基于ANSYS的采棉机分风箱应用研究

气力输送系统是采棉机工作部件中的重要系统之一,分风箱是气力输送系统中重要的组成部分,分风箱将风机出口处的风量分配给采棉机的采摘装置,分风箱结构对风机风量的分配起到重要作用。构建了两种不同结构的分风箱模型,采用ANSYS软件对不同结构的分风箱内部风速和风压的差异进行数值模拟,对分风箱的速度矢量云图、风压云图及各个出口平均风速进行了分析。结果表明,在能满足风速要求的前提下,模型Ⅱ的结构更加合理。

基于SE-SBM的机采棉加工工艺配置效率评价

针对目前机采棉加工工艺优化过程中缺乏从系统角度定量评估工艺配置效率的情况,把机采棉加工工艺系统看作一个具有输入输出的系统,以机采棉生产投入、工艺配置情况作为输入指标,以机采棉加工质量和皮棉产量等产出水平作为输出指标,建立了基于SE-SBM(Super Efficiency Slacks-based Measure)的工艺配置效率评价模型。以新疆某棉花加工企业的9条机采棉加工生产线为例,通过收集数据和利用DEA-Slover5.0软件计算,对其工艺配置效率进行了评估和比较,再根据所得结论确定了改进方向和额度,并提出了有针对性的建议。所构建的指标体系和评价方法可用于评估不同机采棉加工生产线的工艺配置效率,能为实施机采棉加工工艺设计和优化改进提供决策参考。

芦苇夹持输送装置台架的静力学及模态分析

相比于北方芦苇,南方芦苇秆更高、直径更粗,给芦苇收获带来了极大的困难,而目前国内缺少针对高秆芦苇的收获机械,大多采用人工收获或改装其他作物收割机收获,效率远不能达到要求。为此,对南方芦苇茎秆过高进而导致输送过程中发生倒伏、卡死等问题,设计了一种芦苇夹持输送装置台架。为了确保台架工作的可行性,采用Ansys软件对台架结构进行静力学分析,得到了机架的应力云图和变形云图,验证了其强度刚度;对台架结构进行模态分析,得到了台架的8阶固有频率,分析了台架受到的所有外部激励,并通过对比分析验证了台架的稳定性。

一种面向对象方法的智能采棉机控制研究

以智能采棉机行驶速度控制为研究对象,对采棉过程中输棉管路流量进行监测,当满足输棉管路负荷堵塞条件时,调整采棉机行进速度,保持最优输棉管路流量。基于面向对象技术,以输棉管路流量是否堵塞为控制目标,采用PID模糊控制器对采棉机行进速度进行自适应调整。仿真与田间试验结果表明:此控制方法能够有效实现采棉机的行驶速度自适应调节,且能够根据输棉管路流量负荷程度自主进行行进速度调节,保证采棉机高效作业。

基于传感控制的自动采棉机系统设计

为了实现棉花依据成熟度进行采摘,基于图像传感器设计图像处理方法,完成棉桃图像特征提取,进而实现棉花成熟度评估和空间棉桃定位。采用HSV方案进行图像灰度处理,采用二维大津法进行图像分割,提取棉桃特征参数。对成熟棉花和未成熟棉花图像样本分析发现,棉桃图像轮廓周长L和面积S比大于0.31时棉花成熟,从而建立棉花采摘标准,并采用双目图像系统,实现目标棉桃的图像坐标向空间坐标的转换。对图像分割精度,棉桃提取精度和视觉定位精度进行测试,结果表明:系统具有较高的可靠性。

采棉机输棉系统的研究现状与分析

输棉系统是采棉机的核心系统,对其研究可提高输棉系统输送能力、降低堵塞率和提高作业效率等方面起着重要作用。本文介绍了采棉机输棉系统的分类和工作原理,系统阐述了采棉机输棉系统的研究发展现状,分析了输棉系统存在问题并提出解决方法,这为今后我国采棉机输棉系统的研制和发展提供技术支持。

智能割草机自主导航关键技术的研究综述

首先介绍了智能割草机市场规模和发展前景,然后概述了国内外主流智能割草机产品的功能和使用技术。随后对智能割草机采用的全球导航卫星系统导航(GNSS)、机器视觉导航、激光雷达导航和多传感器融合定位导航等4类导航技术的研究现状进行了介绍,并对它们的优势和不足进行了概括分析。研究结果显示,多传感器融合定位导航是智能割草机未来导航发展的方向。接下来介绍了智能割草机所采用的PID控制和纯跟踪算法控制等2种导航策略的研究现状。最后对智能割草机存在的问题和未来发展方向进行了总结和展望。

采棉机摘锭磨损分析和表面强化技术研究现状

摘锭作为采棉机的关键零部件,在棉花收获领域变得越来越重要。本文阐述了国内外关于采棉机摘锭磨损分析和表面强化技术的研究进展。总结采棉机摘锭了失效类型及原因,进一步论述了表面强化技术在采棉机摘锭上的研究现状,讨论了目前采棉机摘锭磨损状态研究及表面强化应用所面临的挑战,并展望了未来的研究趋势。

拖拉机液压功率分流无级变速箱设计

为适应拖拉机复杂的作业工况并提高其作业效率,提出一种单行星输入耦合型液压功率分流无级变速箱的设计方案。依据拖拉机配套动力与速度要求进行变速箱参数设计与结构设计,基于SolidWorks构建变速箱虚拟样机,并基于AMESim构建变速箱传动系统模型,对其整机调速特性进行分析。研究结果表明:该变速箱可以实现拖拉机在0~30 km/h范围内的无级调速,且在犁耕等重点工况下具有较小的液压分流功率从而实现节能;该变速箱在段位切换时需要将泵马达排量比从1快速调制-0.85,通过快速的马达反向实现行星排复位与换段前后的速度衔接。对我国无级变速拖拉机的国产化设计与应用具有一定的参考价值。

采棉机机架模态分析与优化

采棉机在工作时,会因载荷激励而导致机架振动,当激励频率在机架固有频率范围内,会产生共振现象,对采棉机产生影响。为提高采棉机工作性能,对采棉机机架进行模态分析,得到机架前6阶模态参数,通过分析振源激励特性,发现机架一阶和四阶模态频率处在振源激励区间,将其与机架质量设为优化目标,机架各尺寸设定为设计变量;对机架进行灵敏度分析,基于CCD抽样设计并运用Kriging方法拟合响应面,运用多目标遗传算法得到5个优化方案,结合熵权法与线性加权法,其中方案1综合得分最高是最佳设计方案。优化后机架一阶模态频率97 Hz降低到91 Hz,四阶模态频率225 Hz增加到230 Hz,远离发动机激振频率100 Hz和220 Hz;质量为688.8 kg降低1.5%。经静力学与谐响应分析验证,优化后的机架满足工作要求。

新疆地区棉田膜面杂质测定试验研究

现有残膜回收机回收的残膜普遍存在杂质含量较高、残膜易与秸秆及泥土混合以及膜杂分离困难等问题,为了指导残膜回收机具的设计,本文依据新疆地区棉田情况,开展棉田膜面杂质测定试验。采用五点取样法对7个区域进行膜面杂质测定。结果表明,膜面杂质主要成分为土壤约占71.38%,落地棉、棉壳、碎秸秆以及叶片等杂质占比为28.62%。该试验结果可为后续膜面杂质去除机构提供理论支持。

齿板式棉秆扶拔装置设计与试验

针对新疆地区棉秆整株拔取难、拔断率、漏拔率高的问题,该研究设计一种齿板式棉秆扶拔装置,以不入土拔取棉秆,减少对地膜影响。齿板式棉秆扶拔装置由V型齿板组、扶禾皮带、调节装置等组成。采用解析法对V型齿板组、扶禾皮带夹秆运动过程进行分析,建立V型齿板组夹秆点速度方程和扶秆轨迹,结合棉花种植农艺要求得到齿板转速大于前进速度,夹持皮带水平分速度大于前进速度,确定工作参数范围。为了探明各参数对拔秆效果的影响,以拔断率、漏拔率为指标,以前进速度、齿板转速、皮带线速度为试验因素,使用Design Expert 13设计三因素三水平二次回归正交试验。结果表明,皮带线速度大于0.85 m/s、前进速度大于0.8 m/s时对拔断率、漏拔率影响最大。响应曲面优化试验得出装置的最佳参数组合为:前进速度0.63 m/s、齿板转速58.57 r/min、皮带线速度0.71 m/s,此时拔断率、漏拔率分别为3.90%和4.34%。田间试验结果表明:前进速度0.65 m/s、齿板转速58 r/min、皮带线速度0.71 m/s时,拔断率、漏拔率分别为3.87%、4.48%与理论预测值相对误差在5%以内,优化结果可靠。研究结果可为棉秆整株起拔装置设计提供参考。

4MZ-4自走箱式采棉机的研制与试验

为满足不同种植行距下的棉花采收需要,研制了4MZ-4自走箱式采棉机,该机具有采收行距可调的特点,经田间试验验证,作业过程中的平均采净率为95.1%,平均含杂率为6.8%,平均撞落棉损失率为1.65%,平均籽棉含水率增加值为2%,通过试验证明该机的性能优良,各方面均能够满足采收的作业指标需求。

自走式芦苇收获机夹持输送装置的设计与试验

目前,江苏等南方地区芦苇主要依靠人工收获,机械化程度不高,效率低。为此,针对南方芦苇的特点,设计了一种履带自走式芦苇收获机专用夹持输送装置,对其关键工作部件(如夹持拨禾链、夹持输送链以及驱动装置)进行了分析,并完成了夹持输送装置整体的三维装配,实现了切断芦苇由前方割台向后方集捆装置的低损、高效输送。为了确定该装置的最佳工作参数组合,对其进行了加工试制与台架试验,结果表明:夹持输送间隙为15mm、夹持输送速度为1m/s、夹持输送倾角为25°时,效果最佳。

新疆落地棉捡拾收获现状与对策研究

棉花产业已成为我国国民经济重点支柱产业,新疆作为棉花种植大省,其种植面积、产量和质量居于全国首位。由于科技植棉水平不断提升,新疆棉花生产全程机械化率突破94%,其中棉花机械化采收约为80%。随着采棉机的普及应用,在提升作业效率的同时,存在宜机采棉种培育、发展模式和采棉机关键技术不匹配、不可靠、采净率有限等问题,导致作业后仍有大量未被采收棉花遗留在棉田,形成落地棉,给农户带来了不必要的经济损失,因此落地棉捡拾是一种必然的趋势。为此,本文阐述了新疆目前落地棉捡拾收获现状,总结归纳新疆地区落地棉捡拾主要方式及特点,指出了目前存在的问题,给出了相应策略,为今后落地棉捡拾机发展及应用提供一定参考。

浅谈采棉机使用调整及常见故障处理

职业教育在产教融合为主导的背景下,在推进“三教”改革的实施过程中,本文紧跟企业生产实际需要,以实施项目化教学为背景,详细阐述了采棉机(凯斯620采棉机)使用过程中,对主要部件的调整使用以及常见故障的处理,以此指导学生参与项目化教学。

早熟机采棉新品种筛选及机采性状研究

筛选鉴定早熟机采棉(Gossypium spp)新的品系、品种,以确保机采棉花品质、产量稳定提高。通过对早熟机采棉新品种农艺性状的研究,掌握机采棉性状的关键技术参数,为棉花产业发展奠定基础。2019和2020年在新疆石河子农业科学研究院进行品种试验,对12个品种机采性状进行研究。结果显示,12个参试品种全生育期在123~133 d,有5个品种比对照(陆新早61)生育期短。吐絮期整齐度在2~3级;第一果铃高度≥18.0cm的有10个品种。各品种机采性状综合分析可知,石大棉268表现最佳,生育期为123 d,第一果铃高度20.4 cm,衣分率43.2%,纤维长度33.5 mm,断裂比强度32.9N/tex,纺纱均匀指数182,皮棉增产20.9%;其次是金早1号,生育期为126 d,第一果铃高度20.7 cm,衣分率41.82%,纤维长度32.9 mm,断裂比强度31.9 N/tex,纺纱均匀指数180,皮棉增产8.9%;第三名是金垦1861,生育期为126 d,第一果铃高度21.3 cm,衣分率38.9%,纤维长度33.3 mm,断裂比强度30.9 N/tex,纺纱均匀指数179,皮棉增产7.6%。以上3个品种的机采性状、产量和品质表现适合研究区栽培。

芹菜收获机切割机构的设计及性能分析

针对中国南方芹菜收获机械缺乏以及人工作业效率低、成本高等问题,在研究芹菜根部的机械物理特性基础上,结合芹菜种植农艺要求,提出了一种手扶式芹菜收获机用直动平底推杆凸轮式双动刀往复切割机构。采用几何方法和动态静力分析法对切割机构进行运动学和动力学分析,建立以凸轮转动中心的受力方差为评价指标的优化设计模型,并运用遗传算法对切割机构参数进行优化。通过切割机构虚拟样机进行仿真验证,并研制芹菜收获机样机,进行工作性能测试试验。试验结果显示:芹菜切割成功率为82%,验证了切割机构设计的可行性,表明该机器在南方芹菜的收获作业中具有较高应用价值。该研究可为芹菜收获机切割机构的研发提供理论和试验依据。

水平摘锭式采棉机采摘系统研究现状与展望

棉花是重要的战略物资,水平摘锭式采棉机是当前主流的机械化收获工具,且采摘系统是采棉机的核心部件。为此,通过在新疆南北疆地区实地考察,综合阅读文献,对我国水平摘锭式采棉机采摘系统关键部件和机理研究现状进行了综述和分析,指出了现阶段我国水平摘锭式采棉机采摘系统研究的不足。结合实际采收情况,指出我国水平摘锭式采棉机采摘系统稳定性低、智能程度低、采头堵塞原因与机理分析研究不足等短板,并给出了未来发展建议,以期促进我国水平摘锭式采棉机采摘系统的快速发展。

夹持辊式棉秆拔取装置设计与试验

针对现有棉秆收获机械拔断率、漏拔率高,作业时需对行等问题,设计了一种夹持辊式棉秆拔取装置。该装置主要由棉秆拔取机构、棉秆输送机构组成,通过对棉秆拔取机构作业过程进行运动学与动力学分析确定了各零部件的结构参数与工作参数。为了验证棉秆拔取装置工作的可靠性与作业性能,以机具前进速度、上拔秆辊转速、机具前进速度与拨秆轮线速度比值(简称速比)作为试验因素,棉秆拔断率、漏拔率为试验指标进行了三因素三水平二次回归响应面试验,建立了回归模型,分析了各因素对棉秆拔取装置作业性能的影响,并进行了参数优化与试验验证。试验结果表明:影响棉秆拔断率的因素主次顺序为上拔秆辊转速、机具前进速度、速比;影响棉秆漏拔率的因素主次顺序为速比、机具前进速度、上拔秆辊转速。优化后的工作参数为:机具前进速度0.60 m/s、上拔秆辊转速46 r/min、速比0.50,以此参数组合进行田间试验,得到棉秆拔断率为3.68%,漏拔率为5.19%,与理论优化值相对误差不超过5%,研究结果可为棉秆拔取装置的设计提供参考。