YWS-1型烟田挖坑施肥机的研究设计与应用

为了更好地解决“烟草三农”问题，针对我国烟草种植落后的现状和发展趋势，研究和应用具有稳定挖坑和精量施肥等功能YWS-1型烟田挖坑施肥机。通过性能和生产试验测定和效益分析证明，该机具各项技术、性能指标符合设计要求，解决了烟草种植的问题，具有一定的创新特点和较好的推广和应用价值。     

花生旋挖机概念设计

分析了我国目前花生收获机械的优缺点,对其存在的原理性缺陷提出了改进措施.挖掘前进行割蔓处理,用旋挖铲代替传统的牵引式挖掘铲,辅之以红外线花生稞识别技术,可降低挖掘功耗,提高挖掘后的花生果筛分效果;同时,结合花生的物性特征对旋挖部件的运动学参数进行了详细地理论分析,并给出了理想旋挖机的作业方式及功能模块图,为改善目前花生挖掘机械的挖掘效果提供了全新的设计思路.     

液压挖掘机铲斗机构的动力分析

液压挖掘机铲斗机构可视为驱动力矩随时间变化的铰链四杆机构。分别用拉格朗日方程和质量凝聚法对其进行了动力分析，为设计者分析、决策和控制提供了计算依据，对于计算机求解具有普遍意义。     

一种果园挖坑施肥机结构设计

施肥是果树管理的关键作业环节,对果品质量、产量以及果树的生长起着至关重要的作用。我国的果树施肥机械化水平很低,现有的机械设备只能完成机械钻孔和人工辅助施肥,生产率低,劳动强度大。为此,设计了一种集钻孔、施肥、覆土于一体的果园施肥机械。该果园施肥机主要由齿轮箱总成、传动轴总成、覆土装置、排肥装置、钻孔装置和机架等部分组成。通过三维造型表明,该施肥机使用方便、机械化程度高,能够大大提高作业效率。     

基于土壤液化原理的荸荠采收船的研究

荸荠的生长环境特殊,收获仍旧采用传统手工挖掘,劳动效率低,劳动强度大,难以挖净,而薯类收获机械又难以适应水田荸荠的收获,通过对荸荠生长地的土壤成分分析,基于土壤液化原理,搭建了小型实验平台,对荸荠挖掘机理进行了试验模拟。提出了一套适用于水田作物荸荠机械挖掘、筛分的流程,并对挖掘原理进行了实验探究。根据实验数据分析,获得了影响荸荠收获的主要因素。研究表明利用土壤液化原理可以使砂壤土液化,为该原理用于荸荠采收提供依据,为荸荠挖掘机样机的试制提供设计参考。     

根茎类作物单摆铲栅收获装置渐变抛掷特性

单摆铲栅是基于变幅变向振动技术研发的铲栅一体收获装置。为明确单摆铲栅工作特性及抛掷分离作业机理,该研究在运动学及动力学分析基础上建立了铲栅工作面抛掷系数解析方程,铲栅工作面各点抛掷系数随工作长度逐渐增大且具有明显的渐变抛掷特性和较强的抛掷能力,分离区最大抛掷系数达9.98～19.72;建立了单摆铲栅EDEM-MBD耦合仿真模型,以振幅、振动频率、前进速度为因素开展单因素仿真试验,试验结果表明：受工作面抛掷特性及土壤粘塑性影响,牵引阻力、驱动转矩具有明显的强弱周期,在强周期内：单摆铲栅与土壤互作力较大,分离间距最大值发生在该周期切削行程终点时刻分离区中点处;振幅为7～11 mm时,牵引阻力均值约1 580.93～2 019.9 N、最大驱动转矩约224.04～322.11 、最大分离间距约59.58～98.3 mm;振动频率为6.67～10.67 Hz时,牵引阻力均值约1 416.43～1 866.38 N、最大驱动转矩约315.28～364.19 、最大分离间距约78.43～94.67 mm;前进速度为0.2～0.4 m/s时,牵引阻力均值约1 429.43～2 110.48 N、最大驱动转矩约241.27～387.78 、最大分离间距约62.5～102.5 mm。甘草收获试验结果表明：甘草收获机牵引阻力32.17 kN、驱动转矩802.02 、挖掘深度468 mm时,收净率为96.42%,单摆铲栅作业过程流畅有序,渐变抛掷作用明显,根茎土壤分离效果良好。该研究结果可为根茎作物特别是深根茎作物节能高效收获提供参考。     

挖拔式木薯收获机挖深液压控制装置的设计与试验

针对挖拔式木薯收获机在收获过程中带有一定倾角的挖掘铲有朝着深度方向行进的趋势,增加了挖土量及挖掘负荷等问题,提出了基于液压控制系统调整挖深的设计思路。为此,研制了一种挖深液压控制装置,主要由地表仿形机构、挖掘铲液压调节机构、液压系统及PLC控制系统4部分组成;同时,对液压系统的负载特性进行系统分析计算,选取了合适的执行元器件,并在此基础上进行土槽实验。结果表明:地表仿形机构,最大误差8.9%,平均误差3.5%;掘铲液压控制系统的响应时间为1.7s,1s内完成对挖出铲的角度与深度自动调节,测试效果能够满足精准挖深控制要求。     

胡萝卜联合收获机高效减阻松土铲设计与试验

针对胡萝卜联合收获机作业时松土铲普遍存在作业阻力大、漏拔率高等问题,设计了一种高效减阻松土铲。以狗獾爪趾为仿生原型设计了仿生减阻铲尖,并分析了其减阻机理,建立了铲翼与土壤间的力学接触模型,确定了影响松土铲作业质量的铲翼结构参数。基于EDEM离散元仿真技术,建立了部件-土壤-作物多元仿真模型,通过单因素试验与正交旋转组合试验,确定了铲翼结构参数取值范围及其对指标的影响规律。建立了试验因素与指标间的多目标优化数学模型,运用Design-Expert 8. 0. 6软件确定了松土铲的最优参数组合,通过田间性能试验验证了高效减阻松土铲的作业性能。结果表明:影响胡萝卜联合收获机松土铲作业质量的主要结构参数为铲翼开角α和铲翼倾角β,当铲翼开角α和铲翼倾角β分别为120. 27°和47. 37°时,松土铲作业性能最优,最优组合下前进阻力与胡萝卜拔取力分别为1 908. 76 N和55. 37 N。经田间性能试验验证,田间试验结果与仿真优化结果基本一致,与凿式松土铲相比,高效减阻松土铲前进阻力降低了5. 79%,胡萝卜拔取力降低了20. 68%,漏拔率降低了3. 8个百分点,满足胡萝卜收获农艺要求。     

基于振动的土壤挖掘阻力与耗能特性试验研究

为了研究振动频率、振动方向等参数对振动式土壤挖掘降阻特性和耗能特性的影响,设计开发了振动式土壤挖掘阻力试验台。经理论分析、计算确定了振动挖掘机构运动参数。在土壤平均相对湿度为27%、平均土壤坚实度为2.2MPa条件的室内土槽系统中,在挖掘深度150mm、前进速度0.15~1.00m/s、振动频率2~20Hz的因素条件下,利用该试验台开展了土壤振动挖掘阻力和耗能特性试验研究。结果表明,振动式土壤挖掘能够有效降低工作阻力,其降阻率先随着振动频率增大而增大,在2~20Hz频率段,前后方向振动和垂向振动振幅分别为13mm和10mm时,其最大降阻率分别可达到21%和25%。降阻率在10~14Hz后增长速度变缓,表明该区间处于土壤的自振频率区间。前后方向振动下土壤挖掘降阻率和振动速度与前进速度的比值有关,当振动速度小于前进速度时,降阻率比较小,随着振动频率增加而缓慢增大;当振动速度大于前进速度后,在对应的频率点其降阻率会迅速上升,之后增长速度逐渐变缓。由于需要额外激振能量输入,两种振动方向的强迫振动式土壤挖掘综合耗能并不减少,在振动频率低于10Hz下,耗能比范围在1~1.07,但超过10Hz后,耗能比会随着振动频率增大以较快速度增加。振幅的增大能够使土壤挖掘阻力获得一定的降低,但同时振动挖掘耗能有较大的增加。     

基于ADAMS的马铃薯挖掘机运动学仿真

分析了振动式马铃薯挖掘机的结构,并采用ADAMS仿真软件建立了三维运动仿真模型,对马铃薯挖掘机各部件和偏心轮分别添加约束和旋转驱动来实现挖掘机和分离筛的运动。通过测量获得了其相对于机架的角位移、角速度、角加速度变化情况,观察分析了相关曲线的变化趋势,为马铃薯挖掘机轨迹优化及后续动力学仿真分析奠定了理论基础。