辊的共振,延长使用寿命。     

甩刀式立式香蕉秸秆粉碎机的设计

香蕉是热带地区重要的经济作物,其废弃物香蕉秸秆的处理一直没得到很好解决。为此,设计一种甩刀式立式香蕉秸秆粉碎机,将香蕉秸秆进行粉碎还田处理,并对其关键部件高度调整装置和粉碎装置进行设计,有助于提高香蕉秸秆的利用效率。整机设计工作幅宽1 600mm,匹配动力60kW。     

双定刀滑切防缠式香蕉秸秆粉碎还田机设计与试验

针对我国香蕉秸秆粉碎还田作业过程中香蕉秸秆粉碎质量差,秸秆缠绕堵塞等问题,设计了一种双定刀滑切防缠式香蕉秸秆粉碎还田机。基于滑切定理,解析了粉碎刀随轴转动过程中的动态滑切角和粉碎定刀滑切角的相对作用原理,以等速螺线设计L形粉碎定刀刀刃曲线,确定了粉碎刀结构参数;对香蕉秸秆缠绕粉碎刀辊进行受力分析,设计防缠绕板并确定装配数量与结构参数;以装置前进速度、粉碎刀辊转速、防缠绕板高度为试验因素,以香蕉秸秆粉碎合格率、抛撒不均匀度和香蕉秸秆缠绕数量为评价指标进行三因素三水平正交试验,建立因素与指标的响应面数学模型。试验结果表明,最优参数组合为作业机前进速度1.5 m/s、防缠绕板高度41.6 mm、粉碎刀辊转速1 800 r/min,此时香蕉秸秆粉碎合格率为93.8%,香蕉秸秆缠绕数量为26,香蕉秸秆抛撒不均匀度为12.1%。以最优组合进行田间试验验证,试验结果表明双定刀滑切防缠式香蕉秸秆粉碎还田机整机防缠性能优越,满足设计要求。     

沟齿式香蕉假茎粉碎还田机设计与试验

香蕉假茎具有粗大、含水率高、纤维素丰富等特点,而现有的假茎粉碎装备粉碎效果差、适用性不强,且粉碎过程中易产生缠绕现象。为此,设计了一种能将香蕉假茎整株进行一次粉碎完全并直接还田的沟齿式香蕉假茎粉碎还田机,并阐述了该机的总体设计方案,确定了喂入装置、粉碎装置及镇压装置等主要部件的结构参数和工作参数的最优值。田间试验表明:该还田机在工作速度为2.52~3.60km/h、秸秆粉碎刀辊转速为720r/min时,工作效率的平均值为0.43hm~2/h,香蕉秸秆粉碎合格率为96.98%,满足了香蕉假茎粉碎还田的农艺要求。     

秸秆粉碎还田机甩刀的设计

甩刀是秸秆粉碎还田机的重要工作部件。为此,阐述了秸秆粉碎还田机机用甩刀的工作过程,指出了现有刀片的优缺点,对秸秆粉碎还田甩刀的形状、速度、排列方式、数量、耐磨性及刀辊平衡等方面进行分析,设计出一种秸秆粉碎还田组合Y型甩刀。同时,应用Solidworks软件对其进行创新结构设计,利用Solidworks内含的有限元模块,对新刀片进行有限元静力学分析,优化其设计参数。     

木薯茎秆粉碎还田机刀片离地间隙控制系统设计与仿真分析

针对木薯茎秆粉碎还田机作业效率低的问题,以木薯茎秆粉碎还田机粉碎刀片离地间隙为研究对象,设计一种基于木薯茎秆粉碎还田机的刀片离地间隙控制系统。为实现木薯茎秆粉碎还田机刀片离地间隙精确控制,设计可安装检测装置的仿形检测机构;在木薯茎秆粉碎还田机地轮支撑杆处加装液压缸,可对木薯茎秆粉碎还田机粉碎刀片离地间隙进行调控;在SolidWorks中建立木薯茎秆粉碎还田机垄面作业模型,并利用ADAMS软件对其进行运动仿真分析,结果表明:仿形检测机构仿形范围为375～500 mm时,此时仿形检测机构具有最优仿形效果,设计合理。粉碎刀片距垄面距离为228 mm,满足最优粉碎刀片离地间隙范围要求。     

基于模态分析的立式香蕉秸秆粉碎还田机机架优化

利用ANSYS Workbench软件对立式香蕉秸秆粉碎还田机机架的三维参数模型进行模态分析,检验立式香蕉秸秆粉碎还田机的作业可靠度。为了防止共振的发生,采用错开激励源频率的方法,对机架结构分两个阶段进行优化。优化结果表明:增加机架后挡板的钢板厚度或减少机架侧挡板及盖板的钢板厚度皆可提高机架的固有频率;机架在质量减小9%的情况下,1阶固有频率将增加28%,作业可靠度将得到显著提高。     

香蕉茎秆/根茬还田工艺研究和机械结构设计

从香蕉茎秆/根茬的生物学特性研究入手,设计了香蕉秸秆的还田处理工艺路线。在此基础上,对还田机械的总体结构、工作原理进行了详细介绍,列出了其主要的性能参数。最后,对粉碎机构的原理、刀具结构和除根/还田机构的破茬原理、刀辊总成、布刀形式进行了研究和设计。本还田技术装备解决了制约香蕉大规模种植面临的秸秆处理难题,具有重大的经济效益和生态效益。     

秸秆还田机碎茬部件的优化设计

碎茬部件是秸秆粉碎还田机的主要工作部件。从刀轴机构设计、刀轴强度校核、刀片结构设计及刀片排列等方面阐述对碎茬部件的优化设计,提高其结构合理性和工作性能,以实现良好的秸秆粉碎还田作业效果。     

正反转倒U型甩刀香蕉茎秆粉碎还田机的设计与试验

针对香蕉秸秆含有又长又韧的纤维,在粉碎还田作业中缠绕机具,造成作业功耗大、效率低、机具易损坏的问题,研制了一种正反转倒U型甩刀香蕉秸秆粉碎还田机,描述了整机技术方案,确定了主要工作部件的结构与参数。该机从解决蕉茎长度入手,采用刀辊正转作业1次,将蕉茎打烂、切短,再反转作业1次的工艺流程作业。试验结果表明:该机配套拖拉机动力58.8～66.15kW,工作幅宽1.08m,纯工作小时生产率0.17hm~2/h,单位面积耗油量56.8 kg/hm~2,香蕉秸秆粉碎率93.1%,作业后土地可立即翻耕播种;与现有同类机型相比,其纯工作小时生产率提高70%,单位面积耗油量降低29%。该研究可为香蕉秸秆粉碎还田机的设计提供参考。     

香蕉秸秆还田技术研究与装备设计

研究香蕉秸秆的生物学特性,分析种植过程中秸秆的现有处理方式。在此基础上,设计香蕉秸秆的还田工艺路线,对还田机械的传动系统、总体结构、工作原理进行详细介绍,给出还田装备的主要技术参数。文中重点对粉碎机构的破碎原理、刀具结构、安装方式和除根/还田机构的破茬原理、刀辊总成和布刀形式进行研究和设计。该香蕉秸秆机械还田技术既能够处理地上的蕉茎蕉叶,又能够彻底清除埋于地下的球茎根系,可以解决制约香蕉大规模种植所面临的秸秆处理难题,具有重要的经济效益和生态价值。     

卧式秸秆粉碎还田机的维护保养

<正>一、卧式秸秆粉碎还田机的结构原理(一)卧式秸秆粉碎还田机的结构卧式秸秆粉碎还田机主要由传动机构、粉碎室、辅助部件等组成。其中:传动机构由万向节传动轴、齿轮箱、皮带传动装置等组成;粉碎室由罩壳、刀轴、刀片等组成,刀片的形式有L型、直刀型、锤爪型等;辅助部件由悬挂架、限深轮等组成。(二)卧式秸秆粉碎还田机的工作原理拖拉机动力输出轴与秸秆粉碎还田机连接,动力输出经万向节、主变速箱二轴带动主动轮旋转,主动轮通过三角皮带带动被动轮及粉碎滚筒旋转,安     

新疆棉花秸秆粉碎还田机应用现状分析

卧式和立式秸秆粉碎还田机在新疆机采棉秸秆粉碎还田过程中得到了应用,其结构形式多样。新疆使用的卧式秸秆粉碎还田机都采用单刀轴结构,用皮带传动,可以粉碎还田4行和6行棉花秸秆;立式秸秆粉碎还田机按照切割刀盘的数量可以分为单切割刀盘和双切割刀盘两种结构,用皮带或齿轮传动,可以粉碎还田2、4、6和8行棉花秸秆。两种类型的还田机都满足了新疆机采棉种植模式的秸秆粉碎还田的需要,但是作业质量不稳定,粉碎质量受秸秆含水率影响严重,需要在切割刀的耐磨性、切割粉碎室的结构和传动系统上进行优化设计,进一步提高作业效率和秸秆切割粉碎质量。     

香蕉秸秆离散元仿真粘结模型参数标定与试验

为提高离散元法对指导香蕉秸秆粉碎还田装备设计与优化的准确性与可靠性,本文利用Hertz-Mindlin with bonding接触模型建立香蕉秸秆离散元粘结模型并进行参数标定。运用高速摄影技术开展碰撞恢复试验、静摩擦及滚动摩擦台架试验,确定了香蕉秸秆碰撞恢复系数、静摩擦因数和滚动摩擦因数等基本离散元模型接触参数。开展香蕉秸秆物理与仿真剪切试验,获得破坏香蕉秸秆外皮的力学特征曲线,确定物理最大剪切力为122.41N;通过中心组合设计（Central composite design, CCD）响应面法确定香蕉秸秆粘结模型的法向接触刚度、切向接触刚度、临界法向应力与临界切向应力的最佳参数组合为5.89×107N/m、2.49×106N/m、1.39×105Pa、1.34×105Pa。以参数标定结果进行仿真验证,结果表明,仿真剪切力结果与物理剪切力相对误差仅为2.34%,验证了该粘结参数标定方法的可行性,可为香蕉秸秆粉碎还田机设计与研究提供理论参考。