基于EDEM的花生联合收获机清选装置设计与试验

为进一步降低花生联合收获清选除杂过程中荚果损失率高、含杂率高等问题,重点研究了花生混合物(花生荚果—茎秆—土杂)基本物理参数和悬浮特性,创新提出了一种风筛组合式花生清选装置。该振动筛上筛采取锯齿式结构,下筛采取孔式结构,增加了花生混合物运动距离,提高了花生混合物清选效率。为确定振动筛最佳工作参数,结合EDEM仿真软件,建立了花生荚果—茎秆—土杂离散元模型,系统分析了振动筛往复作业过程中花生混合物的运动轨迹,并以振动筛振幅、频率和倾角为试验因素,以损失率和含杂率为试验指标进行试验优化分析,通过Design Expert 10试验分析软件Optimization,对试验结果进行优化。结果表明:在振动筛最佳工作参数下,即振幅为5.4 mm、频率为24 Hz、倾角为8°时,花生混合物损失率为1.57%,含杂率为1.19%。

牵引式油莎豆收获机设计与试验

根据东北地区油莎豆收获的农艺要求以及土地情况,为切实解决油莎豆收获机械化程度低、收获成本高、油莎豆根、豆、土分离困难的问题,设计一种牵引式油莎豆收获机。通过升运网链系统、脱粒滚筒、双层4阶4箱式逐稿器分离装置、清选风机和具有漏土功能的籽粒输送系统等工作部件,使油莎豆收获过程具有良好的分离性、流动性和多重清选功能,可有效防止根茎的缠绕、筛网堵塞和分离不净等问题。田间作业试验结果表明:该机具有动力消耗小、作业效率高等特点,样机的整体收获洁净率可达到90.86%。

油莎豆联合收获机合页筛片式升运装置设计与试验

针对油莎豆机械化收获过程中升运振动装置除杂效果不明显,导致油莎豆与土壤杂质等分离不彻底,漏土率较低,伤果率较高的问题,以及在升运输送过程中存在土壤堵塞、回带等问题,结合油莎豆果-土-秧团聚体特性,设计了一种合页筛片式升运装置,通过筛片折弯部分增大筛孔面积,对团聚体提供与链筛运动方向相同的推力,使合页式升运装置提高漏土效率且有效避免了回带现象。对其倾角和固定位置进行了分析和设计,运用EDEM进行仿真试验,以油莎豆链筛线速度、链筛板折弯高度、链筛振动频率为试验因素,以油莎豆团聚体漏土率和伤果率为试验指标,通过三因素三水平正交仿真试验,最终得到输送筛片最佳结构参数组合为:链筛线速度1.151 m/s、折弯高度27.779 mm、振频9.561 Hz,此时升运装置漏土率为96.524%、伤果率为2.439%。田间验证试验结果表明:当链筛线速度为1.2 m/s、折弯高度为28 mm、振频为9.5 Hz时,合页式升运装置平均漏土率为96.05%,平均伤果率为2.38%,与仿真试验所测结果基本一致,满足油莎豆升运链筛工作要求。

油莎豆收获机发展现状及建议

采用文献综述、实地调研等方法,系统分析了油莎豆收获机在技术水平、生产效率、适应性及自动化程度等方面的现状与不足。基于这些问题,提出了一系列优化措施和发展建议,旨在提高油莎豆收获机的工作效率、可靠性和经济效益,为油莎豆收获机的进一步发展提供了理论依据和实践指导,以推动我国油莎豆产业的现代化和机械化进程。

花生复收机械分离清选装置设计与试验

针对花生在机械收获的过程中存在丢果率高、人工复收成本高等问题,且在复收时没有较好的分离清选装置,根据花生荚果的物理特性结合花生收获的农艺要求设计了一种用于复收的分离清选装置,并对其关键的部件进行了参数选择和机构设计。以前进速度、倾斜角度、滚筒转速为试验因素,以含土率、破损率、漏果率为试验指标对装置进行了三因素三水平二次正交旋转组合试验,分析其在作业状态下能达到最佳性能的工作参数,采用多目标优化方法,确定了前进速度、倾斜角度、滚筒转速与含土率、破损率及漏果率之间的相互关系。试验结果表明:在行进速度为1.48m/s、倾斜角度为20.32°、滚筒转速为275.82r/min时,装置的复收效果最好,此时的含土率为1.66%,破损率为1.30%,漏果率为2.32%。

花生捡拾收获机降尘系统设计与试验

针对花生捡拾收获机进行收获作业时产生大量扬尘的问题,设计了一种降尘系统。根据粉尘物理特性和花生捡拾收获机工作及结构特性,确定了降尘系统关键结构设计及参数。系统由旋风除尘器和喷淋装置组成,利用旋风除尘器将粒径在5μm以上的粉尘进行分离沉降,利用喷淋装置将粒径在5μm以下的粉尘进行分离。为确定降尘系统关键结构参数,利用CFD软件对旋风除尘器进行气流场分析,探究不同排气管深度对旋风除尘器压强场的影响。试验表明:当排气管深度为0.5m时,压强分布最为理想,旋风除尘器的降尘效果最佳。为探究花生捡拾收获机工作参数对降尘系统的影响,通过Box-Behnken建立收获机速度、风机转速、土壤湿度与降尘效率的响应面回归模型,确定最佳参数组合为:收获机速度3.95km/h,风机转速2990r/min,土壤湿度11.5%,研究结果可为降尘系统设计提供参考依据。

不同类型花生浸种过程物理特性变化及内部水分迁移规律

探究高油酸、高蛋白和普通花生在不同温度(25℃和31℃)和浸泡时间(0、3、6、9、12 h)下的浸种特性,利用低场核磁共振成像技术动态监测种子水分相态和迁移,明确不同类型花生种子浸种过程的物理特性变化和吸水动态,旨在探寻不同类型花生适宜的浸种时间和温度,降低花生萌发时种皮破损率。结果表明,不同温度和浸泡时间处理下,3种类型花生种子的质量增加率、体积增加率、含水率增加率及总信号幅值等与花生浸泡时间和温度呈显著正相关(P<0.05)。高蛋白花生YH9326的蛋白质与高蛋白标准比值(P/P标)最高(1.37),在25℃浸种12 h后质量增加率最高(58.91%),与31℃处理无显著差异;25℃下浸种3、6 h含水率增加率较31℃分别下降22%、6%;2种温度下非结合水信号幅值增加率在浸种12 h显著高于浸种9 h,显示出种子持续吸水状态;与31℃浸种相比,25℃下浸种3 h总水和结合水信号幅值增加率分别提高42%和10.0倍。普通花生HY38的油酸与亚油酸比值(OA/LA)最低(1.30),31℃浸种3、6、9 h后,其体积增加率显著提高,分别较25℃浸种时提高8%、17%、25%;浸种9 h后含水率增加率比25℃提高20%;浸种3、6 h,其结合水信号幅值增加率较25℃分别下降35%和29%,但非结合水信号幅值增加率显著提高99%和55%;在31℃浸种6、9 h,非结合水信号幅值增加率无显著差异。高油酸花生YH37的油酸与亚油酸比值(OA/LA)最高(11.1),在25℃下浸种3 h体积增加率(46.13%)高于YH9326和HY38,相较于31℃浸种3、6 h后,其非结合水信号幅值增加率分别降低13%、9%,结合水信号幅值增加率显著提高3.5倍和1.3倍。在25℃浸种,高油酸花生YH37和高蛋白花生YH9326的非结合水信号幅值增加率虽表现持续吸水到浸种12 h,但在浸种6、9 h无显著差异。高蛋白花生YH9326及高油酸花生YH37适宜在25℃浸种6 h,可完成初始快速吸胀吸水;普通花生种子HY38适宜31℃浸种6 h,基本完成初始快速吸胀吸水。

花生捡拾收获机降尘草箱设计与气尘运动特性仿真

【目的】探究加装降尘装置减少花生捡拾收获作业中扬尘污染的可行性。【方法】通过土壤颗粒分布计算,结合中联收获4HJL-6型自走式花生捡拾收获机上可用空间,设计了滤筒式和旋风除尘式2种降尘草箱。基于计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD),采用离散相模型(discrete phase model, DPM)对降尘草箱内部气尘运动特性进行仿真分析和对比,以压力损失和颗粒停留时间为评价指标,对比分析降尘草箱的除尘性能,探寻最佳降尘效果。结合田间作业试验,用无人机实时监测扬尘颗粒分布情况进行验证。【结果】在仿真模拟过程中,总悬浮物颗粒(total suspended particulate, TSP)平均粒径设定为65μm时,滤筒式降尘草箱中颗粒物平均停留时间为2.89 s,压力损失703 Pa;旋风除尘式降尘草箱颗粒物平均停留时间为1.74 s,压力损失为358 Pa;当悬浮颗粒的粒径大于40μm时,方形旋风除尘器的分离效率可达100%。在无人机扬尘监测中,装载滤筒式降尘草箱后TSP监测平均值下降75.8%。【结论】2种降尘草箱均达到了预期降尘效果,滤筒式降尘草箱优于旋风除尘式降尘草箱,其应用经济性较好,空间比例较大。

花生机械化收获装备与技术研究进展

花生收获季节性强,人工作业劳动强度高,效率低,收获损失大,花生生产需要依靠成熟的机械化收获技术。中国的花生收获机械化水平在花生机械化生产环节中处于较低水平,严重制约了中国花生机械化水平的整体提高。本文在阐述花生收获作业模式为联合收获作业模式、两段式收获作业模式和三段式收获作业模式的基础上,对中国花生机械化收获的挖掘装置和摘果装置进行了系统归纳总结,并阐述了输送链式花生收获机、条铺式花生收获机、挖掘翻秧花生收获机、半喂入和全喂入式花生联合收获机的性能和特点。同时,分析了美国花生机械化收获技术,并对印度花生收获机进行了简述。最后,在总结花生机械化收获装备特点的基础上,分析了中国花生收获机械存在的问题,并对未来发展趋势进行了展望。指出花生机械化收获装备将进入以智能化、精细化、高效化为主导的新阶段。

枣园三种型号旋耕机作业试验与分析

通过选择南疆地区典型枣园作为试验样本,研究了3种不同型号的旋耕机在实际作业中的性能差异。分别选用了旋耕机宽度为1 600、1 800、2 000 mm、拖拉机功率为36.80、44.13 kW进行试验,通过对作业过程中的土壤处理效果进行比较和数据分析,重点关注了作业速度、碎土率等方面的指标。试验结果表明,在相同的工作参数下,旋耕机宽度为1 800 mm、拖拉机功率为44.13 kW,旋耕深度175 mm时作业速度和碎土率效果最佳,在满足枣园旋耕作业要求的同时,消耗能量最低。

双吸风口振动式花生荚果清选装置设计与试验

为改进花生摘果机、花生捡拾收获机的清选装置,提高花生清选性能,在花生摘果机清选物飘浮速度试验基础上,根据饱满花生荚果、空瘪果、碎茎秆、果柄和花生叶等各组分飘浮速度差异,提出了前、后2个吸风口（双吸风口）与振动筛组合式清选原理,进行了总体方案与关键部件设计并研制出5XT-2Z型花生摘果机,通过清选性能试验研究了振动筛振动频率、吸风口高度和风机转速对花生清选损失率和含杂率的影响。试验结果表明,3种饱满花生荚果飘浮速度为10.30-14.39 m/s,空瘪果、碎茎秆、花生果柄和花生飘浮速度分别为7.03-8.89 m/s、4.51-5.46 m/s、2.80-3.35 m/s、1.74-2.13 m/s;优化后的振动筛曲柄转速为200 r/min,吸风口高度为135 mm,风机转速为390 r/min,此参数下清选损失率为1.35%,含杂率为1.75%。

半喂入式花生摘果试验装置的设计与试验

为适应花生分段收获和摘果的需要,通过对中国花生生产机械化现状和摘果方式的调查研究,设计了一种半喂入式花生摘果试验装置。对摘果试验装置的结构和工作原理进行了分析,重点研究了花生摘果试验装置的喂入、输送和摘果等装置的优化配置,以探索新的工作原理和新的结构设计。进行了半喂入式花生摘果试验装置参数优选试验,求得摘果滚筒转速、夹持输送速度和摘果滚筒直径与摘果指标的关系,得出了影响花生摘果指标的主次因素和各因素的显著性水平,各参数的最优组合为摘果滚筒转速270r/min,夹持输送速度11.3m/min,摘果滚筒直径160mm。该研究对半喂入式花生摘果机的设计具有实际指导意义,同时为今后花生摘果机械的研制提供理论依据与科学指导。

半喂入四行花生联合收获机弹指筛结构运行参数优化

针对4HLB-4型半喂入四行高效花生联合收获清选环节含杂率高、损失率大、杂物堵塞等难题,创新设计了1种搭接式弹指振动筛,并开展3种传统筛体冲孔筛、编织筛、栅条筛和弹指筛的对比试验,试验结果表明弹指筛在大喂入量高效收获工况下清选效果较好。在单因素试验基础上,运用Box-Benhnken的中心组合试验方法,以弹指筛振动频率、弹指直径、弹指筛振幅和安装倾角作为影响因素,开展四因素三水平二次回归正交试验,运用响应曲面法来分析各因素对含杂率和损失率的影响效应,并对影响因素进行了优化。试验结果表明:含杂率影响显著性顺序为弹指筛振动频率(29)弹指直径(29)弹指筛振幅(29)安装倾角;损失率影响显著性顺序为弹指筛振幅(29)安装倾角(29)弹指筛振动频率(29)弹指直径;最优工作参数组合为弹指筛振动频率6 Hz、弹指直径3 mm、弹指筛振幅7 mm、安装倾角2.8?,对应的含杂率和损失率分别为2.41%、0.711%,且各评价指标与其理论优化值的相对误差均小于5%。研究结果可为4HLB-4型半喂入四行高效花生联合收获清选机构的完善设计和作业参数优化提供参考。

三种花生收获机的作业性能对比试验研究

通过对中国花生收获机械调查分析,针对目前多数花生收获机配套动力大,损失率高,可靠性差、利用率低等现状,选择了常用的4H-2型、4HW-700型和4HW-800型收获机械作为试验研究对象。通过对这三种花生收获机的田间性能对比试验,分析了各机型的主要收获指标:总损失率、含土率、小时耗油量。证明了4H-2型花生收获机的性能均优于4HW-700型和4HW-800型花生收获机。经三种花生收获机的对比试验分析,为花生收获机的理论研究与优化设计提供了参考,也为花生联合收获机的研制开发提供了新的思路。对该类收获机的大面积推广应用提供了很好的素材。

花生收获机械的研究现状与发展趋势

通过对国内外花生收获机械的调研与资料检索,综述了用于分段收获的花生挖掘犁、花生收获机和用于联合收获的花生联合收获机的类型及特点。在系统介绍和分析了上述花生收获机械以及用于分段收获中花生摘果机的基础上,从各种机型的工作原理、结构特点、动力配套、性能指标、适应条件等多方面论述了国内外花生收获机械所具有的优势和存在的不足。结合中国加入世贸组织及产业结构调整对花生收获机械带来的挑战与机遇,提出了发展中国花生收获机械化的对策和建议。

4H-2型花生收获机的设计原理及运动特性分析(英文)

4H-2型花生收获机是作者根据中国花生的种植与生长特点自行研制的一种新型的花生收获机械。该收获机突破了以往机型挖掘铲与分离链相配合的传统工作方式,创建了摆动挖掘原理将挖掘与分离两大机构融为一体,实现了将花生的挖掘和除土依次完成;收获部件首次利用反平行四边形机构传动,实现了两工作部件的等角度、反方向摆动,使机架承受的侧向力相互平行,机组工作平稳;收获部件摆动前进,工作阻力小。其主要技术特点是功耗小、效率高、收获损失少、地下无残膜。整机结构紧凑,性能可靠,造价低,调整使用方便。该收获机已获国家专利(专利号:ZL01221476.0),2003年和2004年分别荣获第七届山东省专利成果金奖和山东省科技进步二等奖。论述和分析了4H-2型花生收获机的组成、工作原理及主要部件的设计;同时建立了主要工作部件的运动学模型。在结构最优化的基础上,利用VB编程和SPSS软件描绘出了工作部件的代表性轨迹;并简述了4H-2型花生收获机的性能特点,为今后同类型花生收获机的研究提供了理论基础。

4HJL-2型花生捡拾摘果联合收获机的设计与试验

目前中国花生在收获后普遍由人工进行捡拾、摘果,收获效率低、劳动强度大、生产成本高等问题突出。为解决此类问题,该文研制了一种4HJL-2型花生捡拾摘果联合收获机。该机主要由链式尼龙弹齿捡拾装置、输送装置、摘果装置、清选装置、升运集果装置等部分组成,采用背负式结构设计,配套动力为兖州30拖拉机,机组前进速度52m/min,捡拾输送速度57m/min,输送装置倾角23°,可一次完成花生捡拾、输送、摘果、清选、集果等作业,减少人工投入。田间试验表明:该机作业性能良好,捡拾率99.1%;损失率3.2%;生产率886kg/h,均符合花生收获机行业标准(NY/7502-2002),满足实际生产要求。研究结果可为花生收获机械的研究和发展提供借鉴。

花生联合收获机作业在线监测与故障预警系统研究

基于4HBLZ-2型单垄小型自走式花生联合收获机,设计摘果辊、清选筛、夹持轴、夹持链以及各转动部件工况的在线检测方法。利用Lab View开发了基于CAN1939总线通信网络的花生收获机械作业在线监测系统,实现了整机控制状态、收获模式、发动机参数、行走轨迹、核心工作部件工况等的实时监测;采用多传感器信息融合算法,建立了作业状态的自诊断与故障预警模型,能够在拨果辊堵塞、跑粮及链条断裂等异常作业工况下为驾驶员提供田间实时报警信息。试验表明,本系统达到了花生收获机田间作业工况实时监测的功能和精度需求,且故障预警的自动诊断时间低于2 min,故障检测准确率大于90%。

两段收获花生螺杆弯齿式轴流摘果装置设计与试验

针对现有花生摘果装置普遍存在的摘果损伤率高且易缠绕、堵塞和排秧困难等问题,以及满足我国两段式花生收获的捡拾联合收获机摘果装置研究需要,在研究两段式花生收获方式下花生植株性状与特点基础上,设计了一种螺杆弯齿式轴流全喂入花生摘果装置,摘果作业时,花生植株受螺杆、弯齿和凹板筛共同作用下使花生荚果从花生茎秆上脱离,因螺杆有螺旋角、弯齿有倾角,花生植株沿摘果滚筒圆周运动的同时,受轴向分力作用排出机外,在保证高摘净率和低损伤率的同时避免植株在滚筒中缠绕和堵塞;对关键部件（螺杆、弯齿和凹板筛等）进行了设计与计算。以晾晒3~5d的辽宁主栽花生品种“花育30”为试验材料,以弯齿与滚筒母线夹角、弯齿弯角和螺杆与滚筒母线夹角为试验因素,以摘净率和破碎率为试验指标,运用回归正交旋转试验方法,对样机进行了两段收获条件下的摘果性能试验;建立试验因素与试验指标之间的数学模型并进行响应面优化试验分析,结果表明：在弯齿与滚筒母线夹角为33°、弯齿弯角为60°和螺杆与滚筒母线夹角为23°时,花生摘果综合指标最优,花生摘净率为98.96%,花生破碎率为0.88%,均优于行业标准,满足实际生产要求。

两垄四行花生精量播种机的设计及试验

针对南方花生播种机械化水平低、现有机型适应性差等问题,设计了一种适用于南方花生种植农艺的两垄四行花生精量播种机。在充分了解南方花生种植农艺要求的基础上,对两垄四行花生精量播种机的整体结构、播种单体、动力转动等关键部件进行设计。完成样机的制造后开展田间播种试验,根据《花生播种机作业质量》(NY/T 3660—2020)标准测得:适宜的作业速度下,穴距合格率为95.5%、空穴率为1.5%、穴粒数合格率为90.0%,符合上述标准要求。本研究设计的花生播种机基本符合南方花生种植农艺要求,可为后续研发作业效果更好的花生播种机提供一定的指导。