甘薯茎叶收获仿垄型割台的设计与试验研究

为解决甘薯茎叶相互交错缠绕、难以分离导致收获困难的问题,设计了一种甘薯秧蔓收获机拨禾割台,并对锯齿形圆盘刀、拨禾轮式仿垄型割刀切割甘薯茎秆的过程进行力学和运动学分析,得到其作业参数范围。利用ANSYS和SolidWorks分别建立甘薯茎秆的柔性体和拨禾轮式仿垄型割台模型,将建立好的模型在ADAMS仿真软件中进行植株与割台之间的刚-柔耦合模型分析,得到割刀切割茎秆时所产生的切割力大小。以机组前进速度、割台转速、切割角度作为田间试验因素,甘薯秧蔓回收率为验证指标进行田间试验,并利用Design-Expert 13.0软件中Box-Behnken试验设计方法,研究各试验因素交互作用对甘薯秧蔓回收率的影响,建立回归模型,得到最优工作参数组合。结果表明,当机组前进速度为0.801m/s、割台转速为50.037r/min,切割角度为123.309°时,甘薯秧蔓的回收率达到91.524%。根据最优工作参数组合为作业参数进行田间试验验证,结果表明:甘薯秧蔓回收率的平均值为92.83%,相对误差小于5%,最优参数合理。

甘薯秧蔓割台仿垄型拨禾切割装置结构设计与仿真

目前,我国大多使用人工对甘薯秧蔓进行处理,劳动强度大、成本高、效率低,而且很难清除干净,影响甘薯正常收获。针对现有甘薯秧蔓杀秧和甘薯秧蔓收获机器所面临秧蔓互相交错缠绕,分离困难导致收获困难的问题,本文设计一种甘薯秧蔓割台,制定了甘薯秧蔓切割装置的设计原则,在此基础上对仿垄型切割装置的结构做了设计,仿垄型切割装置的作用是将甘薯秧蔓挑起割断再通过拨禾轮送到捡拾装置。以相邻主秧茎切割刀片间距、刀尖离地距离为试验因素进行田间试验,试验结果确定刀片间距为40mm,刀尖离地距离为45mm时,为切割装置最优参数组合,此时留茬高度为3.79mm,伤薯率为0.20%。

基于EDEM的仿垄型切割装置的仿真优化

针对当前我国甘薯秧蔓机械化收获环节存在收净率低、秧蔓缠绕机具、伤薯率高等问题,严重制约了甘薯全程机械化的推进。为了突破以上难题,通过查阅大量国内外文献以及实地调研,充分了解甘薯在田间的生长形态以及农艺要求,结合甘薯秧蔓收获的切-送-归集理论,结合CAD技术与CAE技术,进行了甘薯秧蔓切割过程中仿垄型拨禾切割装置的运动学和动力学的仿真分析,在机具作业过程中,秧蔓与仿垄型拨禾切割装置相互作用,分析切割甘薯秧蔓的运动过程,探究甘薯秧蔓在整个切送归集收获过程中的运动规律。

甘薯秧蔓收获机专用割台设计与试验

针对甘薯分段收获技术需求,结合国内外甘薯收获技术及装备,提出一种甘薯秧蔓收获方式,并设计甘薯秧蔓收获机专用割台。该甘薯秧蔓收获割台主要由拨禾切割装置和防堵防缠输送装置组成,可以实现甘薯秧蔓的切-送-归集。首先,理论分析该割台的关键部件结构参数及传动配置关系,确定拨禾切割装置上仿垄型排列的割刀和弹齿的安装高度和安装密度,以及拨禾轮、割刀和弹齿的结构参数。其次,通过对拨禾切割装置、捡拾装置和螺旋输送装置进行运动学和力学分析,明确拨禾轮、捡拾器、螺旋输送绞龙转速和结构决定秧蔓切割效果和收获质量,并确定捡拾器和螺旋输送绞龙的关键结构参数,最后进行田间试验验证该机具的切-送-归集收获效果。结果表明:当整机前进速度为0.6 m/s,拨禾轮转速为46 r/min,捡拾器转速为43 r/min,割台损失率仅为1.3%,整机作业效率为0.45 hm^(2)/h。割台搭配48 kW拖拉机在工作过程中运行稳定,割台在工作过程中无堵塞、无缠绕,满足甘薯秧蔓联合收获机的设计需求。