根茎类中药收割机的设计与研究

【目的】解决利用固定式收割机收割根茎类中药材时,时常出现的各种问题,如碎土效果较差、入土阻力高、挖掘深度不足、功率损耗较大等。【方法】课题组利用理论计算和数据仿真方法,从挖掘装置的工作原理入手,全面分析振动式挖掘装置的工作效果、运动结构、挖掘铲参数等。并对设计的挖掘装置进行了运动学仿真,验证其是否符合规范要求。【结果】改良装置水平方向运动速度趋势与余弦函数曲线基本相同,垂直方向则属于正弦函数曲线。【结论】挖掘装置应用锯齿形平面三角铲,入土角控制在20°左右,工作深度大于500 mm,铲面长度为772 mm,运动结构采用四连杆结构,比较便于进行平面运行操作。     

长根茎类中药材收获机的研制推广

黄芪、甘草等长根茎类中药材收获时普遍采用人工挖掘收获,因为根茎长(一般达45cm以上),人工挖掘时需挖50cm以上的深沟翻土,收获1hm2药材最少要用强壮劳动力225个,按劳务市场25元/人计算,只收获费用就需5625元/hm2。由于劳动强度大,生产效率低,挖掘成本高,直接制约着药农的经济收入和药材产业的进一步发展。针对这一现状,甘肃省渭源县农机推广站开发研制出了适宜长根茎类药材收获的4YW-160型中药材挖掘机。经定西市科技局组织农机专家鉴定验收,达到国内同类产品的先进水平,具有广阔的推广应用前景。1.结构及工作原理该机主要由机架、悬挂机…     

党参挖掘装置设计与试验

针对现有党参人工挖掘方式挖掘效率低、挖掘成本高的问题,基于人体仿真学,设计一种四杆机构党参挖掘装置。通过Proe建立三维简化模型,采用离散元仿真软件EDEM和多体动力学软件ADAMS建立土壤—党参—挖掘装置简化模型。通过ADAMS_EDEM进行仿真挖掘试验,得出阻力较小时转速和入土角范围。采用SAS软件对转速和入土角度进行最优平衡随机设计的试验,并进行土槽挖掘试验验证。仿真结果表明：较佳的入土角范围75°~80°。最佳的转速范围为：60r/min~90r/min。通过土槽挖掘试验结果表明：当入土角度为通过最后分析得出最佳组合为70r/min×75°时,挖掘机构党参挖松率最高为97.94%。损伤率为4.52%,次之的组合为60r/min×75°。党参的挖松率为96.62%,损伤率为5.7%。     

振动式马铃薯挖掘装置关键部件设计

当前马铃薯收获机的主要挖掘方式为采用固定式挖掘铲实现一维强行破土切削,其普遍存在切削挖掘阻力大、能耗高、铲尖磨损严重等问题,故设计一种振动式马铃薯挖掘装置,采用四杆机构实现水平方向的振动,采用偏心轮机构实现竖直方向的振动。工作时,由拖拉机后输出轴提供动力,经变速箱实现变速和换向后传递给输出轴,输出轴通过链传动带动安装有链轮的主轴旋转,主轴端部安装有偏心轮,通过偏心轮机构的旋转实现竖直方向的振动,另一方面偏心轮通过连杆与四杆机构相连,四杆机构以机架的四个铰接点为转动中心,实现竖直方向的振动挖掘。通过田间试验,验证装置工作性能的稳定性以及可行性,试验结果表明:该机明薯率≥95%,挖净率≥98%,破皮率<3%,能够满足马铃薯的收获要求,可为后续马铃薯收获机械的设计提供一些理论依据。     

小型高效根茎类中药材收获机的研制与试验

针对山西省丘陵山区中药材收获中存在的收获效率低、劳动强度大、整机的可靠性低、适用性差等问题,研制了小型高效根茎类中药材收获机。分析了机具的结构和原理,并进行了性能参数试验,旨在推动丘陵山区中药材机械化收获规模化应用。     

长根茎中药材挖掘机分离装置的设计与试验

为了提高长根茎中药材挖掘机的分离性能,对现有分离装置的种类及性能的对比分析,设计了一种振动栅条式分离装置,对其结构及工作原理进行理论分析,确定其主要参数：分离装置栅条面倾角α=20°,纵向栅条长度L=1100mm,挖掘宽度B=1400mm,栅条的横向间距T=80mm,栅条的纵向间距P=100mm。田间试验证明：药材的损失率为3.4%,伤药率为1.3%,机组生产率为0.17hm2/h,各项指标均达到标准,能够满足长根茎类中药材收获的技术及农艺要求。     

胡萝卜收获机根茎分离装置设计与试验

为了提高胡萝卜收获机的作业质量,在统计分析主要胡萝卜品种物理特性参数的基础上,设计了一种由平板式齐平器、水平夹持输送机构、双圆盘式切秧机构和上水平夹持输送机构等组成的根茎分离装置。利用解析作图法对双圆盘式切秧机构进行受力和运动分析,得出了茎秆顺利切割满足的力学关系;结合作业速度分析,确定了圆盘刀的转速范围为312~325 r/min;以胡萝卜收获农艺要求及低能耗为目标,通过理论计算得出了圆盘刀的各关键结构和工作参数。设计了两种结构形式的圆盘刀,选取切净率和肉质根损伤率为试验指标,进行对比田间试验,结果表明:在转速315 r/min时,刃角型普通圆盘刀与锯齿状圆盘刀根茎分离效果近似,切秧率均超过90%,肉质根损伤率低于2%。考虑经济性,采用刃角型普通圆盘刀加装根茎分离装置,进行了整机田间试验,结果表明:在机器前进速度1.34 m/s时,胡萝卜收净率98.3%、切秧率90.6%、肉质根损伤率1.8%、总损失率3.5%,符合胡萝卜收获的技术指标要求。     

花生联合收获机挖掘装置的设计研究

通过对比分析．确定了花生联合收获机的挖掘装置结构形式。从理论上推导出满足生产要求的挖掘铲主要参数的求取方法和公式。现场试验表明：该挖掘装置工作可靠、性能优良。     

悬挂式山药收获机振动挖掘碎土装置设计与试验

针对山药机械化收获整体占比低、作业效率低、收获损伤率高以及人工辅助作业劳动强度大等问题,基于经验设计方法,设计了全液压悬挂式单行山药收获机。研究了山药挖掘收获中关键部件——格栅式振动挖掘铲的结构,综合运用Solid Works的Motion与Simulation插件,对振动碎土装置进行了动力学仿真分析与计算,对该部件的静力学和动力学特征进行了分析。结合山药收获的农艺要求,研究了振动挖掘部分的频率、往复摆动振幅及其相关机械结构参数,确定了最优结构参数,并对其进行了强度分析、计算和校核,最后进行了田间收获试验。试验结果表明,振动挖掘碎土装置的作业效率较高,可实现土壤与山药黏连部分的快速、高效分离,机械收获完好率达到89. 2%,基本满足农户高效收获与低损率的要求。     

履带式苎麻联合收割机的设计与试验

针对国内苎麻种植特点,在已有设计研究的基础上研制了一种适合于中国苎麻主产区收获作业的履带式苎麻收割机.整机侧向配置,采用半喂入稻麦联合收获机底盘,并配有液压无级变速系统,作业组件包括分禾装置、扶禾装置、割刀传动装置、横向输送装置、纵向强制输送装置和集秆箱等.该机采用双动刀切割装置结合三组链条输送器夹持输送,提高了整机的作业质量和稳定性.通过田间试验表明:切割率可到达93.5％,输送率可到达85.6％,平均生产率为0.94hm2/h,各项性能指标均到达设计要求.     

气吸式小白菜播种机开沟器设计与试验

目前,我国小白菜多采用人工撒播的播种方式,不仅机械化水平低,而且劳动力成本高。针对这一问题,设计一款气吸式小白菜播种机,并对开沟器进行研究。通过计算,确定开沟器的关键参数,入土角为123°、滑刀刃口角为35°、滑刀的刀刃曲线函数y=0.002x²+0.7x。为提升开沟器的开沟性能,设计Ⅰ型和Ⅱ型两款开沟器,采用EDEM软件模拟两款开沟器在土槽中的开沟状况,对比后最终确定Ⅰ型开沟器的开沟性能较优。通过ANSYS有限元分析软件对Ⅰ型开沟器进行静力学分析,验证开沟器的设计符合材料的强度要求。最后,对整机进行田间试验测试,测出整机播种量为4.08 kg/hm²;各行播量一致性的标准差为0.12 g,变异系数为3.1%;总播量稳定性的标准差为0.97 g,变异系数为2.8%。试验结果表明该播种机播种均匀性良好,能为小白菜等播种机械的设计提供理论参考以及提高青菜种植业的生产效率。     

油菜联合收获机含杂率在线检测系统设计与试验

针对目前油菜联合收获机含杂率检测主要依靠人工、效率低、实时性差、收获机作业参数调控缺乏依据、收获质量波动大等问题,设计导流式含杂率检测装置,提出油菜杂质视觉识别算法,开发含杂率在线检测系统。基于HSV颜色空间模型,探究导流式含杂率检测装置中单侧条形光源、双侧条形光源和中心环形光源下油菜图像的亮度分布规律,结果表明中心环形光源下图像各像素点的亮度变异系数最小,图像亮度均匀性最好。对比分析含杂油菜图像在HSV颜色空间模型中前三阶像素矩阵各颜色特征参数的分布区间,结果表明油菜籽粒、杂质在H分量中的特征参数范围差异性最显著,并结合油菜籽粒、杂质的圆形度特征,提出综合考虑颜色、形态特征的油菜杂质分割算法。通过标定试验建立油菜籽粒、杂质质量与其像素数的拟合模型,将油菜籽粒和杂质的像素数转换为实际质量,实现油菜含杂率在线检测。台架试验表明,油菜杂质的查准率为91.6%,查全率为89.5%,含杂率检测平均误差为14.8%,能够准确识别油菜籽粒中的杂质并实时计算含杂率。     

黄花苜蓿收获机设计与试验

针对黄花苜蓿收割难度大、成本高、效率低制约其大规模推广的问题,设计一种能实现黄花苜蓿收割与收集的手扶电动式收获机.介绍该机的整体结构并对切割装置、收集装置和传动装置等关键部件进行参数设计,设计刀片节距为34 mm,单个动刀的行程17 mm,切割功耗为1.175 kW,风机功率消耗为0.1243 kW,主风管尺寸为30～...     

一种便携式乔木类水果采摘装置设计与试验

针对国内乔木类水果种植现状和劳动力短缺的情况,设计了便携式乔木类水果采摘装置。该装置是小型辅助人工采摘机械,由拨动式刀头、分段可调节伸缩杆、棘轮式可折叠支撑杆（省力杆）和螺旋式收集器4部分构成。刀头部分通过曲柄连杆机构的摇杆拨动,使果梗滑过刀刃完成剪切,特别适合对生长在山地、高处水果的采摘,拆卸方便、效率较高、实用性强。在黄花梨采摘作业时,平均单果采摘时间为3.34 s,收获果实合格率97%以上,满足采摘需求。      

大蒜收获机限深挖掘装置的设计与试验分析

针对我国大蒜平作种植收获过程中存在的人工挖掘效率低、生产成本高及传统挖掘机具因挖掘深度不均匀导致的伤蒜问题,创新设计一种适用平作大蒜种植的大蒜收获机限深挖掘装置。主要介绍了大蒜收获机限深挖掘装置的整体结构和工作原理。建立了仿地形限深挖掘数理模型,阐述了仿地形限深的条件。通过对装置的田间试验和数据采集,得出了大蒜收获机限深挖掘装置的作业参数。试验表明,当挖掘深度为11.99 cm,入土倾角为24.5°时,试验指标挖掘阻力最小,为3 163.9 N,满足了大蒜挖掘收获要求。      

气吹式排种器气流辅助充种装置的设计及实验

为解决播种机核心部件——气吹式排种器在充种过程中存在的充填速度慢、充填效果不佳等问题,进而达到提高充种效率的目的,设计了气吹式排种器气流辅助充种装置。通过对已掌握资料和实物样机的比较,分析了工作过程原理,在此基础上进行了结构优化。试验分析结果表明,具有气流辅助充种装置的气吹式排种器的排种效果好于一般气吹式排种器,采用气流辅助充种装置充种,间断气流有助于提高充填合格率、充填性能和充种效率。      

气力驱动的黄瓜梗剪切装置设计与试验

目前温室黄瓜的采摘方式主要为人工采摘,存在工作环境差,机械化程度低等问题,为面向机械化采摘,结合平面连杆与铰链弹簧联动结构,设计一种气力驱动的黄瓜梗剪切装置,并且对该装置进行动力学仿真分析.针对黄瓜梗剪切装置参数变化对剪切效果的影响,对不同成熟度的黄瓜进行实际数据测量与分析,且进行剪切试验,对成熟度、刃口倾角、削切角、...     

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。