基于EDEM的油莎豆旋耕装置分析与试验

针对油莎豆收获过程中含土量大、根—块茎—土壤分离困难等问题造成的工作阻力大及土壤破碎率低等技术难题,通过建立油莎豆根系—块茎—土壤离散元模型,进行EDEM仿真试验,研究分析旋耕刀在不同工作参数组合下对油莎豆团聚体破坏状况。以旋耕刀旋转速度、前进速度、工作深度为试验因素,以旋耕刀挖掘阻力和刀轴扭矩为试验指标,进行正交试验,并通过Design-Expert 8.0. 6进行数据分析,得出旋耕刀最佳工作参数,即刀轴转速为250r/min、前进速度为0.8m/s、工作深度为118mm。根据优化的结果进行虚拟仿真验证试验,得出最优结果:工作阻力为3478.05N、刀轴扭矩为32.638N·m,研究可为实际油莎豆收获机田间试验提供理论基础。     

大蒜收获机限深挖掘装置的设计与试验分析

针对我国大蒜平作种植收获过程中存在的人工挖掘效率低、生产成本高及传统挖掘机具因挖掘深度不均匀导致的伤蒜问题,创新设计一种适用平作大蒜种植的大蒜收获机限深挖掘装置。主要介绍了大蒜收获机限深挖掘装置的整体结构和工作原理。建立了仿地形限深挖掘数理模型,阐述了仿地形限深的条件。通过对装置的田间试验和数据采集,得出了大蒜收获机限深挖掘装置的作业参数。试验表明,当挖掘深度为11.99 cm,入土倾角为24.5°时,试验指标挖掘阻力最小,为3 163.9 N,满足了大蒜挖掘收获要求。      

纵轴流花生摘果系统喂入装置的设计与试验

为解决花生捡拾联合收获机摘果喂入过程中荚果易破碎、秧果易拥堵等问题,设计了一种用于花生捡拾联合收获机摘果系统的螺旋喂入装置。通过对花生植株喂入输送过程分析,确定了摘果滚筒螺旋喂入头、锥形套筒的设计参数。以挖掘条铺并经田间自然晾晒3天的花生植株为试验对象,以荚果破碎率为试验指标,以摘果滚筒转速、喂入量、喂入间隙为试验因素进行试验台试验。试验结果表明:当摘果滚筒转速483.962r/min、喂入量3.176kg/s、喂入间隙9.529mm时,破碎率达到最小值为0.228%。经田间试验验证,整机花生荚果破碎率≤1.2%,满足花生低损收获要求。研究可为我国花生捡拾联合收获机喂入及摘果系统的研究提供理论和实践依据。     

气力辅助充种式花生精量排种器设计与试验

针对花生播种向精准、高速方向发展过程中高速作业状态下花生种子充种效果差的问题,设计了一种气力辅助充种式花生精量排种器,重点设计了排种器排种盘结构和气力辅助充种结构。针对颗粒尺寸大、质量大的花生种子,通过对花生种子在排种器中堆积现象与充种时间进行分析,得出花生高速排种充种过程需增强充种性能,从而提高充种效率。通过对花生种子进行充种原理分析,阐明花生种子充种过程中种子与排种器的运动关系与受力关系,分析充种过程影响因素。通过设计带有导种槽的排种盘和带有辅助吹种型孔的辅助充种结构,分析计算排种盘吸种孔、导种槽的关键结构参数以及辅助吹种型孔参数与排列方式。以充种合格率和充种漏充率为指标,进行三因素三水平组合试验,对试验结果进行多元回归分析,以最优目标进行优化,确定排种盘最佳参数组合为排种器吸种负压5.156 kPa、花生高速播种机前进速度8.007 km/h、扰动吹种正压1.149 kPa,此时,花生充种合格率为95.84%、漏充率为4.06%,能够实现花生种子有效充种。     

基于EDEM的仿垄型切割装置的仿真优化

针对当前我国甘薯秧蔓机械化收获环节存在收净率低、秧蔓缠绕机具、伤薯率高等问题,严重制约了甘薯全程机械化的推进。为了突破以上难题,通过查阅大量国内外文献以及实地调研,充分了解甘薯在田间的生长形态以及农艺要求,结合甘薯秧蔓收获的切-送-归集理论,结合CAD技术与CAE技术,进行了甘薯秧蔓切割过程中仿垄型拨禾切割装置的运动学和动力学的仿真分析,在机具作业过程中,秧蔓与仿垄型拨禾切割装置相互作用,分析切割甘薯秧蔓的运动过程,探究甘薯秧蔓在整个切送归集收获过程中的运动规律。     

油莎豆种子籽粒离散元仿真参数标定与试验

为了解决新型油料作物油莎豆排种器设计过程中种子物理参数不清及仿真参数与实际差异较大，造成模拟试验不准确，制约油莎豆排种器的发展的问题，测定了油莎豆种子的几何参数、弹性模量、泊松比、摩擦因数、碰撞恢复系数和休止角。以截面圆跳动法测出油莎豆种子精确外形轮廓并建立仿真颗粒模型，通过离散元仿真参数标定得出油莎豆种间静摩擦系数为0.662,油莎豆种间滚动摩擦因数为0.024。通过休止角试验验证，得到误差为1.61%,较标定前降低92.9%。通过排种仿真试验、排种器试验台试验和播种田间试验验证，得到仿真重播指数相对误差为3.79%、4.64%,漏播指数相对误差为6.81%、8.64%。由此表明，油莎豆仿真参数标定值可靠，可为油莎豆单粒精播排种器设计优化提供参考。     

基于离散元法的油莎豆摘果脱出物筛分分析与试验

油莎豆作为一种新型油料作物，其联合收获机摘果脱出物的筛分是机械化收获的重要环节。为了提高筛分效果，以现场采样油莎豆摘果脱出物样本物料为研究对象，测定出样本物料油莎豆颗粒组分质量分数为76.8%,颗粒大小为13～18mm;建立物料颗粒离散元模型，导入EDEM软件进行不同筛面的仿真模拟试验分析，得出编制筛最佳网尺寸为18mm,筛分效果为91.46%;冲孔筛最佳网尺寸为20mm,筛分效果为87.77%;鱼鳞筛最佳网尺寸为20mm,筛分效果为87.47%;进行台架筛分试验分析，并得出选用筛孔尺寸为20mm的编制筛网可得到最佳综合筛分效率94.32%。研究结果可为油莎豆机械化筛分装置的设计和优化提供理论依据。     

油莎豆窝眼轮式排种器设计与试验

由于油莎豆种皮凹凸不平，导致摩擦力较大、充种效果较差、充种过程中极易堵种等问题。为此，针对油莎豆种子物理特性并结合油莎豆农艺要求研发一种油莎豆窝眼轮式排种器，对窝眼轮式排种器的关键部件进行了参数设计。以型孔角度、窝眼轮转速、型孔数为试验因素，以合格率、漏播率为评价指标，进行了三因素三水平二次正交旋转组合试验，分析排种器的最佳性能参数，并采用多目标优化方法，确定了影响合格指数、漏播指数、重播指数的因素主次顺序为窝眼轮转速、型孔数和型孔角度。最优参数组合为窝眼轮转速21.86r/min、型孔数9.463、型孔角度101.68°,此时合格指数93.4%、漏播指数2.6%、重播指数4.0%。对优化结果进行台架验证试验，结果表明：在型孔角度为100°、窝眼轮转速为22r/min、型孔数为10时，合格率为92.16%,漏播率为3.71%,重播率为4.14%,各项指标均满足农艺要求，优化后取值可靠。     

我国西洋参生产机械化现状与发展趋势

西洋参是我国重要的中药材之一，目前其生产机械化技术比较落后，主要表现为生产效率低、作业质量差、农机农艺融合不足和智能化水平亟待提高等问题。介绍了西洋参种植模式与农艺，并针对西洋参生产过程中的土地整理、播种、收获3个环节介绍了相关装备及机械化现状，提出研究重点与发展趋势。我国西洋参生产机械应该走自主研发之路，同时加强基础性能研究、提高可靠性、降低损失率和提高生产效率。