柔性机械式大豆精量排种器设计与试验

针对免耕播种作业时沙土和碎秸等飘浮物被气吸式排种器吸入充种室内,导致排种工作部件损坏、排种质量降低等问题,设计了一种柔性清护种机械式大豆精量排种器。对排种器工作过程进行理论分析,确定了影响工作性能的主要结构与工作参数;通过单因素对比试验确定了对排种性能影响最小的护种毛刷材料;采用三因素五水平二次正交旋转中心组合试验方法,以作业速度、充种倾角、护种距离为试验因素,以合格指数、漏播指数、重播指数和破损指数为评价指标,应用Design-Expert 8.0.6.1软件对试验结果进行方差分析。结果表明:各因素对合格指数的影响显著性由大到小依次为作业速度、护种距离、充种倾角,各因素对漏播指数的影响显著性由大到小依次为护种距离、作业速度、充种倾角,各因素对重播指数的影响显著性由大到小依次为作业速度、充种倾角,护种距离影响不显著,各因素对破损指数的影响显著性由大到小依次为护种距离、作业速度、充种倾角;当作业速度为8~12 km/h、充种倾角70°、护种距离为-1.5 mm时,排种合格指数大于94%、漏播指数小于3%、重播指数小于3%、破损指数小于0.2%,满足免耕大豆高速精量播种作业要求。

小麦秸秆纤维地膜垄上敷设装置设计与试验

针对利用现有塑料地膜垄上敷设装置铺设小麦秸秆纤维地膜时易出现地膜断裂和膜边破损等问题,设计了一种小麦秸秆纤维地膜垄上敷设装置。对小麦秸秆纤维地膜覆膜特性进行分析,建立了含有修正系数的垄上覆膜数学模型,探明了地膜产生断裂的主要影响因素;对关键部件进行设计和分析,确定了侧导向辊、压边覆土镇压装置的关键结构及参数范围;采用三因素三水平正交试验法,以展膜辊与压边轮的距离、侧导向辊倾角、工作速度为试验因素,以采光面展平度、采光面机械破损程度为试验指标,进行了参数优化试验和验证试验。结果表明:当展膜辊与压边轮距离120 cm、侧导向辊倾角30°、作业速度3.6 km/h时,采光面展平度97.4%、采光面机械破损程度12.6 mm/m^(2),设计的小麦秸秆纤维地膜敷设装置满足烟草栽培垄上覆膜机械化作业和农艺要求。

主动防堵式免耕播种机作业粉尘特性

原茬地免耕覆秸精播机在高速作业过程中,粉尘影响气吸式排种器排种性能,导致播种质量降低。该文对作业粉尘进行物性参数测定,通过理论分析建立粉尘飘移运动学模型,运用CFD-DEM耦合和二次回归正交旋转中心组合试验方法,以作业速度、风向和风速为试验因素,粉尘浓度为评价指标,探究原茬地免耕覆秸精播机作业周围5 m空间内的粉尘分布规律。结果表明:风向和风速对粉尘浓度具有极显著影响(P<0.01),作业速度具有显著影响(P<0.05),影响主次顺序为风速、风向、作业速度;最小粉尘浓度分布空间为清秸防堵种床整备装置上方对应中间播种行0.32 m^(3)的立方体空间范围。田间验证试验结果表明,虚拟仿真与田间试验粉尘分布范围相对误差小于8.6%,仿真分析方法可行,结果可靠。研究结果可为主动防堵式免耕播种机特别是原茬地免耕覆秸精播机防尘式气吸排种系统设计提供理论参考依据。

负泊松比结构填充仿牛角吸能盒的耐撞性数值仿真

为提高吸能盒的耐撞性和吸能性,基于结构仿生学原理提取了决定牛角优良耐撞性能的结构特征参数,结合负泊松比结构的吸能特性,设计了一种以正弦曲边负泊松比结构作为填充芯体的仿牛角吸能盒。利用显式非线性有限元法对仿生吸能盒轴向和横向的变形模式及吸能特性进行了仿真分析,并与等壁厚的方形吸能盒、对角吸能盒和对边吸能盒进行了对比。结果表明,在轴向冲击时,仿生吸能盒的变形模式为渐进叠缩稳态变形,吸能能力明显优于方形吸能盒和对角吸能盒,平均载荷分别是方形吸能盒和对角吸能盒的4.7倍和1.9倍;横向冲击时,仿生吸能盒的结构变形形式较其他3种吸能盒稳定,平均载荷分别是方形吸能盒和对角吸能盒的1.8倍和3.9倍。将牛角结构特征和负泊松比结构共同引入汽车吸能盒设计中可有效改善吸能盒的耐撞性能,为汽车吸能元件的设计提供新的思路。

基于勒洛多边形原理的播种机机械式离合装置研究

针对播种机传统机械式离合装置动力切换行程长、接合瞬间冲击载荷大等问题,基于勒洛多边形原理设计了一种机械式离合装置。通过理论分析对该离合装置关键结构进行设计,利用虚拟仿真技术对离合装置动力接合瞬间的冲击载荷与动力切换响应速度进行模拟分析,应用三因素三水平正交试验方法,以播种单体为试验实施载体,以轴向倾角、齿轮半径比和作业速度为试验因素,以动力接合与切断滞后距离为试验评价指标,对影响离合装置作业性能的相关参数进行试验与优化。结果表明,在参数组合为轴向倾角20°、齿轮半径比0.3和作业速度1.5 m/s时,动力接合与切断滞后距离分别为1.2、0.6 cm。对比验证试验表明,相较于牙嵌式离合装置,优化后的勒洛五边形离合装置在保证播种质量的同时,动力接合与切断滞后距离分别降低82.4%、45.5%。