甘蔗收获机切段装置设计与试验

针对甘蔗收获机切段装置存在的切段机理理论缺乏、切段损失大、对切段装置要求多样化等现状,对比分析了切段装置前置式、中置式、后置式3种形式的收获流程,并基于对前置切段式结构的理论分析,推导前置切段式切段长度的经验公式,设计了切段装置试验台和切段装置前置式收获机割台。进行了切段过程高速摄影试验,获知蔗段在切段过程中的运动规律、蔗叶与蔗茎的分离形式、断口糖分损失的主要形式及原因,通过田间正交试验确定了影响蔗段合格率因素主次顺序为:交错深度、行驶速度、切段辊转速,当交错深度为4 mm,行驶速度为2 km/h,切段辊转速为300 r/min时,割台蔗茎合格率达到93%。通过统计学分析计算,得出了长度系数为0.7,其长度分布近似符合正态分布规律。     

小区联合收获机清选装置试验与参数优化

针对小区联合收获机清选装置存在的籽粒损失率和含杂率偏高等问题,结合内外滚筒旋转式脱粒装置,搭建脱粒清选试验平台,仿真分析结果表明,该清选装置符合筛分要求。以脱出籽粒中含杂率及损失率作为试验指标,选取对清选性能影响较大的风机转速和振动筛曲柄转速为试验因素,分别进行单因素试验,得到风机转速为1 000 r/min时,含杂率与损失率分别为0.65%和1.06%;振动筛曲柄转速为275 r/min时,含杂率与损失率分别为0.55%和0.87%。最后运用Central Composite中心复合设计方法进行响应面试验,研究因素交互作用对试验指标的影响规律。试验结果表明,最佳匹配参数为风机转速900 r/min、振动筛曲柄转速300 r/min;在最佳参数组合下,对该装置进行多次验证试验,得到其含杂率和损失率的平均值分别为0.75%和0.62%,表明在该参数组合下此装置能够满足小区收获的清选性能要求。     

大蒜收获机参数优化试验研究

为了解决大蒜收获效率低、损伤率高的问题,设计了一种大蒜收获机,主要包括动力系统、传动系统、行走系统、操纵系统、振动系统及切割系统。同时,采用了二因素五水平二次正交旋转组合方法对影响其性能的入土深度和入土角度这两个主要因素进行了参数优化试验,获得取整后的最佳参数组合为:入土深度8cm,入土角度21°。田间试验结果表明:大蒜挖出率为97.96%,大蒜损伤率为1.03%。研究结果对大蒜收获机的研发提供设计依据。     

玉米收获机清选曲面筛设计与试验

为提高玉米收获机风筛式清选装置的清选效果,通过筛上颗粒受力分析,确定筛上颗粒运动状态与筛面方程f(x)存在函数关系。以编织筛为研究对象,利用CFD-DEM耦合技术,通过对比清选装置内平面、凸面、凹面3种编织筛的气流场及不同区域筛分特点,提出一种正弦曲线编织筛,并与去除尾筛的正弦曲线筛进行性能对比,确定保留尾筛筛分性能更好。以正弦曲线筛筛形系数、入口气流速度、气流方向角为试验因素,以籽粒清洁率和籽粒损失率为评价指标,设计二次正交旋转组合试验,建立了各因素与指标间回归数学模型,运用Design-Expert软件的多目标优化算法进行参数优化。获得参数最优组合为:筛形系数32. 35 mm,入口气流速度13. 73 m/s,气流方向角23. 86°。当玉米脱出物喂入量为5 kg/s,筛面振动频率为5. 15 Hz时,利用高速摄像及室内台架进行了正弦曲线筛工作机理试验和性能对比试验。试验结果表明,正弦曲线筛可实现对杂余的快速推移,并提高籽粒透筛概率。正弦曲线筛清选装置的籽粒清洁率为98. 07%,籽粒损失率为1. 16%,相较平面编织筛清洁率提高2. 45个百分点、损失率降低0. 79个百分点,满足国家筛分质量评价技术规范要求。     

青贮饲料收获机设计与试验

青贮饲料在我国畜牧业发展中占据着重要的地位。为此,主要论述了9QS-1000型青贮饲料收获机主要参数的设计与计算及性能试验。该机可由40～48kW拖拉机悬挂,由液压控制升降,调整割茬高度进行不对行收获、切碎、抛送。通过性能与生产试验表明,各项指标均达到设计与青贮饲料收获技术要求,其参数可作为青贮饲料收获机的设计依据。     

鲜食大豆收获机弹齿滚筒式采摘装置设计与试验

针对鲜食大豆采收劳动强度大,人工采摘效率低,缺少相应收获机械装备等问题,结合鲜食大豆种植模式和采摘期植株物理特性,设计了一种弹齿滚筒式鲜食大豆采摘装置。阐述了弹齿滚筒采摘装置的工作原理,对采摘过程中的豆荚进行运动学分析,并对装置关键部件进行了参数设计和结构优化,确定了影响作业效果的因素。通过单因素预试验确定了关键参数的范围,以前进速度、滚筒转速、割台高度为试验因素,以掉落率、挂枝率、破损率为试验指标进行三因素五水平二次正交旋转中心组合试验,建立了试验因素与试验指标间的数学模型,并分析了各因素对试验指标的影响。对模型进行粒子群算法优化,预测最优参数组合为：前进速度0.43m/s、滚筒转速245r/min、割台高度4cm,对应的掉落率、挂枝率和破损率的预测值分别为10.6%、4.4%、5.6%。对最优参数组合进行田间验证试验,结果为掉落率11.8%,挂枝率4.0%,破损率6.1%,试验结果与理论预测值的相对误差均不高于10.1%。方差分析表明各评价指标的实际值和预测值之间不具有显著性差异。研究结果可为鲜食大豆采摘装置设计提供参考。     

玉米籽粒收获机分段式振动筛清选装置设计与试验

针对目前玉米籽粒收获机籽粒清洁率和损失率不能满足国家标准要求的问题,设计了一种分段式振动圆孔筛清选装置。利用CFD-DEM耦合技术对传统双层往复振动筛清选装置内气固两相运动进行仿真,根据上筛纵向区域内籽粒透筛规律和上筛长度,确定合适的分段式振动筛前筛长度,并设计分段式振动筛后筛,使玉米脱出物在前筛尾部下落到后筛之前可以被前筛上下混合气流继续分散、分层,以提高籽粒清洁率,降低籽粒损失率。在保证分段式振动筛前筛清选性能不变的条件下,以后筛频率、后筛振幅、前后筛垂直间距、前后筛水平间距为试验因素,以籽粒的清洁率和损失率为评价指标,设计二次正交旋转中心组合试验,建立各因素与指标之间的回归数学模型。利用Design-Expert 8.0.6软件的多目标优化算法获得最佳参数组合:后筛频率为4.44 Hz、后筛振幅为15.65 mm、前后筛垂直间距为114 mm、前后筛水平间距为18.53 mm。在清选装置入口气流速度为12.8 m/s、气流方向角为25°、清选装置入口玉米脱出物喂入量为5 kg/s时,分段式振动筛清选装置使籽粒清洁率提高到98.34%,籽粒损失率降至1.45%,籽粒清洁率比传统双层往复振动筛清选装置提高1.26个百分点,损失率降低0.81个百分点,满足国家筛分质量评价技术规范要求。     

油葵联合收获机清选装置结构优化与试验

针对油葵联合收获作业过程中存在籽粒含杂率及损失率偏高的问题,测定油葵脱粒后脱出物的尺寸特征和悬浮特性,通过机构的运动学分析与物料的受力分析,确定了油葵联合收获机清选装置主要结构参数与工作参数。以风机转速、振动频率和分风板倾角为影响因素,油葵籽粒含杂率和籽粒损失率为评价指标,开展工作参数优化试验,单因素试验结果表明,清选装置较优工作区间为：风机转速1100~1300r/min、振动频率3~5Hz、分风板倾角20°~40°;设计Box-Behnken试验,建立了响应面回归模型,并进行参数优化,结果表明：各试验因素对含杂率和损失率影响显著性大小顺序均为风机转速、振动频率、分风板倾角;当风机转速1200r/min、振动频率4Hz、分风板倾角27°时,试验结果表明平均油葵籽粒含杂率为4.25%,平均籽粒损失率为1.82%,满足油葵联合收获机清选的国家标准要求。     

牛蒡收获机设计与试验

为了实现牛蒡的机械化收获,采用强迫式振动减阻原理,设计了集偏心轮振动、土壤切削、土壤升运、牛蒡夹持于一体的牛蒡收获机。该机具采用偏心轮带动振动连接杆使挖掘铲进行振动挖掘,从而起到节能减阻的效果。收获机由三点悬挂架、机身框架、支撑臂、扎草刀、振动连接杆及挖掘铲等组成。田间性能检测表明:其损失率小于3%,伤根率小于3%,生产率0.067~0.2hm2/h,整机可靠系数9 6.1%。     

杆齿式残膜回收机的设计与试验

针对目前国内残膜回收机具存在拾膜、卸膜机构复杂且可靠性低的问题,设计了杆齿式残膜回收机。介绍了杆齿式残膜回收机的工作原理,对关键部件进行了设计分析,确定了拾膜机构、卸膜机构及起膜装置的关键设计参数。以机具行进速度、拾膜杆齿线速度与机具行进速度比、拾膜杆齿入土深度为影响因素,利用土槽台架试验系统,进行了三因素三水平响应面试验,并通过Design-Expert数据处理软件对拾膜率进行优化分析。结果表明:当机具行进速度为1.2m/s、速比为1.0、杆齿入土深度为55mm时,拾膜率和卸膜率达到最优。     

基于Creo Simulate的青饲收获机滚刀设计与试验

滚刀是青饲收获机功率消耗最大的部件,若刀具设计不佳,会增加整机功率消耗。以自主研制的青饲收获机滚刀为研究对象,根据设计要求及秸秆的物理特性,确定刀具的类型、数量及排列方式。借助于Creo Parametric 5.0软件建立滚刀的三维模型,并利用Simulate有限元分析法对弯刀进行静态分析和优化,结果表明,当弯刀厚度减小2 mm时,弯刀最大变形量为0.059 86 mm,较优化前增大0.031 68 mm;最大应力为25.614 4 MPa,较优化前增加9.433 6 MPa。变形量、应力有所增加,但依然能够满足滚刀使用要求。以滚刀功率消耗为试验指标进行验证试验,结果表明,当弯刀厚度减小2 mm时,功率消耗有所减小,但弯刀整体质量却减少了25%,提高机具经济性,也证明仿真优化结果可靠。研究结果为后续滚刀的可靠性试验提供一定的参考。     

小型甘蔗收获机车架拓扑优化与试验

为提高小型甘蔗收获机的结构刚度,避免共振的发生,同时满足轻量化的需求,对其车架进行多目标多水平拓扑优化。首先建立小型甘蔗收获机车架的三维模型与有限元模型,通过模态试验验证有限元模态的准确性。其次对车架进行静力学分析,并分别以最小柔度和最大动态刚度为目标进行拓扑优化,对优化的模型进行筛选后,再通过静力学分析校验优化结构的安全性。最后,根据优化后的模型加工出实物并进行动态性能测试。通过传递函数测试与振动试验的结果可得：以静力学为目标优化的车架,第一阶频率提高0.1 Hz、峰值频率得到略微改善,并且质量降低10.6%,各频率段的振幅均大于优化前的车架;以侧向支承梁优化的车架,第一阶频率降低0.3 Hz,质量降低21.77%,峰值频率得到轻微改善,1~3 Hz下的振幅略小于原车架;而以动力学为目标优化的车架,第一阶频率提高0.9 Hz,传递函数各项指标均降低,各频率段的振幅均小于优化前的车架,车架质量减少12%,充分达到预期目标,实现车架板梁结构的轻量化和动态特性提升。由验证模态试验得知：三种方式优化后的车架,各阶频率均避开发动机激励以及其他主要激励的频率范围。     

电动叶菜多功能采收机切割机构设计与仿真优化

针对绿叶菜收获拟采用双动刀往复式切割器进行结构设计,并基于切割图进行切割器性能优化。通过分析切割图中一次切割区、重割区和漏割区对切割性能的影响,确定漏割区面积为0、重割率最小时割刀切割性能达到最优,以此为依据对切割器进行优化设计。针对现有切割图绘制与分析方法不能同时兼顾高精度和易操作的问题,综合运用SolidWorks和Adams软件进行切割图绘制,并使用Image-Pro Plus软件获取图中数据对切割图定量分析与评价。针对现有切割图评价指标不能显著反映刀片尺寸参数和割刀运动参数共同影响切割性能变化问题,提出以漏割距离、重割率为评价指标来反映三区域的变化,并以此为目标值,基于现有刀片尺寸参数优化其切割性能。研究提出采用切割图绘制、分析、评价方法进一步优化切割性能,分析割刀尺寸参数(刀片前宽、刀片高度、刀片节距)和切割器运动参数(切割速比)对漏割距离和重割率的影响,采用Box-Behnken中心组合试验设计理论进行四因素三水平仿真试验。试验结果表明,刀片前宽、刀片高度、刀片节距、切割速比对漏割距离和重割率均有显著影响。参数优化结果：当刀片前宽为5 mm、刀片高度为32 mm、刀片节距为...     

甜菜联合收获机液压系统设计与试验

针对目前甜菜联合收获机自动化程度低,收获过程操作复杂导致收获效率低的问题,基于甜菜联合收获机工作过程设计液压系统,介绍液压系统组成和工作原理.经理论分析和计算,确定液压系统液压元件主要参数和选型.试验结果表明:3h工作系统温升62.3℃、3h操作系统温升55.6℃、工作系统前泵回路压力12.5 MPa、工作系统后泵回路...     

齿带式油菜捡拾器性能优化与整机参数试验

针对油菜分段收获中捡拾作业损失率高及皮带跑偏问题,设计了无间隙防跑偏捡拾器,减少了作业中捡拾带跑偏,有效降低了捡拾损失,提高了作业效率和可靠性。以风机转速、振幅、齿带线速度及机器前进速度为因素,以含杂率和损失率为试验指标,进行了Box-Benhnken中心组合响应面分析,确定了各因素对试验指标影响程度及交互作用。通过统计软件自动寻优,求得最佳工作参数组合为风机转速1 758r/min、振幅16mm、齿带线速度0.8m/s,机器前进速度0.82m/s。对该理论最优参数组合进行了试验验证,并通过综合加权评分法对比,证明了该优化方案的可行性。进行了优化前后对比试验,结果表明:捡拾收获机在进行了捡拾器结构改进和工作参数优化后,含杂率和损失率分别比原机试验结果降低了55.8%和60.4%,改进优化方案使得作业效果显著提升,可为后续捡拾收获机改进提供依据。     

基于响应面法的马铃薯分选机参数优化及试验*

为减少马铃薯在分选过程中的跌落损伤,探讨分选机的工作条件对马铃薯跌落损伤的影响,以“荷兰15”马铃薯为试验材料,以马铃薯分选机的输送速度、剔除力、马铃薯的下落高度和含水率为试验因素,以马铃薯的跌落损伤等级为响应值,进行二次回归正交旋转试验,通过Design-Expert 8.0.6软件对试验结果畸形方差分析,并通过响应面探究各试验因素对马铃薯的跌落损伤等级的影响规律,确定马铃薯分选机的最佳工作参数。跌落试验结果表明:对马铃薯跌落损伤等级的影响程度主次顺序为马铃薯含水率、下落高度、输送速度、剔除力。当马铃薯输送速度为0.3 m/s,剔除力为15 N,下落高度为45 cm,含水率为75.36%时,在该参数组合下分选机对马铃薯跌落损伤等级最小。试验所得马铃薯的实际跌落损伤等级为0.84,该结果与马铃薯跌落损伤预测等级具有良好的拟合性。     

开沟机作业功耗的正交试验分析及其优化设计

为了研究各种因素作用对开沟机作业功耗的影响规律,并实现对开沟机作业功耗的优化设计,根据传统经验和已有研究结果,对影响开沟作业功耗的主要因素——开沟深度、前进速度和土壤坚实度进行设计并实施了正交试验,再根据试验结果进行了影响作用的极差分析和方差分析,得出各个因素影响的主次顺序依次为：开沟深度〉土壤坚实度〉前进速度,根据正交试验结果,采用二阶响应面法建立了开沟机作业功耗的优化模型,并将实测试验数据代入到模型中,从而在试验中加以计算验证.试验结果表明：功耗响应面模型的计算值与试验值的误差在10%以内,这说明建立的功耗优化模型具有较高的工程实用性,可为开沟机产品设计人员选择节省功耗的参数组合和操作人员选择功耗匹配的拖拉机提供理论依据.     

推剪式樱桃采摘器设计与试验

新鲜樱桃果实娇嫩,收获期短,并且要求带柄采摘。然而目前主要采用人工采摘方式,劳动强度大、作业危险且效率低,难以满足当前新鲜樱桃产业发展的要求。针对这一问题,仿照理发的原理,研制一款推剪式樱桃辅助采摘器,通过连续快速地推剪樱桃果柄,从而实现樱桃的快速带柄采摘。同时,还分析影响樱桃果柄剪切效果的因素,并通过果柄剪切对比试验,得出在静刀片齿距为3.5 mm,动刀片齿距为3.0 mm,动刀片行程为3.5 mm以及电机转速为7 000 r/min时,采摘器的采摘效果最佳。果园试验表明,使用该装置辅助人工采摘樱桃,平均半小时内采摘樱桃9.7 kg以上,带柄合格率98%以上,损伤率1%以下,实现快速高效带柄采摘樱桃,并且不碰伤樱桃果实及果树,具有较好的参考与应用价值。     

手持振动梳刷式小粒咖啡采摘装置设计与试验

针对云南丘陵山区小粒咖啡人工采收成本高、大型机械采收困难等问题,设计了手持振动梳刷式小粒咖啡采摘装置。通过建立果树-机械收获动力学模型和多体动力学仿真,得到振幅的稳态响应表达式,并确定了振动部件和梳刷部件的结构参数。利用ADAMS建立了果树-机械刚柔耦合模型,采用广义力与传感器函数控制的方法进行单因素仿真试验,分析了频率、梳齿间距和偏心块夹角对小粒咖啡收获效果的影响规律。以频率、梳齿间距和偏心块夹角为试验因素,采净率、采青率和损伤率为试验指标,进行二次回归正交旋转组合试验,结果表明:对采净率和采青率的影响因素重要性依次为频率、梳齿间距、偏心块夹角;对损伤率影响因素重要性依次为梳齿间距、频率和偏心块夹角。当频率为26 Hz、梳齿间距为32 mm、偏心块夹角为22.5°时,采摘机工作性能最佳,经试验验证,此时采净率为91.35%,采青率为8.46%,损伤率为4.15%,满足小粒咖啡收获技术要求。