玉米全膜双垄沟气动直插式穴播机设计与仿真

玉米全膜双垄沟播农艺技术抗旱、增产,实现其机械化膜上播种将是必然趋势。依据玉米全膜双垄沟农艺技术要求,设计了气动直插式穴播机,对作业机关键作业参数进行了设计计算,并结合STEP控制函数对其播种运动轨迹进行仿真分析。为揭示气动播种单体成穴器与种床土壤互作机理,借助ABAQUS有限元法构建了成穴器与种床土壤互作三维模型,分别获得了对应的Mises应力云图、空间位移云图和塑性应变云图。仿真结果分析表明:在相同的气动直插播种作用力下,锥形成穴器与种床土壤互作应力最大值约为1.541 MPa,是楔形成穴器与种床土壤最大值的1.39倍;在相同的载荷与分析步时间内,锥形成穴器对种床土壤作业下的最大塑性变形量约为19.35mm,楔形成穴器对种床土壤的最大塑性变形量约为12.35 mm。因此,锥形成穴器较楔形成穴器形成播种穴孔的能力及动土量效果更好。研究结果将为西北旱区玉米全膜双垄沟机械化播种装置的研发提供参考。     

纵轴流双滚筒小区育种脱粒分离装置设计与试验

田间试验机械化是提高作物育种工作效率的关键环节,是获得正确育种试验结果的重要措施。根据小区育种小麦收获试验要求,设计了一种由钉齿式圆柱滚筒与短纹杆—板齿锥型滚筒组成的纵轴流双滚筒小区育种脱粒分离装置,通过论述该装置总体配置方案,完成其关键部件(脱粒滚筒、分离滚筒)结构与运动参数设计计算,确定脱粒滚筒的平均直径为450 mm、分离滚筒的直径为430 mm,两者的转速分别在764-892 RPM和888-1 022RPM,计算得出分离滚筒的脱粒元件数为36个,且装置适宜的喂入量需小于2.7 kg/s。利用该装置进行了育种小麦脱粒分离试验结果表明,当喂入量由1.8 kg/s向2.6 kg/s变化,脱粒滚筒转速为760 RPM、分离滚筒转速为1 020RPM时,装置脱粒损失率为0.32%-0.36%、种子破碎率为0.51%-0.62%、籽粒含杂率为2.48%-2.92%。研究表明,纵轴流双滚筒小区育种脱粒分离装置针对物料脱粒难易程度能够实现有序脱粒作业,其脱出物料分布均匀,有较强的适应性,各项技术指标均达到国家标准要求。     

豌豆挤压力学特性试验及有限元分析

以‘绿豌1号,为试验材料,在材料力学万能试验机上进行了豌豆挤压试验以及运用有限元法建立豌豆籽粒的力学模型,研究豌豆籽粒在挤压作用下的应力分布规律.试验测得含水率在10.3％～18.3％的豌豆籽粒在平放、侧放、立放3种不同放置方式下的屈服强度为1.06～4.80 MPa,弹性模量为57.5～392.6 MPa,破碎负载为83.8～358.1N,最大屈服变形为0.422％～1.521％.结果表明:屈服强度、弹性模量、破碎负载随着豌豆含水率的增加均有明显下降,屈服变形随着豌豆含水率的增加而升高;在同一含水率下,豌豆平放挤压时屈服强度、弹性模量、破碎负载最大,侧放挤压时次之,立放挤压时最小;平放挤压时,豌豆破裂方式沿着平面压头接触面开始破裂,裂纹沿着豌豆曲面垂直于两瓣子叶,侧放和立放挤压时,豌豆破裂出现两瓣子叶开裂;比较3种不同放置方式下的试验值和仿真值,二者最大差异是10.8％,验证了运用有限元法研究豌豆籽粒挤压学特性的可行性.     

全膜双垄沟起垄覆膜机横向土带堆放机构的设计与试验

为增强全膜双垄沟起垄覆膜机的覆膜、覆土质量,聚集降水,减少水土流失和地表径流,提出偏置轴承式、凸轮顶杆式、地轮拨齿式3种横向土带堆放机构,运用SolidWorks Motion对3种机构进行运动仿真与机构分析,优选出工作时间短、急回特性明显的横向土带堆放机构,并进行田间验证试验。仿真结果表明:在相同仿真参数情况下,地轮拨齿式横向土带堆放机构完成1次抖土压膜工作所需时间仅为0.29 s,抖土板位移为530.45 mm,倾角和张角分别为29.00°、21.39°,最大电动机消耗功率最小。田间验证试验表明:作业后横向土带宽度合格率为96.5%,间距合格率为95.3%,厚度合格率为95.5%。相比较偏置轴承式和凸轮顶杆式,地轮拨齿式机构放土质量均匀,急回效果好,不易粘土,能耗最少,覆土覆膜效果较好,符合全膜双垄沟作业要求,适宜于全膜双垄沟覆膜种床横向土带堆放。     

机器人割草机的市场前景与技术难点分析

随着绿化建设事业的蓬勃发展和城市公共绿地的增加,整修草坪的需求量也在逐步增加,面对这一现状,我国的绿化建设需要投入更多的人力、物力和财力。由于传统的除草机效能低、噪音大,且人工修剪效率不高而无法满足绿化建设的需要,为工作人员和居民带来了不良影响,随着机器人割草机的研制开发,为人们解决了很多难题。基于此,从机器人割草机的原理出发,就其制造技术、发展前景及技术上存在的难点进行了分析。     

全膜双垄沟双幅覆膜覆土联合作业机设计与试验

为进一步提升全膜双垄沟覆膜种床机械化耕整作业效果与作业效率,基于全膜双垄沟种床双幅覆膜覆土农艺技术栽培模式,设计全膜双垄沟双幅覆膜覆土联合作业机,实现了全膜双垄沟种床构建过程中的旋耕、起垄、施肥、双幅覆膜覆土及镇压的一体化作业。在设定联合作业机传动系统的前提下,对样机关键部件进行设计与选型,确定其旋耕刀组、排肥装置、提土-种床覆土装置的工作参数与功耗,同时解析了刮板式提土装置、水平双向螺旋输土装置作业过程,得到满足双幅覆膜种床各部位覆土的必要条件。应用离散单元法对提土-种床覆土装置提土-输土-覆土动态作业过程进行数值模拟,分析了各工作环节输土、覆土特性,对影响覆土作业效果的相关因素进行了探讨。田间试验结果表明,当全膜双垄沟双幅覆膜覆土联合作业机前进速度为1. 10 m/s时,采光面地膜机械破损程度为39. 8 mm/m²、种床膜边覆土宽度合格率为94. 5%、大垄垄体中心覆土宽度合格率为91. 6%、种床覆土厚度合格率为97. 5%、种床起垄高度合格率为93. 2%,试验指标均符合国家与行业标准要求,试验结果满足设计和实际作业要求,田间试验工况与仿真结果基本一...     

基于离散元法玉米秸秆双层粘结模型力学特性研究

针对玉米秸秆外表皮与内穰力学特性存在显著差异问题,建立离散元玉米秸秆双层粘结双峰分布模型,通过力学试验与虚拟仿真试验对比,标定玉米秸秆外表皮和内穰力学参数,校正离散元模型,探究玉米秸秆力学特性.结果表明,采用离散元Hertz-Mindlin with bonding颗粒接触方法可建立玉米秸秆双层粘结双峰分布模型.完善DEM方法建立玉米秸秆颗粒粒度随机分布的双层粘结模型方法.通过力学试验得出青贮玉米秸秆外表皮弹性模量和剪切模量分别为982.52和387.58 MPa,青贮玉米秸秆内穰弹性模量和剪切模量分别为28.64和8.13 MPa,外表皮木质部与内穰纤维部力学特性差异显著.计算得出外表皮-外表皮、外表皮-内穰、内穰-内穰之间粘结参数.通过单轴压缩试验,剪切与虚拟仿真试验对比验证离散元模型可靠性.文章所建立玉米秸秆双层粘结双峰分布离散元模型表征两者力学特性差异,为青贮玉米饲料数值化研究提供理论依据.     

双孢蘑菇工厂化生产关键配套装置设计与试验

针对双孢蘑菇工厂化生产过程中有关二次发酵培养料装盘-码盘,托盘在育菇床架收布及双孢蘑菇采摘3个关键作业环节,分别设计了与各环节相配套的培养料连续装盘-码盘装置、培养料托盘机械化收布装置及与机械式育菇床架配合使用的移动式采菇滑车等作业装置,结合双孢蘑菇栽培技术要求确定了该配套装置各关键部件设计参数,并进行了作业性能测试。装置性能试验结果表明:设计的相关作业环节配套装置运行可靠、稳定,培养料压实厚度保持在269.8~281.5 mm,紧实度均值达到491.4 kg/m3,压实均匀性保持在97.38%~99.62%之间,压实效果满足双孢蘑菇后续工厂化生产需求;涉及3个工段的装置基本运行生产时间不超过5 min,提高了双孢蘑菇工厂化生产效率;设计装置产量效应显著,配套装置栽培双孢蘑菇的小区产量均值可达17.61 kg/m2,较传统人工栽培提高了5.79 kg/m2。研究结果将为双孢蘑菇工厂化生产配套装置的设计研发提供参考。     

全喂入式胡麻脱粒机的设计与试验

针对胡麻籽粒小、茎秆易缠绕、喂入流动性差等特点,采用垂直排列D型纹杆闭式脱粒滚筒和菱形棱角型栅栏式凹板组和的方式,设计一种全喂入式胡麻脱粒机。以陇亚14号胡麻为试验材料,对其茎秆进行生物力学特性试验,运用ANSYS Workbench和Fluent对脱粒机机架和风选系统分别做模态及流场模拟分析,并进行脱粒试验。结果表明:当陇亚14号胡麻中部茎杆含水率为9.43%时,抗拉强度为179.6 MPa,抗弯强度1.79 MPa,剪切强度0.19 MPa;机架前8阶固有频率范围为46.19～257.20 Hz,振幅范围7.53～115.63 mm,在第6阶频率190.46 Hz处出现最大振幅为115.63 mm,在第5阶固有频率190.01 Hz处出现第2大振幅114.99 mm;当脱粒滚筒主轴转速为1 500 r/min时,垂直悬浮筒进口风速达到了6.3～10 m/s,离心风扇径向边缘风速可达50 m/s,垂直悬浮筒进口到离心风扇之间的压强在-500～-1 000 Pa,离心分离筒内壁面压强4 000 Pa,排杂口压强4 799.27 Pa;脱粒时作业机脱净率为98.86%,含杂率2.15%,破碎率0%、夹带损失率0.8%、清选损失率0.27%、飞溅损失率1.8%、未脱净损失率0.09%,总损失率2.97%。该机整体设计符合国家标准要求,满足胡麻脱粒作业需求。     

基于离散单元法农田土壤单轴压缩模型的建立及参数校核

建立基于离散单元法的农田土壤单轴压缩可靠模型,并较准确模拟真实土壤力学性能,在有限元理论的基础上,借助Flunet-UDF能将模型网格信息写出的特点,利用EDEM软件自定义工厂生成不饱和土壤单轴压缩模型,并对其进行仿真试验。仿真试验结果表明:切向接触刚度和曲线的上升段与应变轴夹角、峰值、下降段与应变轴夹角均有关,上升段、下降段与应变轴夹角、峰值随切向接触刚度增大而增大;曲线的峰值在随临界切向应力减小而减小,下降段落点随临界切向应力减小而离原点越近;下降段与应变轴夹角随法向接触刚度增大而增大;下降段与应变轴夹角随临界法向应力减小而增大。当法向接触刚度为210 MN/m3、切向接触刚度为80 MN/m3、临界法向应力为30kPa和临界切向应力为8kPa时,该组黏结参数能较可靠表征含水率为10.5%的耕地土壤力学特性。