柳树插条自动喂入装置取料机构优化设计与试验

针对我国柳树插条半自动扦插作业人工喂入劳动强度大和作业效率低的问题,提出一种实现有序出料、取料和送料功能的柳树插条自动喂入装置,并针对该装置进行取料机构的优化设计与相关试验研究。建立取料机构运动学模型和优化设计模型,应用自主开发的软件分析确定了取料机构参数的取值范围,进而利用Matlab软件的遗传算法工具箱实现取料机构的参数优化;完成取料机构结构设计,进行取料机构虚拟运动仿真验证;研制取料机构样机和柳树插条自动喂入装置试验台,开展取料机构高速摄像试验和柳树插条自动喂入试验,研究取料机构运动特性,检验自动喂入装置的工作性能。在自动喂入效率达到55株/min时,柳树插条喂入成功率约为83%,表明该装置具有应用于柳树插条自动扦插机的可行性。     

稀土金属锭自动上料装置的设计与实现

稀土金属锭自动上料装置是稀土金属锭自动化加工生产线不可或缺的部分,该装置包括进料台、储料仓、出料台、滑台和机械手爪等部件,可实现自动进料抓取、料仓缓冲储料和自动抓取出料等功能。针对稀土金属锭外形和尺寸偏差较大且操作空间受限不利于抓取的问题,课题组对机械手爪进行针对性改进设计,通过可适当摆动的夹指结构,有效解决了被夹稀土金属锭容易发生摆动的问题;通过传感器的精确布置及PLC控制算法的优化,可自动检测稀土金属锭的高度,使得机械手爪的自适应能力得到加强,保证了抓取的稳定性和可靠性,极大地提高了生产的安全性,具有较好的应用前景和推广价值。     

高架栽培配套基质自动移动摊铺机设计与试验

针对现有高架栽培中的基质摊铺作业仅靠人工完成、劳动量极大等现状,设计了集基质运送、箱内出料、双侧分料落料和均匀摊填为一体的高架栽培配套基质自动移动摊铺机。根据栽培高架设施结构参数和基质流动特性测定结果,提出了基于少量人工操控介入的自动作业式基质架间双侧浮动移动摊铺方案,并设计了箱内折弯出料机构、双侧落料与架上摊平机构等关键部件,解决了箱内基质向上均匀出料及出料-排料协调难题,并实现了对高架竖直方向较大尺寸误差的补偿。完成了参数定型和样机开发,并进行了性能试验验证。试验结果表明,该机实现了330 m2/h的双侧4槽基质精量摊铺作业,能满足100 mm高度误差的仿形作业,4个槽内基质深度相对误差仅分别为7.72%、6.75%、9.33%和9.66%,各槽内基质深度平均误差仅2.01 mm,达到较好的4槽基质平均和均匀摊铺效果。该机为实现高架栽培的机械化配套作业提供了装备支持。     

高架栽培配套基质自动移动摊铺机设计与试验

针对现有高架栽培中的基质摊铺作业仅靠人工完成、劳动量极大等现状,设计了集基质运送、箱内出料、双侧分料落料和均匀摊填为一体的高架栽培配套基质自动移动摊铺机。根据栽培高架设施结构参数和基质流动特性测定结果,提出了基于少量人工操控介入的自动作业式基质架间双侧浮动移动摊铺方案,并设计了箱内折弯出料机构、双侧落料与架上摊平机构等关键部件,解决了箱内基质向上均匀出料及出料-排料协调难题,并实现了对高架竖直方向较大尺寸误差的补偿。完成了参数定型和样机开发,并进行了性能试验验证。试验结果表明,该机实现了330m2/h的双侧4槽基质精量摊铺作业,能满足100mm高度误差的仿形作业,4个槽内基质深度相对误差分别仅为7.72%、6.75%、9.33%和9.66%,各槽内基质深度平均误差仅2.01mm,达到了较好的4槽基质平均和均匀摊铺效果。该机的开发成功,为实现高架栽培的机械化配套作业提供了装备支持。     

果园株间除草自动让树装置的设计

针对果园除草作业机械易伤果树、果树株间除草困难、人工须二次补耕等问题,研究设计了一种具有果园株间除草自动让树装置的果园除草机。通过阐述果园株间自动让树装置工作原理,研究了让树动作的实现方式及果园株间自动让树装置的耕作要求,最终确定了果园株间自动让树装置的设计方案,并完成了果园株间自动让树装置的整机建模及关键部件的设计。同时,对液压控制系统进行了理论分析与设计,确定了液压系统的执行元件及动力元件的工作参数,并利用AMESim软件对液压系统做出仿真分析,验证液压系统设计的合理性。     

热熔机自动上下料装置的设计与研究

为实现热熔机自动上下料和减少人工成本,介绍了在热熔机上的自动上下料装置的设计与研究。该装置由管子上料机构、盖子上料机构、料仓、成品下料机构等组成,实现了热熔机自动上下料的目的,达到了预期目标。     

果园株间除草自动避障装置的设计与试验

针对果园经济作物种植模式存在的果园行间和株间中耕除草劳动强度大、株间杂草清除困难、需进行人工二次补耕等问题,设计了一种株间自动避障除草装置。研究了避障装置的耕作要求,结合果园株间除草自动避障装置的工作原理,设计了整机的结构,并对液压控制系统进行了理论分析与设计,最终确定了果园株间除草自动避障装置的设计方案。试验结果表明:果园株间自动避障装置在正常作业速度3.5km/h下,碎土率为93.68%,耕作深度为14.64cm,株间漏耕率4.12%,避障通过率为100%,满足了设计要求,提高了果园机械作业效率。     

链传动的液压自动张紧装置设计及分析

本文给出了一种链传动的液压自动张紧装置的设计,阐述了该种装置的工作原理,并对该装置进行了分析,对该装置中可能出现的问题进行了探讨,并认为该装置可以在链传动中推广使用。     

锤片式饲料粉碎机物料流道内的流场仿真分析

为解决新型锤片式粉碎机分离效率低、能耗高等问题,采用SolidWorks对其粉碎室、分离装置及回料管进行三维建模,并使用Fluent进行流场分析计算,最后使用MATLAB对粉碎机的出料量与回料管的负压值进行分析研究。结果表明:新型锤片式粉碎机的出料量与粉碎室的负压有关。粉碎室的负压分布集中在转轴和出料口下方110 mm处,并随径向方向逐渐降低,当回料管负压值为-100 Pa时,回料管内几乎没有回料;当回料管负压值升高时,回料管内物料浓度增加,分离装置出料口浓度降低甚至为0。通过MATLAB软件绘制分离装置出料量和回料管出口负压的拟合曲线并得到函数关系式并求得当回料管负压值为-595.5 Pa时分离装置出料量最大为11.3 kg/s,粉碎机的分离效率及能耗和流道内的流场有关。     

料仓进料方式对螺旋输送机出料量影响

为研究料仓进料方式对单螺旋加料机性能的影响,基于螺旋输送理论,采用EDEM离散元仿真软件,建立了具有分料装置的螺旋加料机模型,以5.5 mm直径大豆颗粒分别在60,120 r/min下进行了螺旋加料过程数值仿真试验,计算得到了2种进料方式在2种速度下螺旋输送机的能耗,比较了两者出料量的区别,并进行了颗粒群运动形态轨迹分析.数值分析得到:动态进料方式输送时,机构初始能耗低且能耗增加缓慢,单圈出料量相对于理论出料量波动范围小且平均出料量数值和理论数值接近,颗粒运动形态较单一且颗粒之间的相对作用较少.静态进料方式输送时,料仓中物料堆积较多,机构初始能耗大,颗粒相互作用频繁使得颗粒运动形态复杂.该研究为螺旋加料机的进料方式提供了理论和数值仿真依据.     

环保自走式芦蒿有序收获机的研制与样机试验

根据芦蒿收获农艺要求,针对芦蒿机械化收获效率低、成本高、工序复杂的实际问题,设计了一种实现芦蒿有序切割、有序输送、有序收集的环保自走式收获机。介绍了该机的基本结构和工作原理,对夹持输送装置、转向装置和切割装置等关键部件进行结构设计与参数分析,确定了整机电池动力容量为48V/100Ah、输送倾角θ为30°、割茬高度可调范围为40～400mm以及各驱动电机的型号等。田间试验表明:设计的芦蒿有序收获机结构合理、操作简便,平均作业速度可达0.84m/s,前进速度可达6m/s,喂入量0.62kg/s,作业效率0.23hm2/h,能一次完成芦蒿有序切割、有序输送、有序收集作业。作业质量满足行业标准以及后续生产要求,有助于设施农业机械化发展。     

胡麻脱粒物料分离清选机设计与试验

为提高胡麻脱粒物料分离清选机械化水平,在结合胡麻脱粒物料流动特性(脱粒物料堆积角、与不锈钢的滑动角)、研究分离清选作业工艺流程的基础上,设计了胡麻脱粒物料分离清选机。通过对样机关键作业部件进行设计选型,确定了振动喂料系统、籽粒分离装置、杂余自动排料装置、吸杂风机及旋风分离器的关键工作参数;分析了杂余自动排料装置作业过程,得出确保该装置实现自动排料的必要条件,并完成了样机作业性能试验。试验结果表明,当振动喂料系统电磁激振器振幅控制在14～18 mm、气流清选系统吸杂风机变频频率控制在50～60 Hz时,作业机具有较强的物料适应性,胡麻脱粒物料分离清选机作业后籽粒清洁率为92. 66%、夹带总损失率为1. 58%,杂余自动排料装置无明显的堵塞现象,试验结果满足设计要求。     

甘蓝采后整修系统自动调向装置设计与试验

针对甘蓝自然状态下根部姿态不一致、难以高通量采后整修处理的问题,设计了一种甘蓝采后整修系统自动调向装置,以提高甘蓝采后整修处理效率并降低人工成本。装置主要包括驱动电机、链传动机构、齿轮齿条副、辊轮调向机构、图像检测机构及机架。结合“中甘15号”甘蓝物理特性参数,对甘蓝在辊轮调向机构上的运动状态及甘蓝的受力情况进行了理论分析,确定了辊轮直径等关键部件结构参数及辊轮转速等关键作业参数范围。在ADAMS仿真软件中进行了甘蓝自动调向作业运动学仿真分析,并试制自动调向装置进行了验证试验。结果表明:设计的甘蓝采后整修系统自动调向装置采用机械结构实现了甘蓝根部的自动调向;当辊轮直径为80.00mm、辊轮径向间距为53.35mm、辊轮轴向间距为53.35mm、辊轮转速为2.96rad/s时,甘蓝调向成功率为92%,基本满足甘蓝采后整修处理作业需求。     

联合收获机链传动自动润滑的研究

链传动是联合收获机上主要的动力和运动传递方式之一,其润滑优劣直接影响着整机的工作状态。为解决联合收获机上传统的人工润滑造成的润滑不良问题,本文主要针对不同形式的链传动的润滑方式、润滑量及自动润滑装置和辅助装置进行了分析和研究,以期自动润滑系统在农业机械上的全面应用。     

凸轮式基质填料装置的设计

针对现有的基质填料装置填料不均匀、对基质的干湿度要求范围窄等问题,设计了凸轮式基质填料装置;同时,阐述了整机的结构以及工作原理,并对关键部件进行了具体的结构设计。通过采用凸轮槽机构控制落料,出料效果好,出料量精确,对基质的干湿度要求范围宽。     

2ZPY-H530系列水稻钵栽机的使用要点

2ZPY-H530系列水稻钵栽机是水稻钵型秧苗成行有序抛栽机械。该系列现有2种机型:2ZPY-H530Z型为自走式水稻钵苗行栽机;2ZPY-H530Q型为牵引式水稻钵苗行栽机,与手扶或小四轮拖拉机配套使用。以上机型均采用单辊夹式拔秧装置实现了秧苗与育秧盘的自动分离,并由分行栽植部件完成秧苗成行有序的抛栽作业。该机采用了波浪型防壅水拖     

一款园林全自动移栽装置的设计与优化

传统移栽机的分苗装置多数为旋转托杯式,动力消耗大、成本高,且在使用时容易出现挂苗现象。为此,在旋转托杯式分苗装置的基础上,对高精度全自动移栽装置进行设计与优化,旨在更好地实现瞬态分苗与接苗,提升作业效率,降低挂苗率。试验结果表明:当分苗装置的移动脉冲频率为25kHz时,直线运动的实际误差为0.2～0.8mm,符合作业要求;当自动分苗装置的分苗频率为45株/(行·min),分苗株数为90株/min,移动速度为199～397mm/s,分苗成功率为99.68%;当自动分苗装置的分苗频率为65株/(行·min)时,分苗株数为130株/min,机具的实际移动速度为363～726mm/s,未成功接收到的秧苗株数为3株,未成功落入栽植器中的秧苗株数为2株,分苗成功率为96.16%;当自动分苗装置的分苗频率为70株/(行·min),分苗株数为140株/min,移动速度为410～819mm/s,分苗成功率为95.04%。     

水田双向修筑埂机回转调节自动锁定装置设计与试验

为提高筑埂作业效率、减轻劳动强度,解决水田双向修筑埂机在切换作业方式过程中因手动控制精度不高、摆动较大而导致回转不平稳及无法自动锁定的问题,设计了一种可使旋耕和镇压部件回转调节自动锁定的装置。阐述了整体结构及工作原理,建立回转调节自动锁定装置的模型,通过运动学及动力学分析,获得了回转过程的角加速度范围为0.038~0.154 rad/s²,确定所需电动推杆电动机的额定输出扭矩为1.64~6.71 N·m。通过对电动推杆运动速度的求解,得到电动推杆伸长速度与回转时间的关系曲线,并据此进行控制系统设计,实现了通过手机控制自动转向、解锁及接收反馈信息的功能。对锁销进行受力分析,得到锁销受到的最大阻力为18 470 N,确定锁销的直径为10 mm。进行回转性能试验,记录一个回转周期内链传动箱的回转调节状态,并与理论运动状态进行对比,结果表明:整个回转周期的均方误差为1.01(°)²,回转调节过程与理想运动过程较为吻合,控制系统精度较高;水田双向修筑埂机田间作业所修筑田埂的埂顶与埂两侧坚实度为1 180、2 050 k Pa,回转调节自动锁定装置锁定牢靠,不影响田间正常筑埂作业。     

果园株间除草机的设计

现有果园机械除草一般不能清除株间杂草,仅可除掉果树行间杂草,导致果园杂草重新泛滥,降低了机械除草的作业效果,需要人工进行二次补耕。为此,设计了一种果园株间除草自动让树装置,安装于除草机上,用于果园里树与树之间经济、快速、高效除草作业。通过理论分析和计算,确定让树装置各工作参数,并对主要工作部件进行了设计,且保证机械感应触杆碰到果树的时候,刀具快速闭合,使得刀具松到树旁边的土壤但不会伤到树。该装置还可与耕耘机、修剪机单侧或双侧连接一起作业,提高了果园机械作业效率。     

自动顶-夹式蔬菜穴盘苗取苗装置设计与试验

为了提高蔬菜穴盘苗移栽机的作业效率,设计了一种钵苗体底部先顶出后夹取式自动取苗装置。根据该装置工作特点及取苗农艺要求,对其关键部件进行设计分析,并建立了运动学模型。以理论模型为基础,采用Visual Studio软件开发了取苗装置动作时序分析程序,完成了参数优化。室内试验表明:针对3种不同基质含水率的番茄穴盘苗,该装置能够实现140株/min的取苗速度,成功率超过95%;基质含水率在32.79%时,取苗成功率较高。