基于Fluent的组合气吸式排种器关键部件仿真研究

以棉花小区播种机排种器为研究对象,采用模拟仿真试验技术研究组合气吸式排种器排种过程,在排种器的吸气口截面设置不同的边界条件（包括压强和气流速度）,在开放条件下分析导向槽盘上导向槽的速度场和压力场。结果表明,距导向槽盘中心越远的位置,其气流速度和压强越小。设置排种器吸气口界面的边界条件相同,针对气吸盘和导向槽盘组合后形成的气吸孔开展气流场仿真分析。入口处气流压强300 Pa、速度21.97 m/s,此时气吸孔气流场压强2 481.8 Pa、气流速度61.67 m/s,该仿真结果与试验所测得的结果基本一致。试验验证并确定排种器几何参数、动力参数对气流场的变化和影响规律,可为设计试制播种机提供参考。     

基于下桩采摘的干后青花椒脱粒装置研究

重庆地区大部分青花椒生产均为小规模农户家庭种植经营模式,针对“主枝回缩采摘技术”即下桩采摘烘干后的青花椒物料,设计一种结构紧凑且功耗小的冲击式脱粒装置。对喂料部件、脱粒部件、搅料齿杆装置等关键部件进行设计分析,确定装置各部分结构和工作参数。使用ANSYS Workbench软件对脱粒装置进行有限元分析,机架受到的振动影响较小;对装置喂料机构的伸缩扒齿进行静力学分析,满足强度要求。并对样机进行正交试验,在脱粒转速为170r/min、输入速度为13m/min、分段式套筒脱粒元件形式下,物料的脱净率为94.01%,含杂率为6.33%,达到较优的脱粒效果。     

一种橡胶小蠹虫自制粘捕装置的研制及其田间诱捕参数筛选

橡胶小蠹虫为害重,防治困难。为了探索更加高效的田间防治方法,本研究通过将“牛皮纸+粘虫胶+诱集剂”组配,研究集成了一种橡胶小蠹虫粘捕装置,对其诱捕参数（粘捕装置材质、诱集剂药袋悬挂数量、药液暴露面积以及粘捕装置的间距、悬挂高度）进行了筛选,并与常规诱捕器在重量、成本和诱捕效果方面进行比较。结果表明,在月桂烯、2-甲基-3-丁烯-2-醇、S-(-)-柠檬烯、莰烯、顺式-马鞭草烯醇5种诱集剂的诱集下,自制粘捕带对橡胶小蠹虫的粘捕总数分别为：554、445、341、381、367头;普通粘虫带对橡胶小蠹虫的粘捕总数分别为：260、230、179、202、199头。其中月桂烯、2-甲基-3-丁烯-2-醇、S-(-)-柠檬烯,自制粘捕带的粘捕数量均显著高于普通粘虫带,表现出较好的粘捕效果。采用挂袋法的最佳药袋数为2袋,诱集剂的最佳药液暴露面积为6.6 mm²,粘捕装置的最佳相互间距为50 m,最佳悬挂高度建议在2.5 m。自制粘捕装置在重量、成本以及诱集数量上均优于常规诱捕器,对橡胶小蠹虫防控具有高效成本低、环保可降解、简单易操作等特点。     

稻麦两用螺旋舀种式排种器排种性能试验

设计了一种稻麦两用螺旋舀种式排种器,确定了该排种器关键部件的结构和参数;运用Design-Expert软件进行数据分析,得到最优参数组合,采用响应面试验方案,进行台架验证试验。结果显示:播种水稻时,在转速为45 r/min、倾斜角度为3°、出种孔长度为9 mm情况下的合格率为78.20%,重播率为3.71%,空穴率为1%,穴距合格率为97.93%,穴距变异系数为16.17%;播种小麦时,在转速为60 r/min、倾斜角度为1°、出种孔长度为9 mm,此组合下的合格率为93.37%,重播率为3.44%,空穴率为3.19%,穴距合格率为93.60%,穴距变异系数为25.50%。     

射流泵装置性能预测方法

提出了一种射流泵装置性能预测方法,并进行了试验验证.以射流泵试验所得射流泵的流量比与压力比曲线,以及离心泵的流量扬程曲线作为预测初始条件,通过射流泵装置2种吸上高度4.5和9.0 m的性能试验,比较各流量比时装置工况点试验值与预测值精度,发现数值解法整体误差较小,能更好地反映射流泵扬程随流量比变化的情况,但与试验值相比仍存在误差且个别工况点误差较大,需进一步修正.引入预测值与试验值的比值作为修正系数,通过Plackett-Burman试验设计,从吸上高度、面积比、喷嘴直径、流量比、喉嘴距、喉管长径比、泵转速等因子中筛选出对射流泵扬程影响效应显著的面积比及流量比作为修正公式的关键参数,利用遗传算法和公式自动搜索拟合,得到射流泵扬程的计算公式,且相关系数超过0.99.通过射流泵装置在吸上高度为3.5和8.0 m的试验结果比较,表明具有较高的可信度.     

胡萝卜联合收获机单圆盘对顶切割装置设计与试验

针对胡萝卜联合收获过程中对顶切割装置作业后胡萝卜损伤率高、切净率低等问题,设计了一种单圆盘对顶切割装置,并阐述了其主要结构及工作原理。在统计分析胡萝卜基本物理特性的基础上,通过理论计算确定了斜拉式导向齐平对顶机构的两对齐基板间距、拉齐区长度和对齐基板斜边角度等主要结构参数,达到胡萝卜茎叶精准拉齐的目的。以螳螂前肢胫节曲线为原型,将拟合优化后的曲线形状应用至圆盘动割刀和直割刀刃口上,构建切割机构-胡萝卜茎叶力学模型,分析其满足胡萝卜被高效切断的条件。对圆盘割刀进行运动学分析,建立圆盘割刀前进方向的运动学模型,确定影响装置工作性能的因素为胡萝卜输送速度和圆盘割刀转速。以胡萝卜收获机夹持输送皮带轮转速(胡萝卜输送速度)和圆盘割刀转速为试验因素,以胡萝卜根茎损伤率、茎叶切净率、切割平整度为试验指标,进行了二因素五水平二次正交旋转组合试验,通过对试验结果进行分析优化,确定最佳参数组合。结果表明,当胡萝卜收获机夹持输送皮带轮转速为113 r/min、圆盘割刀转速为156 r/min时,对顶切割装置性能最优,此时胡萝卜损伤率均值为0.53%、切净率均值为95.41%、平整度均值为94.10%。对优化结果进行田间试验验证,验证结果与优化结果基本一致,作业过程中装置工作平稳。     

油菜基质块苗移栽机取苗装置设计与试验

针对现有油菜基质块苗取苗装置在取苗过程易脱苗和基质损失率高等问题,设计了一种往复夹取式取苗装置。根据垂直苗盘取苗、平行铅垂线投苗的取苗臂位置要求,确定了取苗装置各构件尺寸关系,构建了取苗臂的运动学模型,得出其位移方程及相对运动轨迹。以减小取苗轨迹水平间距及取苗轨迹高度为优化目标,基于Matlab软件优化取苗装置各构件参数为：主动杆长度75.10mm,取苗臂长度335.26mm,从动杆长度100.42mm,机架长度171.32mm,该参数组合下,取苗轨迹水平间距为173.20mm,取苗轨迹高度为29.56mm。构建了取苗回程苗块的动力学模型,分析了苗块临界脱苗方程,结合苗块力学特性参数测定试验,得出最小取苗夹持力为7.07N,确定了末端执行器气缸缸径为20mm。应用ADAMS软件获得仿真取苗轨迹,运用高速摄影技术测定实际取苗轨迹高度和取苗轨迹水平间距,经对比分析,实际值与理论值、仿真值的相对误差均小于3%,验证了取苗装置设计的合理性。台架试验表明,取苗成功率为93.33%,脱苗率为2.86%,基质损失率为3.75%,满足油菜基质块苗移栽要求。     

油菜精量集中排种器电驱控制系统设计与试验

为适应丘陵区油菜机械化精量播种要求,针对地轮驱动致使传动系统复杂或滑移影响播种精度的问题,设计了一种油菜电驱排种控制系统。该系统集成无线蓝牙传输模块、单片机模块和Android终端平台开发,采用优化PID算法,实现集排器转速随作业速度的同步控制和自动调节播种穴距。台架试验研究了油菜电驱排种控制系统的控制精度和排种性能,当集排器转速为10～55 r·min~(-1)时,实际转速与理论转速的平均偏差均小于1.5%,且转速的变异系数均小于2.0%,稳定性较好;当穴距和作业速度分别为60～180 mm和1.6～3.2 km·h~(-1)时,穴距均匀性变异系数均低于15.0%。该系统实现了集排器电驱条件下播种穴距的同步调节,为油菜轻简化精量播种机的排种控制系统设计提供了参考。     

吊杯式栽植器运动轨迹优化与试验

针对吊杯式移栽机膜上成穴移栽时膜面穴口大的问题,建立栽植机构的运动模型,通过分析栽植器的运动轨迹特性得出,当栽植器的运动轨迹为余摆线,且余摆线环扣最大横弦的距离等于轨迹线与地膜交点间的距离,栽植器在上拔阶段水平方向零速度点两侧打开,有利于减小膜面穴口尺寸。通过仿真分析和膜上移栽番茄盘苗试验得出,运动轨迹特征系数λ对膜面穴口的纵向尺寸影响显著,对横向尺寸和倾斜率影响不明显。随着λ值的增大,穴口纵向尺寸先减小然后增大,在移栽频率为50和55株·min^-1时,λ为1.093的穴口纵向尺寸分别为10.12 cm和9.49 cm,是最小值; 两种移栽频率条件下,随着λ值的增大,移栽株距分别从39.8 cm减小到33.5 cm和从39.1 cm减小到33.1 cm。该结论可用于指导吊杯式移栽机结构和工作参数的优选。     

圆盘切割式蓖麻采摘装置设计与试验

针对现有蓖麻收获装备采摘损失率较高、对低矮植株收获适应性差的问题,该研究结合蓖麻植株的生理特性,设计一种圆盘切割式蓖麻采摘装置。该装置配套于水稻或玉米联合收获机,通过双圆盘刀对蓖麻植株进行切割分离,再经过收割机的清选完成蓖麻收获。通过对装置关键部件的受力及作业原理分析,设计其关键结构参数。并以割茬高度差和采摘损失率为评价指标,以刀盘结构、刀盘转速、前进速度为试验因素进行三因素三水平的正交试验,在保证割茬高度差的前提下,以采摘损失率为主要指标,利用综合平衡法确定较优参数组合。田间验证试验表明：刀盘结构类型为波浪形,刀盘转速为600 r/min,前进速度为1.1 m/s时,平均割茬高度差为0.85 mm、平均采摘损失率为3.13%,切割过程平稳、损失率低,对种植农艺适应性好,满足蓖麻收获的田间作业要求。该研究可为蓖麻收获装备的研究和设计提供参考。