夹持式玉米膜上精密穴播轮的参数优化及试验

为优化提高玉米膜上穴播轮的播种精度,针对目前玉米膜上精密穴播轮装置单粒率低、空穴率较高等问题,根据玉米播种时的特殊要求,优化设计了一种农机与农艺深度结合的玉米膜上精密穴播轮。系统介绍了所设计装置的机械结构及工作原理,并通过对穴播轮的结构和工作原理分析,确定将取种器中夹种板板长、夹种板偏角及夹种板与接种杯间距为作为影响试验结果的关键试验因素,将单粒率和空穴率作为目标值,通过数学软件对影响单粒率Y1和空穴率Y2的因素进行数据处理并全面优化,得到影响单粒率Y1的显著因素顺序为夹种板与接种杯间距X_(3)>夹种板板长X_(1)>夹种板偏角X_(2),影响空穴率Y2的显著因素顺序为夹种板与接种杯间距X_(3)>夹种板偏角X_(2)>夹种板板长X_(1)。优化分析与试验验证结果表明:当取种器中夹种板板长X_(1)为17mm、夹种板偏角X_(2)为40°、夹种板与接种杯间距X_(3)为32mm时,单粒率Y1为92.09%,空穴率Y2为3.35%,与优化结果的相对误差分别为1.57%、3.74%,数值上均小于5%,满足玉米精密排种的作业要求。

卷辊式耕层残膜回收机设计与试验

针对耕层残膜老化严重、力学性能差,残膜与土壤混合造成耕层残膜回收拾净率低、含土量高等问题,提出了一种旋耕起抛膜土混合物、弹齿顺向旋转捡膜、逆向旋转卸膜的主动回收方法。设计了卷辊式耕层残膜回收机的整体方案,实现了起膜、卷辊正转捡膜、反转卸膜、集膜的功能。对起膜装置、捡膜装置、正反转机构及卸膜装置等关键作业部件进行设计与参数计算,获得在弹齿机械力作用下,将混合物内的残膜有效钩、挑分离出来的临界条件。运用ANSYS和SPH(Smoothed particle hydrodynamics)耦合方法,构建弹齿捡拾残膜过程的数值模拟计算模型,获得捡膜过程中残膜所受的最大应力及变形,分析了弹齿捡拾残膜的有效性。样机验证试验表明,当起膜刀转速为213.75 r/min、捡拾滚筒转速为43.75 r/min、卷辊正转捡膜转速为131.27 r/min、卷辊反转卸膜转速为167.86 r/min、卸膜轮转速为43 r/min时,卷辊式耕层残膜回收机表层拾净率为82.6%,深层拾净率为71.1%,试验结果符合国家与行业标准的要求,能够从膜土混合物中有效回收耕层残膜。

折叠式棉花宽幅铺膜精量播种机设计与试验

为进一步提高铺膜精量播种机的作业效率,解决道路通行不便、田间地头转向困难的问题,改进设计了一种可平行折叠的宽幅铺膜精量播种机,一次作业可完成种床整形、开沟铺膜铺带、播种、覆土等工序。阐述了播种机整机结构及工作原理,对仿形机构、宽幅机架、举升装置和液压系统等关键部件进行设计分析,确定了各部件的最佳尺寸及影响升降过程平稳性的关键因素;通过ADAMS软件对整机展开与升降过程进行刚柔耦合分析,得到展开过程中宽幅机架最大受力点位置以及滑轨梁的变形曲线。为验证折叠式棉花宽幅铺膜播种机的作业性能,对其铺膜、铺带、播种性能进行田间试验,试验结果表明,采光面宽度合格率为92.1%,单粒率为96.4%,膜下播种深度合格率为95.7%,穴距合格率为96.3%,滴灌带纵向拉伸率为0.73%,满足行业标准及农艺要求。

六维引领机械类大学生创新能力培养的模式探索与构建

为进一步探索创新能力培养的有效途径和方法、切实提高机械类大学生的创新实践能力与科研素质,提出一种六维度协同的创新能力培养模式,旨在激发学生主动学习和独立思考,进而实现高素质创新人才的多维度培养模式。

基于FEM-SPH耦合的卷辊式耕层残膜回收部件结构优化与试验

针对棉田耕作层内残膜力学性能差及膜土分离困难,残膜拾净率低和回收的残膜含土量高等问题,该研究对卷辊式残膜回收部件进行优化。在分析起膜捡膜工作过程和建立卷辊弹齿与膜土团聚体之间动力学关系的基础上,采用有限元法(finite element method,FEM)和光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)耦合算法,建立卷辊弹齿-膜土团聚体接触计算模型,探究卷辊弹齿与膜土团聚体之间相互作用机理,分析卷辊弹齿接触膜土团聚体后残膜受力程度和土壤扰动程度的变化规律。以卷辊回转半径、弹齿直径、弹齿顶端折弯角为试验因素,以残膜平均峰值应力及土壤最大应变为指标开展仿真试验,分析各因素对指标的影响规律并对卷辊弹齿结构参数进行优化,获得卷辊弹齿最优结构参数为:卷辊回转半径100 mm、弹齿直径5 mm、弹齿顶端折弯角42°,此时残膜平均峰值应力为0.1201 MPa,土壤最大应变为3.7584。为了验证优化后卷辊弹齿的捡拾作业性能,以拾净率和含土率为试验指标进行田间试验,结果表明:机具拾净率为80.34%,含土率为37.13%,与初代研制的样机相比拾净率提升了8.74个百分点,含土率下降了12.18个百分点,机具作业性能明显提升且试验指标达到设计要求。本文建立的有限元模型可为残膜回收机关键部件的结构优化提供参考。

双滚筒式收后地表残膜回收机设计与试验

针对残膜回收机存在的拾净率低、含杂率高等问题,该研究设计了一种双滚筒式残膜回收机,适用于秋收后地表残膜回收,采用机械拾膜、气力与机械协同脱膜方式完成作业过程。对捡膜和脱膜过程进行动力学分析,确定捡膜装置和脱膜装置的关键结构参数以及工作参数范围,根据滚轮中心运动轨迹设计并优化正反向凸轮轨道,得到凸轮结构参数,获得捡膜装置不漏捡的条件。运用气流特性分析软件模拟脱膜装置内部流场,分析得出气流运动形成的“O”形旋流利于残膜与杂质的分离。以机具前进速度、捡膜滚筒转速和脱膜滚筒转速为试验因素,残膜拾净率及回收混合物含杂率为试验指标,进行单因素试验,得到响应面试验水平的较优区间,并进行响应面试验,得出较优工作参数为机具前进速度6.72 km/h,捡膜滚筒转速56.70 r/min,脱膜滚筒转速569.78 r/min。田间试验结果表明,机具前进速度6.7 km/h、捡膜滚筒转速57 r/min、脱膜滚筒转速570 r/min时,平均残膜拾净率为86.1%,平均回收混合物含杂率为39.2%;相较于已有回收机的残膜拾净率(85.03%)提高了1.07个百分点,各项指标满足收后地表残膜回收要求。

卷辊式耕层残膜回收机卸膜装置的设计与试验

针对卷辊式耕层残膜回收机卸膜装置存在卸膜性能不可靠的问题,设计了一种卷辊反转松膜及卸膜辊强制卸膜装置。卸膜装置主要由正反转机构和卸膜辊组成,可有效实现卸膜功能。对关键工作部件进行了分析和参数计算,并确定有效卸膜条件:卸膜辊转速为167.86 r·min^(-1),卷辊反转转速为43 r·min^(-1)。以机具前进速度、卸膜辊转速及卷辊反转转速为试验因素,以卸膜率与回收混合物含土率为评价指标,设计了三因素三水平正交试验。运用Design-Expert 13.0软件对试验结果进行分析,得到各因素与评价指标之间的交互作用,分析得出各试验因素对卸膜率的影响程度大小依次为卷辊反转转速、卸膜辊转速、机具前进速度;对残膜回收混合物含土率的影响程度大小依次为卸膜辊转速、机具前进速度、卷辊反转转速。通过对回归模型的优化,得到适合该卸膜装置作业最优参数组合为:机具前进速度为4.37 km·h^(-1),卷辊反转转速为184.70 r·min^(-1),卸膜辊转速为61.95 r·min^(-1)。以最优参数组合进行了田间试验,结果表明该装置的卸膜率为73.21%,回收混合物含土率为16.20%,与理论优化值相对误差均不超过1%,能满足作业的需要。

滴灌区玉米精量免耕播种机设计与试验

【目的】研发作业可靠且适应新疆玉米种植模式的免耕播种机具。【方法】采用运动分析及结构设计方法,设计免耕播种机清茬机构、排种器及滴灌带铺设机构,并进行田间试验验证。【结果】机具前进速度在5 km/h时通过性良好,秸秆清理率达到79.44%,满足免耕播种作业要求;播种合格指数为91.33%,漏播指数为3.18%,重播指数为5.49%,播种均匀性满足行业标准。【结论】滴灌区玉米精量免耕播种机满足设计要求,可以有效清茬、播种及铺设滴灌带。

棉花播种监测系统设计与试验

针对新疆地区棉田在播种过程中,因穴播器取种、排种不畅产生的棉种漏播问题,设计了一种准确监测穴播器取种状态的监测系统。系统选用STM32单片机作为主控制器,激光对射型传感器和霍尔传感器作为监测元件,获取穴播器的取种信息,计算出播种总数和空穴率并传输到人机交互显示屏上,同时通过GPRS通信模块将播种数据实时上传到远程服务器。搭建棉花取种信息监测试验台,并通过田间试验验证系统的稳定性和精度。台架试验结果表明,在穴播器转速为30~45 r·min^(-1)时,合格穴数的监测精度不低于98.09%,空穴数的监测精度不低于95.69%,监测系统的精度完全满足工作需求。田间试验结果表明,在拖拉机行驶速度为2.5~3.8 km·h^(-1)时,合格穴数的监测精度最低为95.06%,相比台架试验下降了3.03百分点;空穴数的监测精度最低为91.89%,相比台架试验下降了3.80百分点。将系统监测和人工监测的样本数据进行F检验,系统监测与人工实测的合格穴数和空穴数的F值0.975(7.15),P0.05值>0.05,表明系统监测的数据与人工监测的数据无显著性差异。该监测系统在田间作业过程中有较高的稳定性和精度,能够满足棉花精量播种的取种状态监测要求,对棉花的增产增收具有重要意义。

林果园鸡舍横向通风系统优化设计及仿真验证

为探究新疆南疆地区推广使用的林果园鸡舍冬季最小通风口的设置,使鸡舍达到及时换气且保温的效果。对舍内危害较高的NH_(3)、H_(2)S的扩散和浓度分布情况进行了CFD仿真分析,通过数值建模、网格划分,采用标准k~ε湍流模型和SIMPLE的有限元体积求解法分析,结果显示密闭鸡舍侧墙近壁面区域气体扩散速率较高,上层近两侧墙壁面区气体浓度较高;18℃室温实际测量试验,验证了CFD气体分布仿真的准确性,同时测得NH_(3)浓度普遍高于H_(2)S;禽舍上层近壁面区开设通风口,CFD验证结果表明在0.01m/s的初始扩散速率下,禽舍气体低浓度均匀分布无死角,浓度均值为1.18mg/m^(3)。借助SiemensPLC搭建基于气体浓度传感器通风系统,贯穿式间歇性通风,控制舍内气体浓度,可使冬季鸡舍内通风达到良好的效果。

耕层残膜回收机研究现状及发展趋势

随着地膜在农业生产中的广泛应用,带来经济收益的同时也带来农田残膜污染。机械化回收是治理残膜污染的重要环节,其中耕层残膜的机械化回收是重难点,而高效稳定的耕层残膜回收机缺乏,不仅阻碍残膜污染治理的进程,一定程度上更制约农业的绿色可持续发展。为此,综述分析地膜残留的危害及耕层残膜污染的现状,对目前国内的耕层残膜回收机进行对比分析,重点列举我国耕层残膜回收机的结构原理及特点,指出目前我国膜土分离机理研究缺乏;回收机具的工作深度不够,需耕翻后来年再回收;自动化智能化程度低;复业式耕层残膜回收机少等问题。并结合我国国情提出研发主动捡膜机构,提高捡膜部件的智能化和精准度;配合污染监测装置,研究农田残膜污染的等级划分;研发耕层残膜回收及耕整地联合作业机,降低治理成本等建议,为治理农田残膜污染及耕层残膜回收机的发展提供参考。

全膜双垄沟播起垄施肥铺膜机的研制

针对全膜双垄沟播种植的农艺要求,研制了一种起垄施肥铺膜机,可完成起垄、施肥、喷药、铺膜和覆土压膜联合作业。用旋耕方式整地起垄,覆土装置实现地膜纵向两边均匀覆土和地膜横向间隔覆土。采用旋耕前喷药和铺膜前施肥的作业方式,保证药效和肥效最大限度地发挥作用。试验表明,垄面光滑,无明显缺陷且覆土后的地膜无机械破膜现象。膜横向覆土距离的平均值为102 cm,纵向覆土厚度和宽度的平均值为5.1 cm和11.4 cm,大垄的垄宽和垄高的平均值分别为69.3 cm和14.9 cm,小垄的垄宽和垄高的平均值为40.5 cm和15.2 cm,满足全膜双垄沟播种植农艺要求。覆土的厚度、宽度的变异系数分别为4.83%和7.52%,大垄宽度、高度的变异系数为1.22%和2.14%,小垄宽度、高度的变异系数为2.26%和1.58%,符合设计要求。

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。

4UX-550型马铃薯挖掘机振动筛运动特性分析及仿真研究

在4UX-550型马铃薯挖掘机振动筛的工作机理和理论分析的基础上,应用Solidworks软件建立了4UX-550马铃薯挖掘机的三维参数化造型,完成挖掘机的整机装配.运用ADAMS对挖掘机进行仿真研究,获得振动筛工作时质心的位移、速度和加速度的变化曲线,及振动筛加速度方向角的变化曲线.结果表明:4UX-550型马铃薯挖掘机的特征值为4.4,振动筛质心的最大速度1.06m/s,最大加速度为62.24m/s2,传动轴在0.11s内转动一周,振动筛在0.025s和0.078s时出现了2次加速度方向角的突变,为马铃薯挖掘机振动筛的工作性能和振动筛对土壤和马铃薯混合物的抛送和分离能力分析提供了理论依据.

新疆棉花机械化打顶关键技术的发展现状研究

棉花打顶作业是棉花生产过程中的关键环节。机械化打顶可以大大减少打顶时间、提高劳动效益、降低劳动强度、提高产量。通过分析新疆棉花机械化打顶技术中的难题,对棉株高度自动检测技术、切割装置自动升降机构以及精确切割装置等关键技术研究现状进行了分析,指出了机械化打顶存在的不足,并给出了相关改进建议,认为自动化、智能化、精确化、联合作业及农机农艺相结合是今后棉花生产机械化的发展趋势,应加快关键技术装置的研发。

新疆鲜杏干制加工机械的研究现状

介绍了新疆鲜杏干制加工机械的研究现状,根据现状分析了存在的问题。提出了加强干燥基础理论的研究;将干制加工工艺与加工机械相结合,提高干制加工机械自动化、智能化控制的程度;设计时综合考虑制干效率、加工品质、节能减排、环境保护和充分的利用产地自然环境优势等因素提高设备的实际应用效率,为开展鲜杏干制加工机械的设计研究提供了有价值的参考数据。

4UD―1型马铃薯挖掘机的仿真研究及模态分析

4UD―1型马铃薯挖掘机采用振动式挖掘铲和抖动式分离筛结构,影响其工作性能的主要因素是牵引速度、铲和筛振动的频率和幅值。为得到挖掘机正常工作时的关键参数,应用Pro/E建立了挖掘机参数化模型,在ADAMS中进行了仿真,得到振动铲、抖动筛的运动学变化曲线和整机工作时的振动频率、幅值。结果表明,振动铲和抖动筛的振动频率均为9Hz,振动幅值分别为3.6mm和33.1mm,振动铲与抖动筛共同工作时振动幅度为29.5mm。这为提高挖掘机的工作性能提供了研究数据。再利用Ansys10.0进行挖掘机机架的模态计算分析,得到在添加铲与筛的质量后,机架的固有频率为43.9Hz,远大于挖掘机的工作频率,避免了挖掘机的共振,保证了工作稳定性,同时也为挖掘机振动频率的提高给定了一个范围。

4UX-550型马铃薯挖掘机摇臂的仿真及分析

【目的】研究4UX-550型马铃薯挖掘机的作业性能,验证关键部件工作时的可靠性。【方法】应用Solidworks软件建立4UX-550马铃薯挖掘机的三维参数化造型,完成马铃薯挖掘机的整机装配。用ADAMS软件对马铃薯挖掘机进行仿真研究,获得摇臂的受力变化曲线,及作业时摇臂的最大受力,应用Solidworks/Simulation插件进行摇臂的强度分析。【结果】摇臂上A点的最大受力为14 937.48 N,摇臂上的B的最大受力为25 336.84 N,摇臂上的C点的最大受力为10 675.12 N,在有限元分析中将该载荷施加在摇臂上,分析的摇臂的最大应力为290.11 MPa,满足设计的强度要求。【结论】利用ADAMS仿真得到实际工作时摇臂的受力情况,用Solidworks/Simulation进行强度的分析,为验证马铃薯挖掘机摇臂的工作性能及可靠性提供了理论依据和设计的新思路。

垂直双排链式残膜回收机输膜卸膜装置设计与试验

针对目前残膜回收机具存在的拾净率低和含杂率高等问题,设计了一种垂直双排链式残膜回收机。阐述了整体结构和工作原理,对输送装置的关键结构及参数进行分析,开展了垂直双排链作业过程中输膜和卸膜过程的运动学和动力学研究,通过理论计算确定了主要工作部件的作业参数,获得了影响残膜回收性能的关键因素;以输送链转速、卸膜链转速和输送链转运角为试验因素,以残膜拾净率及含杂率为试验指标进行响应面试验。结果表明:影响残膜回收性能的最佳工作参数为输送链转速86.08 r·min^(-1)、卸膜链转速128.97 r·min^(-1)、输送链转运角91.92°,最优参数组合下残膜拾净率为86.3%,含杂率为36.57%。在最优参数组合下进行田间验证试验,得到最优参数组合下的残膜拾净率为86.7%,含杂率为35.9%,满足行业要求。

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。