马铃薯播种机播深调控装置设计与试验

针对现有马铃薯播种机大多采用整体仿形,无单体仿形机构而引起的仿形效果不佳、播深合格率较低、出苗整齐度较差等关键问题,研究设计了一种马铃薯播种机播深调控装置。阐述了该播深调控装置的主要结构和工作原理,通过对播深调控装置的动力学分析,建立了播深稳定性的数学模型,结合马铃薯播种机播深一致性的农艺具体要求,确定了该装置的理论结构参数,并得出了影响开沟深度稳定性的关键因素。采用旋转正交的试验方法,以初始牵引角、弹簧刚度和机具作业速度为试验因素,开沟深度合格指数和开沟深度变异系数为试验指标。试验结果表明:在作业速度为1 m/s、初始牵引角为0、弹簧刚度为10 N/mm时,开沟深度合格指数为96.6%,开沟深度变异系数为8.9%,满足马铃薯播种作业的要求。该研究为提高马铃薯播种机播种深度一致性和马铃薯苗齐苗壮的播种关键问题提供了设计参考。     

驱动式碎土除草多功能马铃薯中耕机设计与试验

针对传统锄铲式中耕机在土壤黏重板结情况下碎土率和除草率低、培土效果不佳等问题,该文设计了集深松碎土、铲除杂草、侧深施肥、培土起垄等多功能于一体的驱动式马铃薯中耕机,并对机具关键部件进行设计与分析,确定了深松铲、碎土刀、培土器的结构以及工作参数,在设计分析的基础上进行田间试验,并与锄铲式中耕机进行对照试验。田间试验表明：本文所研制的驱动式中耕机碎土率为95.1%、除草率为96.3%、伤苗率为1.2%、土壤蓬松度达到21.5%、油耗为13.2 kg/hm2,满足相关标准作业指标要求。对照试验表明：相较于传统锄铲式中耕机,驱动式马铃薯中耕机碎土率提高3.3个百分点、除草率提高3.1个百分点、伤苗率降低1.6个百分点、土壤蓬松度提高2.7个百分点、油耗降低28%,明显优于其作业效果,满足国家标准碎土率≥85%、伤苗率≤5%、除草率≥90%的要求。     

马铃薯挖掘机横向输送系统的设计

针对现有马铃薯挖掘机经分离筛分离后直接将马铃薯铺放于地面,常出现二次埋薯、马铃薯铺放较分散、人工劳动强度增大、作业效率低等问题,研究设计一种适合国内马铃薯收获的马铃薯挖掘机横向输送系统,将分离后的马铃薯成条集中铺放。为此,阐述了横向输送系统整体结构及工作原理,对关键部件进行了结构设计,理论分析计算了横向输送系统的相关结构与作业参数,确定合理输送高度,避免马铃薯间的碰撞损伤。结果表明:相关结构设计合理,横向输送链距垄上侧高度为100mm、运行线速度为1.5m/s时能够满足马铃薯的集条铺放且不发生碰撞损伤。该研究可为马铃薯横向输送系统的研究提供参考,以促进马铃薯挖掘机的进一步发展。     

马铃薯收获机滚轮式防杂草缠绕装置的设计与性能分析

在马铃薯收获过程中,如果田间杂草较多,或者打秧效果不佳时,在收获机前导轮位置会出现植物茎叶堵塞问题。为此,设计了一种防止杂草缠绕堵塞的防缠绕装置,并确定装置在工作时的关键参数,对装置进行力学分析,确定防缠绕装置工作的可靠性。最后,利用Adams软件对压草滚轮进行仿真得出滚轮外轮廓上的点在工作时的绝对运动轨迹,通过所得轨迹与理论运动曲线进行比较,验证了该装置工作性能是可靠的。     

马铃薯料斗机除杂装置设计与试验

针对马铃薯料斗机除杂装置除杂过程中马铃薯伤薯率高、除杂质量低的问题,通过进行马铃薯除杂过程动力学分析和马铃薯与土壤分离的条件分析,并结合除杂辊转动摩擦除杂的原理,确定了影响马铃薯除杂作业质量的主要因素及各因素的试验取值范围。以马铃薯伤薯率和除杂率为评价指标,以除杂辊间距、装置倾角和除杂辊转速为试验因素,进行了二次旋转正交回归试验,建立了各因素与试验指标间的回归数学模型,分析了各因素对评价指标的影响规律,并进行参数优化。结果表明,当除杂辊间距为125 mm、装置倾角为10°、除杂辊转速为112 r/min时,马铃薯除杂作业的伤薯率为0.65%、除杂率为96.03%,与未经参数优化的料斗机相比,伤薯率减少0.12个百分点,除杂率提高0.63个百分点,该装置能较好地满足马铃薯仓储作业的要求。     

马铃薯碎土整地联合作业机设计与试验

针对东北地区整地作业中,结块多、土壤残茬严重、犁底层加厚等问题,根据我国现有的东方红-75/802型拖拉机的动力条件,设计了一种适用于马铃薯田的驱动式碎土整地联合作业机。该机是根据国外先进的土壤保护耕作法,结合东北地区土壤情况和马铃薯田整地要求设计的一种机具。本文阐述了机器整体结构及工作原理,设计了碎土辊,分析了碎土辊运动过程、碎土辊工作过程中楔形齿所受的阻力及碎土辊作业时所需功率,基于EDEM离散元仿真技术,建立了部件-土壤仿真模型,以土壤破碎率为试验指标,以碎土直齿末端倾角、碎土直齿边长和机组速度为试验因素进行仿真试验,在仿真基础上进行田间试验,试验结果表明,所设计的碎土整地联合作业机碎土率为98.45%、平均耕深为14.5 cm、机组速度为5.7 m/s、碎土辊消耗功率为19.24 kW,具有良好的作业效果,满足马铃薯田整地作业要求。     

大垄宽幅马铃薯中耕机纵横稳定性优化设计与试验

针对大垄宽幅马铃薯中耕机纵横稳定性差、偏摆严重等问题,对大垄宽幅马铃薯中耕机进行优化设计与试验。通过理论分析确定了影响马铃薯中耕机纵横稳定性的主要因素,并对部件进行了优化设计。运用EDEM离散元仿真软件,以覆土铧到平行四杆与机架铰接点的水平距离、平行四杆横向宽度和作业速度作为试验因素,以垄向直线度、垄高稳定性系数为评价指标,进行了二次正交旋转仿真试验。对仿真试验结果进行优化分析,当覆土铧到平行四杆与机架铰接点的水平距离为702.7 mm、平行四杆横向宽度为255.4 mm、作业速度为1.29 m/s时,中耕机垄向直线度为2.39 cm,垄高稳定性系数为94.12%。对优化后的数据进行了田间试验验证,结果表明,垄向直线度为2.4 cm,培土行距合格率为95.7%,伤苗率为1.5%,垄高稳定性系数为94.2%,培土高度为7.8 cm,均优于优化前的大垄宽幅马铃薯中耕机,具有较好的纵横稳定性。     

基于EDEM-RecurDyn的自激式振动深松铲耦合仿真研究

为探究自激式振动深松作业新的仿真研究方法,通过动力学仿真软件RecurDyn和离散元仿真软件EDEM对自激式振动深松过程进行联合仿真分析。以耕作阻力为评价指标,耕作深度、牵引速度和弹簧刚度为变量,设计3因素3水平响应面分析和优化试验。结果表明,牵引速度为3 km·h^-1、耕作深度为350 mm和弹簧刚度为300 N·mm^-1时,深松铲最大入土角为26.39°,弹簧振动频率为3.84～6.25 Hz,弹簧对耕作阻力有明显缓冲作用;自激式深松铲参数耕作深度为301 mm、速度为2.6 km·h^-1、弹簧刚度115 N·mm^-1时,以最小耕作阻力为评价指标的作业效果最优。EDEM-RecurDyn联合仿真为自激式振动深松铲的优化设计提供新方法。     

马铃薯种薯切块机整列装置设计与试验

为解决马铃薯种薯切块机种薯定位难、种薯排列混杂,机械化切块等难题,研制一种种薯排序、定位的切块整列装置,阐述整列装置结构和工作原理,研制关键部件。针对马铃薯种薯外包络线物料特性,采用力学与运动学分析方法,确定种薯整列装置关键部件结构及性能参数边界条件范围,以上料量、整列辊组转速、胶轮直径为试验因素,种薯整列率、平均整列时间、损伤率为评价指标进行二次旋转正交组合试验。通过Design-Expert 8.0.6软件分析试验结果,优化求解得出整列辊组转速22 r·min^-1、胶轮直径107 mm、上料量15 t·h^-1为最佳参数组合,进行验证试验,结果表明整列率为97.6%、平均整列时间为7.6 s、损伤率为0.71%,满足马铃薯种薯切块机对整列装置技术性能要求。     

四行马铃薯杀秧机的设计

马铃薯收获前的杀秧工作是马铃薯高质量收获的重要环节,对提高马铃薯品质和收获效率具有很大的促进作用,而现有机型对于马铃薯杀秧效果并不理想,存在打碎长度合格率差、带薯率高、土壤在护罩上粘着严重等问题。为此,研究设计了一种新型高效的四行马铃薯杀秧机,通过理论分析确定了结构参数。田间试验结果表明:当作业速度为4.7km/h、甩刀轴转速为1 350r/min、垄上刀距垄台距离51mm时,试验指标打碎长度合格率为92.7%。此时杀秧机杀秧效果最好,满足马铃薯杀秧机作业质量要求。该研究为马铃薯杀秧过程存在的问题提供了解决方案,也为马铃薯杀秧机进一步的研究提供了参考。