原粮包装机夹袋机构设计与仿真

为了进一步提高实际生产中半自动原粮包装机夹袋机构的传动性能,考查夹袋机构的前、后咀夹板运动的同步性,优化设计了一种电驱动夹袋机构,并分析了包装夹袋过程的夹袋力与驱动力。利用多目标优化设计的主要目标法和分层序列法,基于MatLab优化设计功能,优化设计了夹袋传动机构的拉杆四杆机构与推杆四杆机构;基于CATIA建立夹袋机构三维模型,利用ADAMS进行了仿真分析。夹袋运动仿真分析表明:夹袋机构的前、后咀夹板角位移分别为16.25°和15.99°,仿真结果与理论值16°吻合;拉杆四杆机构与推杆四杆机构的传动角仿真结果分别为42.93°~56.32°和44.50°~65.18°,与传动角的优化结果42.97°~56.35°和44.35°~64.97°基本一致,均满足大于最小传动角40°的设计要求。仿真结果验证了夹袋机构设计的合理性及其前、后咀夹板运动的同步性。

马铃薯种植机械化关键技术与装备研究进展分析与展望

中国马铃薯种植具有面积大、范围广、地域地理复杂的特点,机械化种植是马铃薯机械化生产中关键的技术环节。马铃薯种植机械化技术包括种薯预处理、供导种、取种、清种等机械化种植关键技术。分析了中国马铃薯种植机械化技术的发展现状、特点及制约因素,总结了马铃薯种植机械化中主要关键技术,分析了整薯和切块种薯2种主要栽培方法对马铃薯播种技术的约束、影响。重点阐述了马铃薯分级、种薯分离整列拾取、零速投种、动态供种技术及装备的研究现状和发展动态,并归纳了中国、德国、荷兰、比利时、美国等国家具有技术代表性的马铃薯种植机械技术特点与性能参数;指出精量、高速、智能化大型马铃薯播种技术与装备是我国马铃薯机械化播种技术发展的核心方向,同时也需加强适应丘陵山区的小型、轻简型马铃薯机械化种植技术及装备的研究。

基于振动机理的马铃薯挖掘机的试验研究

为解决西南地区、部分北方及中原地区马铃薯机械化收获问题,结合国内马铃薯的种植模式和农艺要求,对单行振动式马铃薯挖掘机进行了试验研究。以马铃薯挖掘机的前进速度、挖掘深度、振动频率为试验因素,以机具的牵引阻力为试验指标,进行正交试验。结果表明:牵引阻力最小时的参数组合为挖掘深度139~1 5 5 mm,振动频率1 3~1 4 Hz,前进速度2.5~3 km/h;在此条件下进行验证试验,此时平均牵引阻力为9 5 6.6 N,该机具在有振动条件下的牵引阻力较无振动时降低36.2%;田间收获试验的明薯率和伤薯率分别为97.20%和3.5 2%,符合相关标准要求。该研究为小地块和复杂耕地条件的马铃薯机械化收获问题提供了解决方案,为小型马铃薯挖掘机的深入研究提供了参考。

马铃薯挖掘机横向输送系统的设计

针对现有马铃薯挖掘机经分离筛分离后直接将马铃薯铺放于地面,常出现二次埋薯、马铃薯铺放较分散、人工劳动强度增大、作业效率低等问题,研究设计一种适合国内马铃薯收获的马铃薯挖掘机横向输送系统,将分离后的马铃薯成条集中铺放。为此,阐述了横向输送系统整体结构及工作原理,对关键部件进行了结构设计,理论分析计算了横向输送系统的相关结构与作业参数,确定合理输送高度,避免马铃薯间的碰撞损伤。结果表明:相关结构设计合理,横向输送链距垄上侧高度为100mm、运行线速度为1.5m/s时能够满足马铃薯的集条铺放且不发生碰撞损伤。该研究可为马铃薯横向输送系统的研究提供参考,以促进马铃薯挖掘机的进一步发展。

马铃薯收获机滚轮式防杂草缠绕装置的设计与性能分析

在马铃薯收获过程中,如果田间杂草较多,或者打秧效果不佳时,在收获机前导轮位置会出现植物茎叶堵塞问题。为此,设计了一种防止杂草缠绕堵塞的防缠绕装置,并确定装置在工作时的关键参数,对装置进行力学分析,确定防缠绕装置工作的可靠性。最后,利用Adams软件对压草滚轮进行仿真得出滚轮外轮廓上的点在工作时的绝对运动轨迹,通过所得轨迹与理论运动曲线进行比较,验证了该装置工作性能是可靠的。

基于CAPP的汽车制动器支架加工仿真设计

三维设计软件在产品开发设计阶段,已经得到了较广泛的应用。为此,结合生产实际,对汽车盘式制动器支架进行工艺分析确定其最终加工路线的基础上,采用CAXA实体设计软件,首次完成了工件、夹具、加工设备的实体造型设计,并应用该软件的三维动画功能,实现了汽车盘式制动器支架三维实体虚拟机械加工过程的仿真设计,可代替或大幅度减少试切加工,为降低生产成本、提高产品质量等方面提供了新途径。

舀勺式马铃薯播种机排种器的设计与试验

为提高马铃薯种植机械化水平,针对目前马铃薯播种机排种器普遍存在的重漏播率高、人工劳动强度大、通用性差等问题,研究设计了一种舀勺式马铃薯排种器。阐述了该排种器主要结构、工作原理和相关结构参数;对排种器关键部件进行结构设计,理论分析主动轮和振动清种装置的性能特点;对排种器的排种性能进行台架试验,以主动轮转速、排种器倾角、清种装置的清种强度为试验因素,排种性能为试验指标进行正交试验,分析相关因素对排种性能参数的影响,获得合理参数组合,结果表明:电机驱动凸轮的清种系统较其它清种装置结构简单,作业状态更稳定,破拱装置增加种薯的流动性,提高充种率;主动轮转速为42 r/min,排种器倾角为0o,清种强度为0.75时,排种合格指数为92.6%,重播指数为4.5%,漏播指数为2.9%,排种质量较好,田间试验表明该作业参数组合下排种器性能满足马铃薯播种机播种性能要求,该研究为马铃薯播种机排种器的研究和设计提供了理论及技术参考。

锥盘式撒肥装置的性能分析与试验

针对目前大多数撒肥机在作业过程中存在抛撒不均问题,该文设计了一种锥盘式撒肥装置。通过对该装置结构和工作原理的阐述及肥料颗粒在撒肥盘、叶片上和空气中的动力学和运动学分析,建立了肥料颗粒的运动模型。以叶片长度、叶片水平投影倾角、撒肥盘转速、肥箱落肥口位置和面积为试验因素,以肥料抛撒的横向变异系数为试验指标进行了台架试验。试验表明,当落肥口位置(落肥口中心点在以叶片旋转中心在地面的投影为坐标原点的空间直角坐标系中的坐标值)为(70 mm,0,800 mm),叶片长度为150 mm,落肥口面积为2456 mm2,叶片水平投影倾角为1°,撒肥盘转速为1090 r/min时,横向撒肥变异系数为5.215%,此时肥料抛撒的均匀性最好,满足施肥作业要求。该装置基本上解决了肥料抛撒不均方面的不足,为锥盘式撒肥机的设计与优化提供了参考。

加装导流板的舀勺式马铃薯播种机排种器性能分析与试验

马铃薯播种机排种器的投种角度、速度、高度以及种薯与土壤接触后的弹跳等对马铃薯排种器播种质量影响较大,针对上述问题,该文研制了舀勺式马铃薯排种器的投种结构,设计加装了导流板。通过对导流板的性能分析、种薯投种过程及种薯与沟底碰撞过程的运动学分析,确定了影响播种效果的因素;以主动轮转速、机组前进速度、投种高度为主要因素,株距变异系数、漏播率、重播率为试验指标进行田间试验,并进行了旋转正交试验回归分析。试验结果表明:经参数优化后的马铃薯排种器具有较好的播种质量,当主动轮转速为42 r/min、前进速度为1.2m/s、投种高度为640mm时,其株距变异系数平均值为12.5%、漏播率平均值为2.21%、重播率平均值为3.56%,其标准均高于传统的舀勺式排种器,播种效果提升显著(P<0.01)。该研究为马铃薯排种器技术进步提供了参考。

气吸式马铃薯排种器正压吹种零速投种性能优化试验

为提高马铃薯排种精度,弥补现有零速投种技术存在的不适合高速作业、投种点高等缺点,提出利用正压气流为下落的种薯沿播种机前进方向反向加速以实现零速投种。对投种过程进行基础解析,获悉影响零速投种性能的主要因素及各因素的试验取值范围。以吹种正压、投种角和排种器转速为试验因素,合格指数、重播指数、漏播指数及变异系数为评价指标,进行二次正交旋转回归试验,建立各指标与因素间的回归数学模型,分析各因素对评价指标的影响规律,可知当排种器转速为25~31 r/min时,影响排种性能的主要因素是排种器转速,当排种器转速〉31~40 r/min时,随着吹种正压的升高,合格指数上升、变异系数下降,此时零速投种对提升排种质量效果明显。根据回归模型进行参数优化,当吹种正压15 k Pa、投种角57°、排种器转速35 r/min时,排种合格指数、重播指数、漏播指数、变异系数分别为95.22%、3.51%、1.27%和9.43%,满足马铃薯排种作业要求。该研究为优化气吸式马铃薯排种器、提升马铃薯等大粒种子作物及其他作物排种精度提供技术支持。

双列交错勺带式马铃薯精量排种器优化设计与试验

为提高马铃薯机械式排种器作业质量,满足精密播种要求,改进设计了双列交错勺带式马铃薯精量排种器,阐述分析了排种器总体结构及工作原理,优化了双勺交错排种总成、主动驱动总成和振动清种装置结构参数。为研究排种器最佳工作参数,以工作转速和振动幅度为试验因素,株间合格指数、重播指数和漏播指数为试验指标,进行了多因素二次正交旋转组合设计试验,建立了排种性能指标与试验参数间数学模型,运用Design-Expert6.0.10软件对试验结果进行处理分析,对回归模型进行优化验证。试验结果表明,当排种器工作转速为31.5 r/min,振动幅度为11.7 mm时,排种作业性能最优,其合格指数为89.92%,提高了19.9%,重播指数为5.12%,漏播指数为4.96%。田间适应性播种试验表明,排种器对不同尺寸类型马铃薯品种均具有良好的适应性。

马铃薯杀秧机设计优化与试验

马铃薯收获前的杀秧作业对提高马铃薯品质及收获效率有显著的促进作用,现有机型存在打碎长度合格率差、带薯率高、土壤在护罩上粘着严重等问题,为此,设计一种新型马铃薯杀秧机。对其关键部件进行结构设计,并分析了甩刀排列方式对杀秧性能的影响。以机具作业速度、甩刀刀辊转速、垄上刀距垄台高度为试验因素,以打碎长度合格率、留茬高度、带薯率为试验指标进行田间试验。结果表明：护罩开长孔结构减少了土壤的粘着;机器作业速度为4.5~6.0 km/h、甩刀刀辊转速为1 500~1 600 r/min、垄上刀距垄台高度为50~52 mm时,试验指标打碎长度合格率为94.7%~95.5%、留茬高度为56.0~59.9 mm、带薯率为0.15%~0.23%,杀秧机杀秧效果较好,满足马铃薯杀秧机作业质量要求且机具作业稳定。

驱动式马铃薯中耕机关键部件设计与碎土效果试验

针对传统锄铲式中耕机在粘重土壤作业中碎土率低、碎土后土壤粒径较大等问题,对驱动式马铃薯中耕机的关键部件进行了设计,通过对整体结构和工作原理的阐述,对由碎土刀与刀盘组成的耕作部件进行参数设计与运动学分析,并对碎土刀切削土壤过程的剪切应力进行理论分析,运用Matlab确定了影响剪切应力的因素参数范围。以碎土刀刀轴转速、前进速度、耕深、碎土刀折弯角和刃口长度为因素,以碎土率为指标进行了试验台试验,并进行了正交回归方差分析。试验结果表明:在刀轴转速为275 r/min、前进速度为0.75 m/s、耕深为0.18 m、碎土刀折弯角为150°、刃口长度为0.07 m时,耕作后土壤碎土率为93.8%。试验确定了碎土刀的最优结构参数,所设计的碎土刀能增强碎土效果,关键部件的设计满足马铃薯中耕作业耕深、碎土要求。该研究基本解决了中耕过程中碎土率低、碎土后土壤粒径较大等问题,作业效果更加明显,为马铃薯中耕机的设计改进与优化提供了理论支撑和技术参考。

驱动式碎土除草多功能马铃薯中耕机设计与试验

针对传统锄铲式中耕机在土壤黏重板结情况下碎土率和除草率低、培土效果不佳等问题,该文设计了集深松碎土、铲除杂草、侧深施肥、培土起垄等多功能于一体的驱动式马铃薯中耕机,并对机具关键部件进行设计与分析,确定了深松铲、碎土刀、培土器的结构以及工作参数,在设计分析的基础上进行田间试验,并与锄铲式中耕机进行对照试验。田间试验表明:本文所研制的驱动式中耕机碎土率为95.1%、除草率为96.3%、伤苗率为1.2%、土壤蓬松度达到21.5%、油耗为13.2 kg/hm^2,满足相关标准作业指标要求。对照试验表明:相较于传统锄铲式中耕机,驱动式马铃薯中耕机碎土率提高3.3个百分点、除草率提高3.1个百分点、伤苗率降低1.6个百分点、土壤蓬松度提高2.7个百分点、油耗降低28%,明显优于其作业效果,满足国家标准碎土率≥85%、伤苗率≤5%、除草率≥90%的要求。

马铃薯机械发展现状、存在问题及发展趋势

按照生产农艺过程,马铃薯机械主要分为播种机械、中耕机械及收获机械三大类。为此,介绍了国内外不同类型马铃薯机械的特点及在作业过程中表现出的优势和不足。最后,综合国内外马铃薯相关机械的发展现状和存在的问题,针对我国马铃薯机械发展趋势进行了阐述,旨在为今后国内马铃薯机械的发展提供参考。

马铃薯挖掘机升运分离过程块茎损伤机理分析与试验

针对马铃薯挖掘机升运过程马铃薯块茎机械损伤严重的问题,通过对马铃薯升运过程进行运动学分析和撞击过程能量学分析,建立了损伤能量的数学模型,确定了影响马铃薯机械损伤的主要因素及各因素的试验取值范围。以损伤综合指数和伤薯率为评价指标,以跌落高度、二级升运链倾角和二级升运链线速度为试验因素,进行二次正交旋转回归试验,建立各指标与因素间的回归数学模型,分析各因素对评价指标的影响规律,根据回归模型进行参数优化。结果表明,当二级升运链线速度1.42 m/s、二级升运链倾角27°、跌落高度220 mm时,损伤综合指数为0.43,伤薯率为3.6%,明显低于未经参数优化的马铃薯挖掘机薯块机械损伤情况,满足马铃薯收获作业要求。

玉米青贮收获机切碎性能试验研究

为解决现有玉米青贮收获机普遍存在秸秆切碎长度合格率低、均匀性差等问题,提高青贮玉米机械化收获水平,针对玉米青贮收获机切碎性能开展研究。结果表明,当拨禾轮间高度为25 mm,拨禾圆筒转速为47r·min^(-1),动刀转速为393 r·min^(-1),前进速度为6.5 km·h^(-1)时,收获机切碎长度合格率为97.9%,其他各项作业指标均优于国家标准,满足青贮玉米收获作业要求,可为青贮玉米机械化收获发展提供技术支持。

马铃薯中耕前期圆盘式中耕机设计与试验

针对现有马铃薯中耕机在第1次中耕作业时存在作业效果不佳、易伤苗的问题,对圆盘式马铃薯中耕机进行设计与试验。阐述了该机的工作原理,通过理论计算对其关键部件进行设计,根据农艺培土、除草等作业要求,确定了圆盘式马铃薯中耕机主要结构参数和作业参数;采用单因素和二次旋转正交组合试验,以耕作深度、机车前进速度、调节角为试验因素,以除草率及伤苗率为试验指标进行了样机试验。试验结果表明,当耕作深度为0.13 m、机车前进速度为4.6 km/h、调节角为52°时,除草率为95.2%,伤苗率为3.9%,满足国家标准伤苗率不大于5%、除草率不小于90%的要求。

辊式马铃薯分级机设计与试验

针对我国现有马铃薯分级机普遍存在的分级等级少、分级效率差等问题,设计了一种新型辊式马铃薯分级机。对该机器的工作原理进行了阐述。通过理论计算对其关键部件进行设计,确定了分选装置的结构参数;对马铃薯运动过程进行分析,确定出影响马铃薯分级机分级效率和分级精度的因素,利用ADAMS仿真软件对马铃薯分级机分级性能进行仿真试验,得出马铃薯运动位移曲线,与结构理论相吻合。以马铃薯的上料量、辊子转速、提升装置的提升角为试验因素,以马铃薯分级机的分级精度和分级效率为试验指标进行样机试验,试验结果表明:马铃薯的上料量为55 t/h、辊子转速为120 r/min、提升角为24°时,其分级精度为96%,分级效率为53. 7 t/h,满足马铃薯分级机的作业要求。

锥形撒肥圆盘中肥料颗粒运动模型优化与试验

针对锥形撒肥圆盘存在抛施肥均匀性差、相关理论和解析模型研究较少等问题,建立了肥料颗粒在锥形撒肥圆盘上及空气中的运动模型。分析锥形撒肥圆盘结构和运动参数对肥料颗粒自旋性的影响,将肥料颗粒的自旋性充分考虑在整个运动过程中,进而得到影响抛撒均匀性及抛撒幅宽的主要因素。采用正交试验方案研究了叶片长度、叶片倾角、锥形撒肥圆盘转速对肥料颗粒抛撒的横向变异系数的影响。对正交试验结果进行方差和极差分析,结果表明:叶片长度为145 mm、叶片倾角为0°、锥形撒肥圆盘转速为1 200 r/min时,抛撒的横向变异系数为5.80%,满足抛施肥作业要求。该研究可提高马铃薯锥盘式撒肥机施肥作业效率,为锥盘式撒肥机的设计提供理论参考。