丘陵山区玉米果穗剥皮装置设计与试验

针对现有丘陵山区小型玉米收获机在复杂田间环境收获果穗时,存在适应性差、剥皮装置籽粒损伤率高、剥净率低等问题,设计了具有双液压姿态调整的剥皮装置,其剥皮辊采用鱼鳞+双螺旋式橡胶辊组合,在提高剥净率的同时,减小了籽粒损失率。对玉米果穗剥皮装置进行了性能分析和参数优化,以便达到降低籽粒损失率、提高果穗剥净率的目的。采用二次回归正交组合试验方案,以剥皮辊转速、作业行驶速度、剥皮装置与水平面倾角以及压送装置转速为试验因素,以籽粒损失率和果穗剥净率为试验指标进行试验,建立参数优化数学模型。利用Design-Expert中Optimization模块进行优化,结果表明:当剥皮辊转速为853.081r/min、行驶速度为0.799955m/s、倾角为16°、压送装置为500r/min时,籽粒损失率为0.204945%,剥净率为98.1179%。为方便样机的加工与制作,对优化参数进行圆整处理,即剥皮辊转速为850r/min,行驶速度为0.8m/s,倾角为16°,压送装置为500r/min,并进行样机试验,结果表明:优化参数满足山地丘陵地区玉米果穗收获相关技术要求。

玉米播种机滴灌带浅埋铺设装置设计与试验

为解决在滴灌带浅埋铺设过程中,当机具紧急停车时滴灌带易产生松弛拥堵等现象,以及铺设装置对地形适应能力差等问题,设计了一种适用于玉米播种机且具备自动锁紧功能的滴灌带浅埋铺设装置。阐述了该滴灌带浅埋铺设装置的基本结构和工作原理,并对关键部件进行了理论分析与设计。对滴灌带卷盘转轴进行模态分析表明,该轴在正常作业时不会产生共振现象,并确定了滴灌带输送与自动锁紧装置、仿形装置和开沟铺设装置的关键结构和工作参数。依据玉米宽窄行种植模式要求,将滴灌带铺设装置集成在玉米播种机上并进行田间试验。结果表明:当机组作业速度为4~6 km/h时,滴灌带输送顺畅,铺设深度合格率为93.0%,铺设深度变异系数为22.3%,覆土量为619.5 g,能够满足滴灌带浅埋铺设的要求,当机组紧急停车时,滴灌带铺设自动锁紧装置及时锁紧,有效防止了滴灌带的松弛、拥堵现象。

条带对行主动式玉米免耕播种防堵装置设计与试验

针对我国黄淮海地区小麦秸秆覆盖地玉米免耕播种机高速作业时开沟器易堵塞、播种质量差等问题,基于旋耕防堵理论设计一种浅旋条带对行主动式防堵装置。根据黄淮海地区小麦玉米种植模式中小麦苗带状况,对防堵装置的刀型排布结构和刀轴转速进行设计;从秸秆流动、抛撒轨迹和受力角度进行分析,确定防堵装置结构参数设计的合理性,并对影响其性能的关键因素进行土槽试验;选取刀轴间距、刀轴转速和机具前进速度为影响因素,以秸秆清秸率和动土率为性能评价指标,进行离散元模拟仿真和多因素正交试验,对影响作业性能刀轴间距和防堵装置工作参数进行优化。仿真试验结果表明,在刀轴转速为800 r/min、刀轴间距为70 mm、机具前进速度为7 km/h时,综合作业质量最优;对优化结果进行玉米播种田间试验,在秸秆覆盖量为1.02 kg/m^2,前进速度为8 km/h时,秸秆清秸率为91.85%,沟深稳定性为86.67%,动土率为26.47%,可满足高速作业要求。

单盘多行独立气道式蔬菜精量排种器设计与试验

针对现有多行气吸式排种器因共用气室造成风压要求高、损失大的问题,设计一种单盘多行独立气道式蔬菜精量排种器,降低排种过程所需的风压值,减少风压损失。对排种盘、气道盘、搅种装置、清种器等关键部件进行结构设计,利用JPS-12型排种器性能试验台进行排种性能试验并对试验结果进行分析。通过单因素试验,得到在负压值1~2 kPa、排种盘转速15~25 r/min、正压值150~250 Pa的范围内排种器性能较好。以负压值、排种盘转速和正压值为试验因素,以最外圈合格指数、漏播指数和重播指数为指标进行3因素3水平正交旋转组合试验,建立各响应指标的回归方程和响应曲面,结果表明:对合格指数、漏播指数和重播指数影响的主次顺序为负压值、排种盘转速、正压值。对优化结果进行试验验证,当负压值1.7 kPa,排种盘转速19 r/min,正压值210 Pa时,合格指数为96.43%,漏播指数为1.63%,重播指数为1.94%,满足国家标准要求。

拖拉机电液耦合转向试验平台设计与硬件在环试验

针对电液耦合转向方案转向特性尚不明晰、转向数据采集和记录困难等问题,提出一种硬件在环拖拉机电液耦合转向试验平台设计方案。平台参数设计过程主要考虑功率损耗,为了满足电液耦合转向系统的性能要求,进行精度设计与量程设计。通过总体参数设计,得到电动助力、液压助力和阻力加载系统的参数计算模型,并基于AMESim建立电液耦合转向系统的控制与机械模型仿真进行了参数优化。通过基于dSPACE以及PXI的硬件在环控制方案,进行了各类转向工况试验验证,验证结果表明:阻力加载模拟系统能根据不同的地面条件、行驶工况等参数实现动态加载,响应速度和控制精度均能实现田间阻力模拟要求;电液助力转向系统能够产生较好的平滑助力,具有良好的转向路感;控制系统能与各传感器硬件协同配合,使拖拉机电液耦合转向试验平台具有良好的响应特性,能够真实还原拖拉机转向过程。

免耕播种机浅旋清茬斜置式防堵装置设计与试验

针对黄淮海地区玉米免耕播种作业时,过量小麦秸秆残茬堵塞开沟器的问题,提出一种以拨离残茬和浅旋根茬形式实现苗床清整的斜置式防堵装置。通过理论分析对防堵装置结构参数进行设计,确定了各参数的范围和相互关系,并根据装置结构对耕刀拨茬入土和脱茬离土的过程进行受力分析,确定了影响工作性能的因素。运用离散元方法模拟防堵装置在田间作业过程,以秸秆清除率、土壤扰动系数和功耗为评价指标,对装置倾角、转速和前进速度进行回归分析和显著性检验,确定了各因素对评价指标的影响及主次顺序。通过对回归模型进行多目标函数优化求解,得到最优参数组合为:转速400 r/min、前进速度6 km/h、倾角18.5°,此时秸秆清除率为74.5%、土壤扰动系数为34.7%、功耗为1.36 kW。以优化得到的参数对装置进行土槽试验,试验结果表明:转速为400 r/min、前进速度6 km/h、倾角18.5°时,秸秆清除率为92.5%、土壤扰动系数为29.6%、功耗为1.51 kW,试验结果与仿真试验优化结果相吻合,满足设计要求。