基于康达效应的玉米小区收获机除杂装置设计与试验

为了提高玉米小区收获机二级除杂作业效率和质量,解决传统清选除杂装置体积大、流场稳定性差、流场稳定所需时间长等问题,本文基于气流康达效应设计了一种翼型曲面除杂装置,并结合流场理论分析及计算流体动力学与模拟离散元法(CFD-DEM)耦合仿真试验确定其结构参数。通过对流场中的颗粒进行受力分析得知,曳力加速度主要受颗粒密度与直径的影响。设置单因素试验研究该装置对不同密度、不同直径的颗粒混合物分离效果,拟合并得出颗粒各密度、直径与其轨迹线偏转角的关系方程。通过台架试验验证该装置对玉米脱出混合物中轻质杂质分离功能的可行性,试验结果表明籽粒含杂率低至1.014%,作业性能指标满足设计要求。

果园整地旋耕机智能避障系统设计与试验

针对现有果园整地由于树干、树冠、电线杆及其他杆型障碍物等的影响,机具作业时果树株距间的区域也无法正常进行作业,需要人工协作进行排除障碍和二次补耕作业,且劳动强度大、工作效率低等问题,提出了一种适用于现代化果园种植模式下的新型非接触式的避障旋耕机。设计了新的果园避障旋耕机,着重设计了旋耕机上的智能避障系统,主要由超声波传感器、单片机控制器、电磁换向阀和液压执行机构等组成。确定了智能避障系统的自动识别结构与控制原理结构,结合液压系统执行机构实现自动避障功能,确定了果园整地旋耕机智能避障系统的设计方案。对避障系统中的核心液压部分进行了理论设计,并运用FluidSIM-H软件进行了仿真分析,得到了液压油缸的速度与节流阀开口度的关系,验证了液压系统理论分析的可行性。通过田间试验,设计了三因素三水平的正交试验,对试验结果进行多元拟合回归分析和显著性检验,得到试验指标的回归方程并验证了数学模型显著,最后确定了果园智能避障系统的最佳作业参数组合为前进速度3.69 km·h~(-1)、旋耕机横向移动速度为0.52 m·s~(-1)、识别距离为0.41 m,此时的避障率为97.91%,达到了果园的农艺设计要求,提高了果园整地机械作业效率,为果园旋耕整地机进一步优化设计、改进和评价提供了一定的理论参考。

垄作免耕播种机被动式防缠绕破茬清垄装置设计与试验

为了解决东北玉米垄作免耕播种机作业时缠绕堵塞工作部件,减小对土壤扰动,提高破茬开沟质量等问题,优化设计了防缠绕破茬清垄装置,主要包括阿基米德螺线锯齿型缺口圆盘破茬刀和星型清垄轮。通过理论分析确定了影响破茬清垄装置作业性能的主要参数为机具前进速度V_(m)、破茬刀入土深度h以及清垄轮安装偏置角α。利用离散元软件EDEM进行二次回归正交旋转组合仿真试验,确定了该装置的最优工作参数组合为:机具前进速度V_(m)为7 km/h、破茬刀入土深度h为75 mm、清垄轮安装偏置角α为30°。通过田间验证试验,得出破茬清垄装置在最优工作参数组合下的破茬率为92.21%,清秸率为93.49%,验证了仿真理论研究结果,机具通过性显著提高,达到了东北玉米垄作免耕播种农艺和农机的技术要求。