小麦植株建模与单纵轴流物料运动仿真与试验

针对单纵轴流小麦联合收获机物料输送中出现的堵塞问题,对小麦在螺旋输送器、倾斜输送器和脱粒滚筒螺旋喂入头中的输送过程进行理论分析,确定了影响小麦输送性能的主要因素及参数范围;利用EDEM软件建立了收获期小麦植株离散元模型,并采用EDEMRecurdyn耦合的方法,构建了小麦从螺旋输送器喂入、经倾斜输送器,直至到达脱粒滚筒的输送系统仿真体系,分析了小麦在连续输送过程中的迁移规律、轴向速度和局部物料质量流率变化情况。以喂入量、螺旋输送器转速、倾斜输送器主动轴转速和脱粒滚筒转速为试验因素,以物料输送时间为试验指标,进行四因素五水平的二次正交旋转中心组合试验,结果表明:各因素对输送时间的影响由大到小依次为喂入量、脱粒滚筒转速、螺旋输送器转速、倾斜输送器主动轴转速;当喂入量为7.52 kg/s、螺旋输送器转速为308 r/min、倾斜输送器主动轴转速为369 r/min、脱粒滚筒转速为1083 r/min时,输送时间为6.37 s,输送时间最短,采用高速摄影技术拍摄物料输送情况,结果表明试验与仿真模拟误差为4.08%,验证了数值仿真结果的可靠性,为解决单纵轴流联合收获机输送系统的堵塞问题提供了理论依据。

油莎豆收获筛分机构运动学分析与试验

针对油莎豆收获人工收获难度大、收获效率低、损失率高等问题,提出先脱粒后分离的收获方式,设计一种油莎豆收获筛分装置,该装置主要由脱粒系统和振动筛分系统等组成。采用矩阵法对振动筛分机构进行运动学理论分析,运用ADAMS软件对该机构进行仿真,得到筛面各点的位移、速度、加速度曲线图,分析各点的运动变化规律,找到影响筛面运动的关键因素。以曲柄转速、筛面倾角、振幅为试验因素,以筛分效率和损失率为试验指标,运用Design-Expert软件进行分析。结果表明:曲柄转速为236.51 rad/min、筛面倾角为6.7°、振幅为3.98 mm时,筛分效率为96.56%,损失率为1.83%,满足油莎豆收获机的设计要求。

不同含水率对油莎豆物理特性及力学特性的影响

为探究不同含水率条件下油莎豆的物理特性及力学特性,减少油莎豆在收获、干燥、清洗等过程中受到挤压摩擦而产生的机械损伤,开展5种含水率(20%,25%,30%,35%,40%)水平下油莎豆的主要物理特性及力学特性试验。试验结果表明,含水率在20%~40%范围内,随着含水率的升高,油莎豆平均几何粒径显著增加;滚动摩擦系数呈线性增加;而最大破碎力呈先增大后减小趋势,在含水率为30%时达到最大值210.169 N。根据试验结果,分别拟合得到油莎豆压缩特性、摩擦特性、休止角与含水率的关系方程,为油莎豆播种、收获、干燥、清洗等装备设计及参数优化提供技术依据。

油莎草收割机的优化设计与试验

【目的】提高油莎草收割机械化水平,促进油莎草高值化利用。【方法】设计了由拖拉机后输出轴提供动力的集收割与收集作业功能为一体的油莎草收割机,通过理论计算确定了粉碎捡拾装置、螺旋输送装置和抛送通道的主要结构参数。【结果】该油莎草收割机主要结构参数为幅宽1.3 m,割刀类型为L型割刀,双螺旋线排列,共16组32把,轴向距离0.15 m,径向夹角72°;螺旋输送机构中螺旋叶片直径为0.31 m,螺距为0.18 m,风机抛送通道截面为0.25 m×0.25 m,叶轮直径0.5 m。该油莎草收割机在前进速度区间为0.5~1.5 m·s^(-1)时,粉碎合格率及捡拾率变化幅度较小,粉碎合格率为92.13%,捡拾率为88.0%;在前进速度区间为2~2.5 m·s^(-1)时,油莎草收割机的粉碎合格率为88.4%,捡拾率为80.65%。【结论】本研究的油莎草收割机能同时完成油莎草切割、捡拾、抛送及收集作业,降低了作业次数及成本,满足行业标准要求,为油莎草饲料化利用提供了装备支持。

秸秆草捆灌装机设计与试验

为促进农作物秸秆的饲料化和肥料化应用,针对秸秆打捆收获后草捆灌装要求,研制了可移动的袋式草捆灌装机,由草捆推送机构、撑袋机构、传动系统和液压系统等部分组成。通过总体设计与草捆灌装过程分析,确定了各机构的关键结构参数。样机试验结果表明:在机架倾斜角3.26°、草捆推送速度0.15m/s、草捆尺寸Φ1000mm×1250mm(质量为107.6kg)条件下,生产率为22.19t/h,吨草耗油为0.213kg/t,灌装袋破损率为0.225%。作业时,持续装入的草捆在推送机构和撑袋机构作用下装入袋口,并经机架倾斜角度调节机构作用而平缓落地,灌装机在推送反作用力推动下向前移动,实现了草捆灌装循环作业。

油莎豆窝眼排种轮低位集穴排种器设计与试验

结合油莎豆物料特性和黄淮海区域油莎豆种植农艺要求,针对油莎豆种子表面凹凸不平、形状不规则导致的流动性差、充种性能不佳和每穴3粒种子投种时轴向分散等问题,设计了一种油莎豆V形凹槽窝眼排种轮低位集穴排种器。通过对窝眼排种轮直径、型孔以及其表面增设的V形凹槽进行设计,提高了精量分离充种性能;在窝眼排种轮下方加设低位投种集穴装置,既可降低投种高度,又可将分散下落的种子向中间聚集,提高了成穴效果。利用EDEM软件对排种器进行了运动特性仿真,分析了不同结构参数对充种效果的影响,确定了窝眼排种轮的结构参数;以窝眼排种轮转速、种层高度和型孔宽度为试验因素,以合格指数、漏播指数和重播指数为试验指标,进行了二次回归正交旋转组合仿真试验。仿真试验结果表明:影响合格指数的主次顺序为窝眼排种轮转速、型孔宽度、种层高度;当窝眼排种轮转速为22.10 r/min、型孔宽度为14.23 mm、种层高度为52.59 mm时,合格指数为92.11%、漏播指数为2.24%、重播指数为5.65%。最后进行了台架试验,对仿真结果进行了验证,得出油莎豆低位集穴排种器的充种和集穴性能较好,满足油莎豆精密播种要求。