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。     

变径变间距螺旋板齿式玉米脱粒机设计与试验

针对传统种子玉米脱粒机作业时所引起的籽粒脱粒损失率大、破碎率高,果穗轴碎芯较多,对玉米种子发芽及后续清选作业产生严重影响的问题,研制了一种变径变间距螺旋板齿式玉米脱粒机.结合挤搓式脱粒工艺及仿生技术,对样机关键作业部件变径变间距螺旋板齿式脱粒装置及排芯口变刚度压板装置进行了设计与理论分析,并结合该脱粒机进行了相关种子玉米果穗脱粒试验.结果表明,利用该变径变间距螺旋板齿式种子玉米脱粒机进行作业,籽粒破碎率为0.45％～0.64％,脱粒损失率0.30％ ～ 0.53％,脱粒含杂率为4.13％～5.83％,能够实现种子玉米果穗高脱净、低破碎、少碎芯的脱粒作业要求.     

甘肃玉米铺膜种植区残膜回收机械化技术适应性分析

以甘肃省中部的玉米铺膜种植区的残膜回收机械化技术为研究对象,基于甘肃省内自主研发的4种不同结构的残膜回收机型进行了残膜回收适应性分析。结果表明:4种残膜回收机具残膜捡拾净率≥80%、缠膜率均≤3.0%、安全性均符合残膜回收机械化作业标准,值得大面积推广应用。     

西北旱区大豆玉米复合种植联合播种机的设计与试验

针对西北旱区大豆玉米复合种植机具短缺、机械化程度低等问题,设计西北旱区大豆玉米复合种植联合播种机。该机由旋耕装置、起垄装置、覆土装置、施肥装置、播种装置及机架等组成,能够实现旋耕、起垄、施肥、双幅覆膜覆土、镇压及播种等多个作业过程。对播种机关键部件进行设计与分析,利用离散元模型对覆土过程进行模拟仿真,分析覆土过程中膜边膜上覆土均匀性;采用DEM-MBD对大豆玉米播种装置耦合仿真,分析大豆玉米播种装置播种均匀性。仿真结果表明：1）土壤因跳跃和泼撒而落到垄面的颗粒数≤1.3%;2）播种装置对大豆和玉米种子挤压力≤10 N,土壤颗粒对鸭嘴的阻力≤50 N。田间试验结果表明：玉米播种装置播种合格率、漏播率和重播率分别为95.63%、1.65%和2.72%,大豆播种装置播种合格率、漏播率和重播率分别为91.24%、0%和8.76%,机组作业期间运行稳定,具有良好的作业效果,满足大豆玉米带状复合种植需求。     

4UX—550型马铃薯收获机悬挂机组机液耦合仿真

应用Pro/E软件建立了4UX-550型马铃薯收获机与东方红200P型拖拉机悬挂机构参数化模型,进行了拖拉机悬挂机构与马铃薯收获机装配.将装配模型导入ADAMS中,建立了液压提升回路系统模型,进行了机械系统与液压系统的耦合仿真.结果表明,液压力驱动悬挂机组提升工况下,上悬挂点垂直方向出现最大力的时间要比机械力驱动滞后0.080 s,下悬挂点滞后0.088 s;下降工况下,上悬挂点滞后0.056 s,下悬挂点滞后0.060 s.液压力驱动与机械力驱动上、下悬挂点的受力基本相同,液压缸缓冲力的波动范围为5.09 ～ 15.39 N.     

玉米全膜双垄沟直插式精量穴播机设计与试验

为适应我国西北地区旱地玉米全膜双垄沟播作业需求,解决传统膜上播种机具作业存在挑膜、撕膜、种穴与幼苗错位等问题,设计了一种玉米全膜双垄沟直插式精量穴播机。该机采用凸轮-曲柄滑块机构、运动放大机构实现了成穴器的投种控制与定点强制开启。仿真分析与田间验证试验表明,直插式精量穴播机在覆膜垄沟播种作业时,成穴器位于播种段与出土段的水平分速为零,播种株距可在一定范围内调节,穴孔布置、成穴器运动轨迹均合理,满足玉米全膜双垄沟播作业的农艺技术要求。     

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。     

全覆膜直插式穴播机的设计与试验

为满足全覆膜膜上穴播的机械化作业要求,设计了一款全覆膜直插式穴播机。该机利用组合槽轮机构驱动实现间歇运动,以曲柄滑块机构做直线往复运动进行直插播种,成穴器垂直入土、出土,并在入土到最低端强制开启,实现零速投种,解决了传统滚轮穴播器膜上播种时存在撕膜、挑膜、穴位错孔等问题。全覆膜玉米膜上播种试验表明:整机作业性能优异,关键指标均达到NY/T 987-2006《铺膜穴播机作业质量》标准的要求。     

基于离散元的西北旱区农田土壤颗粒接触模型和参数标定

为了解决利用离散元法模拟土壤作业过程在预测农具阻力和土壤动态运动时存在失真等问题,整合延迟弹性模型(hysteretic spring contact model,HSCM)和线性内聚力模型(liner cohesion model,LCM)优势建立西北旱区农田土壤模型,以不同参数(静摩擦系数、动摩擦系数和内聚强度)组合下仿真得到的土壤仿真堆积角为响应值,基于Box-Behnken试验法建立回归模型,并根据该回归模型进行了参数预测并验证,对17组土壤仿真堆积角方差分析表明:静摩擦系数、动摩擦系数、动摩擦系数和抗剪强度的交互项、动摩擦系数的二次项对仿真堆积角的影响极显著;静摩擦系数和动摩擦系数的交互项、静摩擦系数的二次项对仿真堆积角的影响显著。使用预测的参数进行6种不同含水率土壤直接剪切仿真和试验对比可知,当含水率为1%~20%时,仿真与试验间的抗剪强度相对误差为1.18%~9.31%,仿真与试验间的内摩擦角相对误差为0.55%~4.07%。对仿真和试验鸭嘴插入阻力数据进行分析可知,仿真与试验曲线在入土距离处于0~50 mm期间时,但仿真入土阻力曲线波动较大,仿真和试验阻力走势基本一致,玉米直插穴播最深处50 mm处的仿真和试验入土阻力相对误差为0.928%,可利用此时的入土阻力分析直插鸭嘴结构对强度的影响。     

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。