4YC-110型秧草收获机的设计

为了提高收获效率、降低秧草收获的成本和劳动强度,设计了一种集秧草切割和收集一体的手推式收获机,并阐述了该机的总体结构以及切割装置、收集装置的工作原理,研制样机并进行了田间收获实验。实验结果表明,秧草收获机平均工作效率为0.091 7hm2/h,平均漏剪率为1.98%,达到设计要求。该机提高了秧草的收获效益,有助于推动秧草的规模化生产。     

甘蔗尾茎力学特性试验

为获取甘蔗尾部茎秆的力学特性参数,利用精密型微控电子万能试验机对蔗尾生长点以下1~3节茎秆的拉伸、压缩力学性能进行试验。结果表明:蔗尾节位对抗拉、抗压强度的影响极其显著,抗拉、抗压强度由中部向尾部顶端生长点方向显著减小;蔗尾生长点以下1~3节抗拉强度平均值分别为1.44、2.87、4.72MPa,拉伸弹性模量平均值分别为22.02、27.60、37.09MPa。各节茎秆直径与抗拉强度呈二次函数负相关关系,随着直径的增大,抗拉强度减小。抗压强度平均值分别为4.04、5.22、6.66MPa;压缩弹性模量平均值分别为23.93、25.37、2 4.1 2 MPa;各节茎秆直径与最大压缩载荷之间呈幂函数正相关关系,随着直径的增大,最大压缩载荷增大。试验结果为甘蔗收获断尾机械的设计及建立数学模型进行动力学仿真提供了理论依据。     

芝麻茎秆及蒴果力学特性试验研究

为提高芝麻联合收获机械化水平、减少芝麻收获的损失率,对适收期芝麻茎秆和蒴果开展力学特性试验分析,测定茎秆和蒴果的含水率,探究茎秆的剪切特性及不同节位蒴果与茎秆连接处的拉伸特性。试验结果表明:收获期时茎秆的平均含水率为36.8%,蒴果的平均含水率为14.5%;剪切试验中,茎秆的最大剪切力为567.87N,抗剪强度最大为5.16MPa;拉伸试验中,上部节位蒴果的成熟度比下部节位蒴果的成熟度低,含水率高,抗拉强度较大,芝麻蒴果与茎秆连接处的最大拉伸力为18.5N,连接处的抗拉强度最大为4.79MPa。     

胡麻茎秆生物力学特性试验

为提高胡麻收获及脱粒效率,减少胡麻茎秆缠绕割台和脱粒滚筒,选取陇亚14号胡麻茎秆为试验材料,测定其含水率,并做生物力学特性试验,得出胡麻茎秆不同部位的生物力学特性参数,从而对胡麻机械化收获与脱粒提供参数支持。结果表明:当含水率为9.435%时,陇亚14号胡麻根部茎秆平均直径为2.472mm,抗拉强度最小,最大拉伸力居中,分别为49.8 MPa、148.113N;中部茎秆平均直径为2.144mm,抗拉强度和最大拉伸力均达到最大值,分别为179.6 MPa、166.362N;颈部茎秆平均直径为1.384mm,抗拉强度和最大拉伸力均小于根部和中部;而抗压强度、抗弯强度和剪切强度以及最大压缩力、最大弯曲力和剪切最大载荷由根部、中部、颈部的顺序依次减小;相比较而言,颈部与果穗连接处的各参数均为最小值。由此可见陇亚14号胡麻茎秆机械化收获、脱粒时根部、中部茎秆对脱粒滚筒、割刀及割台提出更高的要求,该试验为提高胡麻收获和脱粒效率,以及胡麻机械化收获、脱粒等机具的研发提供一些参考。     

马铃薯成熟期秧蔓的机械物理特性参数研究

为研制一种马铃薯秧收获机械、优化马铃薯秧切割机构的结构及用有限元软件模拟仿真切割过程的割刀及马铃薯秧的应力变化情况,以成熟期品种中薯8号马铃薯秧主茎为试验材料,在WDW-5E微机控制电子万能试验机上对马铃薯秧进行了剪切、拉伸、压缩和弯曲试验,得到马铃薯秧的力学性能参数:剪切强度为0.819MPa,轴向抗拉强度为2.073MPa,抗弯强度为11.872MPa,径向抗压强度为1.674MPa,轴向抗压强度为5.75MPa。试验结果为建立马铃薯秧蔓的力学模型并进行马铃薯秧蔓的有限元模拟仿真切割过程的割刀及马铃薯秧主茎的应力变化研究提供了理论依据,对马铃薯秧回收作业机切割装置的结构设计及割刀的优化设计等具有一定的参考和指导意义。     

花生秧蔓打捆装置设计与试验

针对目前国内花生收获工作过程中存在秧蔓浪费严重的问题,设计了一种与花生联合收获机配套使用的秧蔓打捆装置,在收获花生果实的同时,可对秧蔓进行青贮打捆处理。通过理论分析确定了秧蔓打捆装置及保证圆捆质量的秧蔓切根机构主要机构结构参数和分布型式。田间试验结果表明:添加打捆装置的花生联合收获机作业后的平均秧蔓粉碎率为99.1%,秧蔓损失率为0.4%,秧蔓切根率为98.7%,成捆质量57kg,各项性能指标均达到相关设计标准,且花生秧蔓打捆装置能与花生联合收获机的挖拔、清土、摘果、清选装置较好配合。研究可进一步丰富我国花生机械收获体系,弥补国内花生秧蔓青贮处理机械的空缺。     

两种淀粉薯收获期茎秆机械特性的试验研究

为了探明不同品种淀粉薯茎秆的机械特性,以提高马铃薯机械化粉碎还田作业质量,对马铃薯收获阶段不同时期的茎秆进行物理特性分析。以北方地区淀粉薯兴佳2号、延薯4号为试验对象,采用电子万能试验机、电子天平及电热恒温鼓风干燥箱等仪器设备,研究收获期内两种淀粉薯茎秆的离地高度和剪切力的变化,得出最佳打秧离地高度为9cm及破坏马铃薯茎秆的基础数据。同时,对收获3个时期、两个品种的薯秧含水率进行测量,得出越临近收获期茎秆含水率越低的规律,确定淀粉薯杀秧最佳时期;在离地高度为9cm时,分别对3个时期、两个不同品种的淀粉薯茎秆进行直径与剪切力的测量,分别拟合出淀粉薯兴佳2号、延薯4号茎秆剪切力与作物直径间的函数关系式,对比相同作物的函数关系式变化趋势,得出最佳的时间为10月7号。本研究为马铃薯茎秆粉碎机转速、切刀速度及切刀拉力等参数的设计提供了依据,并为适宜的马铃薯茎秆粉碎期选择提供了参考。     

一种简易高效的秧草收割机的设计

目前市面上的秧草收割机械一般是针对大规模秧草生产基地的收获作业而设计制造的,收获效率虽然很高,但维护成本也高,价格昂贵,自行走式的秧草收获机更是需几万元1台,设备投入太大。论述了一种小型、高效、经济实用、低价位的秧草收获机械,适合小规模、小田块或大棚秧草的收割,高效简易、经济实用,为江浙沪一带小规模种植秧草的农户提供了更多收割秧草的选择。     

油菜裸苗物理机械特性试验研究

对油菜裸苗茎秆进行物理机械特性试验,包括不同生长期油菜裸苗茎秆截面直径的测定,不同生长期油菜裸苗茎秆的压缩、剪切、拉伸试验。试验研究了油菜裸苗茎秆直径随生长时间的变化规律以及油菜裸苗茎秆压缩、剪切、拉伸极限随生长时间的变化规律,建立了油菜裸苗茎秆截面直径与生长时间的数学模型。研究表明:湘杂1613的油菜裸苗茎秆直径的增长与生长时间呈线性关系;油菜裸苗茎秆的耐压、耐切、耐拉的能力随时间的增加而增加。该结论为设计移栽机械提供了初步的实验基础,同时为进一步研究油菜移栽机械取苗、护苗、栽插参数等关键部件结构和运动学、动力学参数提供了理论依据。     

大葱力学特性试验研究

大葱的高效收获对于提高地区经济发展水平有着重要的意义,但葱在机械收获时,对葱的力学特性缺少考虑,收获过程造成葱的损坏。以香葱和分葱为试验材料,在CTM6502精密型微控电子万能试验机上进行拉伸试验。通过分析葱受拉时的力学特性曲线,建立其对应力学模型,获得香葱试样被拉伸时的弹性模量为18.369 12 MPa,分葱试样被拉伸时的弹性模量为50.905 53 Mpa;香葱弹性极限强度为0.253 78 MPa,分葱弹性极限强度为0.164 46 MPa;香葱的屈服极限为0.643 07 MPa,分葱的屈服极限为0.358 16 MPa。上述力学数据结论可为大葱收获机械的夹持机构设计及工作参数确定提供理论依据。     

大蒜联合收获机夹持输送机构的设计与分析

针对现有大蒜联合收获机夹持输送机构存在的生产效率低、可靠性差等问题,设计一种柔性夹持输送机构。根据机具性能要求和大蒜的生长环境特征,阐述了夹持输送的结构和工作原理,通过对大蒜在夹持输送过程中的力学特性分析,确定了结构参数和技术参数。所设计的柔性夹持输送机构倾斜角为25°,输送带为B型双联带,夹持高度距离地面162mm可调,生产效率为0.2~0.5hm^2/h。该研究对大蒜可靠输送、降低伤蒜率、减少大蒜输送损失、提高大蒜联合收获机整机性能具有重要意义。     

双贮丝筒可调电极丝恒张力控制装置的研究

分析了高速走丝线切割机使用重锤式恒张力机构存在的缺点,在此基础上研究了一种能够实现调节电极丝张力的双贮丝筒恒张力控制装置。该控制装置能够克服重锤式恒张力机构的缺点,实现了从机械式张力控制到电气式张力控制。     

2ZSJ-4型挠性圆盘高速移栽机力学特性试验

根据挠性圆盘高速移栽机工作原理,选用西兰花、白菜花、辣椒3种蔬菜钵苗为试验对象,针对成排顶苗、垂直基质块夹持输送、圆盘茎秆夹持输送环节设计了力学特性试验,为顶苗杆顶出力、纵向输送带安装间距、栽植圆盘安装参数提供设计依据。采用质构仪分别进行钵体顶苗力试验、钵体柔性压缩试验、茎秆压缩特性试验,结果表明,西兰花、白菜花、辣椒的平均顶出力分别为10.8、13.57、9.97 N,取最大值13.57 N作为设计依据,每排顶出10棵苗,综合考虑导轨摩擦力等影响,选择顶出力约196 N的气缸规格。当夹板间距20 mm时,西兰花、白菜花、辣椒钵体基质平均损失率分别为6.13%、6.39%、11.82%,对栽后钵苗生长影响较小,确定输送带硬橡胶层间距为20 mm。西兰花、白菜花、辣椒钵苗茎秆U段的屈服强度分别为0.933、0.931、0.928 MPa,选取最小值0.928 MPa作为设计依据,以保证对不同钵苗茎秆都能适应。      

高粱穗瓣籽粒拉伸力学特性研究

针对高粱在机械收获过程中的脱粒不净问题,研究了高粱穗瓣与籽粒的拉伸力学特性。试验选取了“辽杂37号”“晋杂34号”和“兴湘梁2号”3个品种的高粱为研究对象,以不同收获期、生长部位为试验因素,以拉伸断裂力为试验指标,研究各因素对高粱穗瓣、籽粒断裂时拉伸断裂力的影响规律。结果表明,品种、收获期、生长部位对高粱穗瓣、籽粒拉伸断裂力的影响极显著,影响拉伸断裂力的主要试验因子是生长部位。拉伸断裂力的大小与高粱自身的生长部位有关,高粱穗瓣断裂所需的力随着生长位势由上到下逐渐增大,变化范围2.479~9.627 N,且高粱籽粒拉伸断裂力随生长位势的变化趋势与穗瓣基本相似,变化范围2.386~8.314 N。3个品种中,“兴湘梁2号”的承载能力最强,所需拉伸断裂力最大。不同收获期的高粱有着不同的力学性质,综合来看,高粱收获宜选择在蜡熟期。该研究为高粱收获装备的研制优化与适时收获提供了理论参考。      

大葱茎秆起拔力测试系统的设计与试验

针对大葱在输送夹持中的断茎、堵塞等问题,结合大葱收获时的受力特性,设计了一套测量大葱茎秆起拔力的测试系统,并对该测试系统进行了机械、电路及软件等3大部分的设计。该系统主要由控制系统、执行机构、信息采集模块和人机交互界面4部分组成,可以实现数据的实时显示、存储、下载及曲线绘制等功能,还能完成最大拉力等参数的计算。试验结果表明:该测试系统精度高、稳定性好,测量误差不超过1%,可以满足大葱茎秆起拔力试验检测的需求,为进一步研究茎秆的力学性能提供了方便。     

黄淮海地区大豆品种生物及力学特性研究

为研究大豆品种收获时期生物学及力学特性,对黄淮海地区12个大豆品种收获期的植株高度、底荚高度、蓬面直径、豆荚长度、豆荚个数、草谷比、百粒质量、豆粒厚度方向直径、籽粒和茎秆含水率进行测量。结果表明:收获期黄淮海实际种植的主流品种平均植株高度78.3cm,平均低荚高度18.9cm,平均蓬面直径10.0cm,豆荚平均长度4.9cm,豆荚平均个数61个,平均草谷比1.40,平均百粒质量19.9g,籽粒厚度方向平均直径5.7mm,大豆平均含水率12%,茎秆平均含水率28.4%。在含水率为13.0%,加载速度10、30、50mm/min条件下,运用万能材料试验机对不同大豆品种进行植株力学特性试验,分析了植株豆荚脱离和炸荚所需破坏力、破坏能与加载速度的关系。试验结果表明:单个大豆植株豆荚脱离和炸荚所需的破坏力和破坏能比较小,且在不同的加载速度下区别不大;豆荚炸荚时所需破坏力小于豆荚脱离时所需破坏力,在大豆收获过程中,避免炸荚、减少炸荚损失应是重点。     

蓖麻植株力学特性试验研究

为研究蓖麻力学条件,对蓖麻的果—柄接点、茎—柄接点和茎秆不同生长部位的抗拉特性、抗弯特性进行力学测试。结果表明：成熟期果—柄抗拉力和抗拉强度分别为3.31～6.74 N、3.48～8.31 MPa,收获期果—柄抗拉力和抗拉强度分别为1.90～4.15 N、2.42～5.28 MPa;茎—柄抗拉力和抗拉强度分别为15.78～37.07 N、19.70～3466 MPa;茎秆的抗拉力、弹性模量和抗拉强度分别为56.99～130.42 N、160.99～203.80 MPa、2850～65.21 MPa,茎秆的抗弯力、弯曲截面模量和抗弯强度分别为15.20～91.04 N、31.53～173.07 MPa、19.27～21.04 MPa。分析试验结果可知,果—柄连结强度与茎—柄连结强度、茎秆抗拉强度及抗弯强度之间存在显著性差异,证明在采摘过程中蓖麻果—柄接点更易分离,其次是茎—柄接点,通过合理设计采摘部件工作参数,可以实现只采收蓖麻蒴果,而较少破坏茎秆。     

钙果物理参数和生物力学特性试验

为减少钙果在收获中的机械损伤，对品系为农大5号的钙果果实的3轴尺寸、密度、结实度以及采摘力进行了分析。结果表明:农大5号在采收时期的平均粒径大小呈正态分布；随着果实成熟度的增大，果实的结实度会降低；果实的抗挤压能力具有各向异性，顶部受到的抗压力最大，纵向次之，横向最小；果实成熟前期在受到横向、纵向及顶部压力时，其变异系数分别为27.0%、27.5%和23.9%；随着加载速率的提高，摘果的平均力呈下降趋势，表现为拉力在5 mmmin时最大，15 mmmin时次之，45 mmmin时最小；对农大5号钙果果实的采摘拉力进行回归模型分析，其决定系数为0.995 9。试验结果可为钙果采摘装置的结构参数和工作参数提供试验基础依据。      

基于离散元法的三七仿生挖掘铲设计与试验

为减小三七收获过程中的挖掘阻力,以三七根茎及种植土壤为研究对象,测定本征物理参数,设置Bonding键参数建立三七根茎的离散元模型,分析根土粘结机理,利用Hertz-Mindlin with JKR建立三七根茎-种植土壤离散元复合模型;建立并分析挖掘铲的理论力学模型,确定仿生挖掘铲设计尺寸(长×宽×厚)为：360 mm×150 mm×8 mm、入土角30°、铲尖半角60°;采集野猪头三维模型的点云数据,确定仿生铲的结构曲线方程,建立仿生挖掘铲的三维模型;开展仿生挖掘铲与平面挖掘铲的仿真对比试验,追踪颗粒位移流向得平均位移以及平均挖掘阻力,分析颗粒的速度矢量明晰了挖掘铲面的减阻机理,得仿生挖掘铲的仿真试验减阻率为19.15%;利用高速摄影和阻力采集设备开展土槽试验,结果表明土壤颗粒流向与仿真趋势一致,仿生挖掘铲和平面挖掘铲的平均挖掘阻力为1 207.23、1 594.49 N,仿生挖掘铲减阻率为24.29%,与仿真试验减阻率十分接近,验证了离散元模型准确可靠、挖掘铲力学模型构建准确,仿生结构设计合理。     

收割期牧草底部茎秆生物力学性能试

以北方典型多年生豆科牧草紫花苜蓿、小冠花和禾本科扁穗冰草、无芒雀麦收获期底部茎秆为研究对象,在500N微机控制电子万能试验机上试验研究了主要力学性能,并测定了茎秆在不同状态下纤维素、木质素、蛋白质等主要化学成分含量,观测了茎秆的微观组织结构,得到了茎秆扫描电镜下的解剖构造图像.研究结果表明:4种牧草收割期底部茎秆应力σ与应变ε曲线服从虎克定律,禾本科扁穗冰草茎秆抗拉强度高而弹性小;豆科小冠花茎秆抗拉强度最低,柔韧性强,纤维素质量分数也最低(13.87%).牧草茎秆是天然高分子复合材料,呈各向异性,其强度和刚度不仅取决于纤维素、木质素的含量及其链接形式和排列方式,还取决于各自机械组织的厚度、维管束的数量以及各组织及其细胞之间的连接形式和连接强度.