棉秆起拔力的影响因素与试验研究

为了探讨棉秆直径、土壤条件(土壤含水率与土壤坚实度)、棉秆起拔角度对棉秆起拔力的影响,设计了一种简易棉秆起拔力测量装置并在田间对棉秆进行了起拔阻力测试试验。以棉秆直径、土壤条件为影响因素对棉秆起拔力分别进行单因素试验分析,并在单因素试验的基础上,采用二因素三水平正交试验方法,研究分析了棉秆起拔角度、土壤环境条件对棉秆起拔力的影响。试验结果表明:棉秆起拔力随着棉秆直径的增大而增大,并呈正线性相关关系;棉秆起拔角度、土壤条件对棉秆起拔力影响显著,主次顺序为棉秆起拔角度、土壤条件;试验条件下最佳起拔角度为30°,最佳土壤条件为土壤含水率16.8%、土壤坚实度330kPa。该研究为棉秆收获机械的设计及其作业时间提供了参考,有利于减少功率消耗及提高棉花秸秆的收获效率。     

棉秆拔取力测试装置正交优化分析研究

针对目前我国棉秆资源利用率低下、棉秆回收机械急需深入发展研究等问题,设计了一种移动式棉秆拔取力学参数性能测定装置。在静置状态以土壤含水率、起拔角度和起拔线速度为影响因素,利用Design Expert软件设计三因素三水平试验,结果表明:棉秆起拔角度、土壤含水率、起拔线速度的P-vaule分别为0.00539、0.01949、0.02759,均小于0.05。极差分析表明:棉秆的影响因素由大到小的次序为起拔角度、土壤含水率、起拔线速度。大田试验结果表明:棉秆测力装置最佳的起拔条件为线速度119.2mm/s、土壤含水率25.3%、棉秆的起拔角度30°,此时平均起拔力为363N。该装置可为棉花秸秆收获机械的研究提供依据及试验参考。     

棉秆起拔力关键因素的研究及试验

棉秆起拔力是设计棉秆拔秆收获机械的一个重要指标参数。为了研究收获期的棉秆高度、棉秆直径、土壤含水率、土壤坚实度等因素对棉秆起拔力的影响,在新疆农垦科学院的试验田进行了棉秆起拔力的测试试验,采集了其中5块试验田棉秆起拔力、棉秆直径、土壤坚实度、土壤含水率和棉秆高度的数据。试验结果表明:在已测得5块试验田的数据中,第3组棉秆起拔力最大,单株棉秆最大起拔力为821.1 N,平均起拔力为534.49N;第2块试验田的棉秆起拔力最小,单株棉秆最大起拔力为7 2 6.1 N,棉秆平均起拔力为473.62 N。对已获取的5块试验田数据做的回归分析表明:同一块试验田的棉秆起拔力与棉秆直径成正相关关系;土壤含水率越高,起拔力越小;土壤紧实度越大,起拔力越大;棉秆高度与棉秆直径成正比。     

齿盘式多行拔棉秆装置拔秆过程分析与参数优化

为解决拔棉秆机漏拔、拔断、拔净率低等问题,基于电液控制技术设计了齿盘式多行拔棉秆台架并开展试验研究。采用ADAMS软件进行齿盘式拔棉秆装置运动仿真分析进而揭示拔秆机理;利用试验台架的调速比模式和调转速模式,通过单因素和多因素试验研究齿盘圆周线速度、拖拉机前进速度及齿盘圆周线速度与拖拉机前进速度之比(以下简称速比)对棉秆拔净率、拔断率和漏拔率的影响。试验结果表明,调速比和调转速2种模式的齿盘式多行拔棉秆台架满足设计要求,可开展多种条件下拔棉秆试验研究;齿盘对棉秆起拔力大小、方向及夹持时间影响拔秆效果,棉秆被夹持时间小于起拔时间易导致棉秆断裂,一定程度上增大齿盘圆周线速度有助于减少漏拔;速比、齿盘圆周线速度对棉秆拔净率、漏拔率和拔断率均有极显著影响,其中速比是影响棉秆拔净率最关键因素;速比最佳范围为0. 55～0. 80,齿盘圆周线速度最佳范围为0. 24～1. 10 m/s;齿盘倾角为6°、拖拉机前进速度为0. 85 m/s、速比0. 75时,棉秆拔净率最高,为93. 89%,满足设计要求,此时拔断率为4. 43%,漏拔率为1. 68%。     

棉秸秆力学特性和拉拔阻力研究

棉秆力学特性是研究棉秆收获机械的理论基础。为此,通过采集不同时期的棉秆,测定力学性能和物理性能;通过典型相关性分析,研究棉秆的物理性能与力学特性的关系;采用线性回归模型分析棉秆起拔力、土壤紧实度、棉秆直径及棉秆含水率的关系,对模型进行优化并建立棉秆的起拔力模型。试验结果表明:抗拉强度在含水率最高为61%时达到最大值37.65MPa,当含水率在在15%～50%之间,棉秆的抗拉强度变化不大,平均抗拉强度集中在21.5～25.8MPa之间;对于抗弯强度,在含水率在为15%时达到最高值33MPa,当含水率在25%～55%之间,棉秆的抗弯强度变化不大,平均抗弯强度集中在23.5～27MPa之间;对于棉秆起拔力,在土壤紧实度为最低的3.3kg/cm时达到最小值340.7N,棉秆的起拔力随着土壤紧实度的降低而减小。通过典型相关性分析可知:棉秆的弯曲破坏载荷及拉伸破坏载荷与棉秆的直径和棉秆的含水率都有着显著的相关性,且棉秆直径对弯曲和拉伸破坏载荷的影响远大于含水率对棉秆拉伸和弯曲破坏载荷的影响;含水率与棉秆的抗拉强度呈正相关,与抗弯强度呈负相关。对棉秆的起拔力与棉秆含水率、棉秆直径及土壤紧实度进行多元回归分析,得到棉秆起拔力与棉秆直径以及土壤紧实度的模型为y=-111.73707+45.39254x_1+23.89125x_2,其拟合优度为0.81,可用于对棉秆起拔力的预测和拔棉秆机的设计研究。该研究对于推进棉秆机械化回收发展具有重要的指导意义。     

前置式皮带夹持输送棉秆起拔机设计与试验

为解决棉秆起拔机拔断率高、起拔后铺放散乱的问题,基于带夹原理设计了一种前置式皮带夹持输送棉秆起拔机。该机关键部件为起拔输送机构,作业时通过皮带将棉秆夹持拔出,随后将其输送至机具一侧,有序铺放到地面上。首先分析棉秆起拔过程中产生漏拔及拔断的原因,其次进行拔秆机理理论分析,确定影响拔秆效果的主要因素及其取值范围。在棉花高度为750mm、根部直径为10mm、棉秆含水率为25%~35%的试验地进行正交试验,进一步研究各影响因素对棉秆起拔效果的影响。试验结果表明,优化后的参数组合为机具前进速度2.27km/h、张紧量71.26mm、主动轮转速244.98r/min,此时棉秆拔断率为3.53%,棉秆漏拔率为5.09%。验证试验表明,在参数组合为机具前进速度2km/h、张紧量70mm、主动轮转速250r/min条件下,棉秆拔断率为3.67%,棉秆漏拔率为5.32%,与优化值相对误差均小于5%,证明样机设计合理,满足棉秆整株起拔的作业要求。     

皮带夹持式拔棉秆装置设计与试验

为提高棉秆起拔率,实现棉秆的整株拔取,设计了一种皮带夹持式拔棉秆装置,主要由前悬挂装置、分禾器、起拔输送装置以及液压系统构成。机具关键部位为起拔输送装置,作业时通过皮带夹持将棉秆拔出,随后输送皮带将拔起的棉秆输送至机具一侧,并有序地铺放在地表上。在单因素试验基础上,以前进速度、主动轮转速、拔秆高度为影响因素,以棉秆拔断率和漏拔率为试验指标,开展三因素三水平正交试验。试验结果表明：较优工作参数组合为主动轮转速250r/min、拔秆高度80mm、前进速度2km/h,在此工作参数组合下,棉秆拔断率为3.83%,棉秆漏拔率为5.93%,满足拔秆作业要求。研究结果可为后续棉秆收获机的研究提供参考。     

基于响应曲面法的移动式棉秆拔取力测试装置设计及试验研究

针对目前我国棉秆资源利用率低下,棉秆回收机械急需深入发展等问题,设计一种移动式棉秆拔取力学参数性能测定装置.以起拔阻力F作为响应指标,基于响应曲面分析法,利用Design Expert软件设计三因素三水平试验,选取起拔角度、机具前进速度、土壤含水率为影响因素,建立响应面三维模型,得出:棉秆起拔角度、土壤含水率、前进速度...     

夹持辊式棉秆拔取装置设计与试验

针对现有棉秆收获机械拔断率、漏拔率高,作业时需对行等问题,设计了一种夹持辊式棉秆拔取装置。该装置主要由棉秆拔取机构、棉秆输送机构组成,通过对棉秆拔取机构作业过程进行运动学与动力学分析确定了各零部件的结构参数与工作参数。为了验证棉秆拔取装置工作的可靠性与作业性能,以机具前进速度、上拔秆辊转速、机具前进速度与拨秆轮线速度比值(简称速比)作为试验因素,棉秆拔断率、漏拔率为试验指标进行了三因素三水平二次回归响应面试验,建立了回归模型,分析了各因素对棉秆拔取装置作业性能的影响,并进行了参数优化与试验验证。试验结果表明：影响棉秆拔断率的因素主次顺序为上拔秆辊转速、机具前进速度、速比;影响棉秆漏拔率的因素主次顺序为速比、机具前进速度、上拔秆辊转速。优化后的工作参数为：机具前进速度0.60 m/s、上拔秆辊转速46 r/min、速比0.50,以此参数组合进行田间试验,得到棉秆拔断率为3.68%,漏拔率为5.19%,与理论优化值相对误差不超过5%,研究结果可为棉秆拔取装置的设计提供参考。     

一种夹持链式新疆棉秆起拔机的设计

棉秆的回收利用对于棉花产业发展至关重要。本文针对新疆棉花（66+10）cm的宽窄行种植模式，设计了一种夹持链式新疆棉秆起拔机。该机具采用波浪齿状的夹持链条对棉秆进行夹持起拔，并辅以拨秆轮和导向板来收获棉秆。通过对起拔机主要部件的受力计算，并运用Simulation对起拔机关键部件进行静力学仿真分析，得到了主要部件的应力、应变分析图。结果显示：起拔链条的最大应力为341.6 MPa，低于材料屈服强度极限；最大形变位移为0.34 mm，符合材料强度要求。本文提供了一种新颖的棉秆起拔机设计方案，可为新疆棉花收获机械研发提供理论依据和技术支撑。     

棉柴收获机起拔滚筒运动及性能分析

研究了滚提式拔棉柴装置,该装置不仅可以拔出棉秆,而且可以抛松地膜。通过对起拔滚筒的运动分析,得出滚筒刀的旋耕速度比λ对工作性能的影响。试验表明,机组以3m/s工作速度工作时,拔净率达到96%。     

棉秆拉拔阻力的研究

为研究收获期的棉秆根部直径和土壤硬度对棉秆拉拔阻力的影响,为棉秆拔秆收获机械的设计和使用提供参考依据,在山东省无棣县棉花生产全程机械化示范基地进行了棉秆拔秆试验,采集了棉秆拉拔阻力、根部直径和土壤硬度的数据。试验结果表明:在较长时间跨度里,棉秆的拉拔阻力变化很大,呈先增大后减小的趋势。已采集的6批次数据中,第2批次(2014.12.26)棉秆拉拔阻力最大,单株棉秆最大拉拔阻力为1031.6N,平均拉拔阻力为679.0N;第6批次(2015.03.21)棉秆拉拔阻力最小,单株棉秆最大拉拔阻力达到471.1N,平均拉拔阻力为340.76N。对采集的数据进行的回归分析表明:同批次的棉秆拉拔阻力与棉秆根部直径成正相关关系,直线回归关系不显著;同批次的棉秆拉拔阻力土壤硬度成正相关关系,直线回归关系不显著。     

不对行棉秆拔取收获台设计与试验

针对棉花种植行距不统一,导致目前拔棉秆机适用范围小、效率低、功能单一等问题,设计了具有整理棉秆和分离泥土功能的不对行棉秆拔取收获台。简述了整机结构和工作原理,并对关键部件进行了理论分析、设计计算和选型,对样机的主要性能指标进行了田间测试。试验结果表明,拔茎辊转速502r/min、整机前进速度0.93m/s时,生产率为0.8hm2/h,拔净率为97.7%,各项指标达到了设计要求。     

4MB-6型密植棉秆对行铲拔铺放机改进设计

针对原4MB-6型密植棉秆对行铲拔铺放机田间性能试验中存在的减阻装置壅土严重、对行铲切装置处棉秆堆积、拔秆铺放辊拔秆不连续及有效性差等问题,对该机具进行了改进设计;为进一步提高该机具的作业性能,对其核心工作部件的作业机理进行了分析;对行铲切装置采用原地放垡间隔作业技术,当铲切深度约为115mm时,在1幅宽膜内（2050mm）,其底部虚实作业比例为1∶242,地表虚实作业比例为1∶0.59,该比例从地面到底部呈连续递减趋势,有利于降低作业功耗;在铲切作业过程中,在梯形框架带刃口的侧板部分和铲切板的挤压、剪切作用下,棉茬周围土壤被剪切和弯曲破坏、土壤-棉根系复合体产生失效被原位抬升于土壤上层,对其余土壤的扰动较小;齿型推拔辊采用反向推拔作业原理,有利于棉秆导入V形刀齿并进行有效夹持,由于其所起拔的棉秆已被铲切抬升,且入土深度（0~10mm）小,因此进一步减小了整机作业功耗。田间试验表明,改进后的机具整机作业性能稳定,对行铲切装置工作流畅,实现了棉秆对行铲切及原位抬升作业目标,齿型推拔辊能有效抓取棉秆,并进行切向甩抛使得整株棉秆根茬土壤分离、铺放于田间,拔净率为90.87%~91.42%,达到了整秆铲拔的设计要求（拔净率90%以上）,是新疆棉区棉秆资源机械化收获的适用设备。     

提辊式拔棉秆阻力分析

机械化拔棉秆对提高农业生产效率有重要意义.以提辊式拔棉秆机械的工作部件为研究对象,并对提辊建立数学模型,分析其受力和各项功耗,得出各项阻力在总阻力中所占的比例关系;根据各参数与总阻力之间的数学关系建立函数图像,分析得出影响牵引阻力的主要参数与阻力之间的关系;结合试验,进一步得到提辊参数间的优化组合,为提辊式拔棉秆机械的进一步优化设计提供参考.     

夹持带式棉秆收获机设计与试验

为降低棉秆收获时的拔断率,提出双柔性带裹夹拉拔的收获方式,设计了夹持带式棉秆收获机,该机4个带轮交叉放置,延长了带夹路径与时间,从而避免因棉秆未完全拔出而导致的漏拔。通过正交试验研究带夹部件各因素对棉秆收获效果的影响,建立以漏拔率和拔断率为响应值的多元二次回归模型,并进行了工作参数优化与大田验证试验。结果表明,当带轮1转速为272.3r/min、拉拔角为38.65°、机具前进速度为2.5km/h时,模型得到的漏拔率为1.85%、拔断率为7.72%;验证试验得出：在前进速度2.5km/h、拉拔角40°和带轮1转速270r/min时,漏拔率为6.84%,拔断率为9.98%,与优化值相近,说明所构建的模型合理,夹持带式棉秆收获机满足相关设计要求。     

基于响应面法的棉秆压捆试验研究

针对棉秆压缩打捆密度低、压缩打捆装备可靠性差等问题,采用设计的棉秆压捆试验平台,将棉秆含水率、棉秆切断长度、棉秆喂入量和压缩活塞压缩频率作为试验因素,以压缩活塞端面压力、压缩室压力和棉秆压捆密度作为试验性能指标进行棉秆压缩打捆单因素和中心组合试验,建立各试验因素和试验性能指标之间的回归方程,确定各试验因素对性能指标的影响规律,并进行优化计算,对优化结果进行试验验证。结果表明:棉秆压缩打捆的最优组合为棉秆含水率30%,棉秆切断长度25 cm,棉秆喂入量2.15 kg/s,压缩活塞压缩频率110次/min,压缩活塞端面压力13.84 kN,压缩室压力3.36 kN,棉秆打捆密度145.83 kg/m~3,为棉秆压缩打捆机械的设计提供理论指导。     

横卧辊式棉秸秆起拔收获机的设计与试验

针对目前新疆棉区棉秸秆回收存在的问题,设计了一种横卧辊式棉秸秆起拔收获机。该机将横卧辊式棉秸秆起拔装置与辊式圆捆打捆装置相结合,可实现棉秸秆整株起拔和整株回收联合作业,主要由拨禾链耙、传动系统、拔杆装置、输送装置、喂入装置和打捆装置等组成。通过对主要工作部件的设计及实际作业过程中的运动机理分析,确定机具的主要结构和工作参数,并进行田间试验。试验结果表明:在机具作业速度5km/h、棉秸秆起拔角度为30°、拨禾链耙最低线速度2.5m/s、拔秆辊最低转速236r/min的条件下,棉秸秆回收率达到95.43%。该研究结果可为棉秸秆起拔收获机的研制提供参考。     

甜菜起拔力影响因素的试验研究

为了确定甜菜的挖掘位置对甜菜起拔力的影响,借助正交试验分析了关键参数对甜菜起拔力的影响及其范围,并采用二次旋转回归试验设计,建立了挖掘深度和挖掘距离对甜菜起拔力的二次响应面模型。通过对"KWS3148"甜菜的田间种植状况测定,确定了挖掘位置参数的合理范围。借助Design-Expert软件,研究了参数对起拔力的影响规律,确定了挖掘深度为195mm、挖掘距离为41mm的较优参数组合,为甜菜挖掘装备提供设计依据和数据参考。     

影响玉米脱粒性能的因素分析与研究

针对我国玉米收获时籽粒含水率较高,不能直接脱粒收获的关键问题,通过单因素试验,分析了影响玉米籽粒破碎率和未脱净率的主要因素—籽粒含水率和脱粒速度等。利用Origin软件进行数据拟合并绘图,得出含水率和脱粒速度与破碎率、未脱净率的关系。试验数据表明,适合玉米脱粒的籽粒含水率为13.9%~27.6%,当含水率为18.3%时,籽粒破碎率最低;满足玉米脱粒条件的脱粒线速度为2.99~7.77m/s,当线速度为5.04m/s时脱粒效果最佳。