多级螺旋转筒式山药收获机关键部件设计

针对目前山药收获难的问题,设计开发一款可用于山药自动挖掘的机器。该机器主要由转筒、升降台、机架、底盘、双目相机及PLC控制部分组成。使用SolidWorks软件对机器零件进行设计及选型,并利用有限元分析软件ANSYS对山药机转筒和升降台进行力学分析。在汽油机13.5 N·m的驱动扭矩Td作用下得出转筒的最大应力和最大应形为10.41 MPa、 0.017232 mm,升降台的最大应力和最大应形为63.158 MPa、0.27901 mm,应力和变形均在材料许用范围内。使用样机做结构可行性实验,通过实验验证山药收获机结构设计合理,基本能够完成山药的收获。

新型山药收获机切削阻力和功耗的研究

为解决山药、牛蒡等长根茎果实收获难、效率低的难题,设计了一种新型山药收获机,巧妙地模拟考古挖掘的方式,提出了采用去除山药根茎两侧土壤、取其中央的挖掘方法来进行总体机构的设计;根据山药的种植特点和垄沟结构尺寸,确定山药收获机的基本参数;通过运动学和动力学分析,依据土壤切削阻力理论,提出了切削阻力和功率消耗的确定方法,并根据相关农艺要求给出了链刀的切削阻力F1=1 158.3 N,螺旋刀片的切削阻力F2=199.26 N,为收获机具体设计阶段强度校核和安全性、可行性分析提供了重要依据。

新型山药收获机下支撑支架的设计与分析

山药收获机下支撑支架是根据主旋转支撑装置的离地高度和开沟深度设计的,在实际作业过程中,链刀切削阻力、螺旋刀切割阻力、输送机构支撑力、油缸的推拉力最终都由下支撑支架承载,作用力较为复杂,容易发生变形和断裂;且链刀切入土壤产生的振动、链节和链轮齿的啮合会给链传动带来工作的不平稳性和有规律的振动,可能会引起共振。为此,在进行山药收获机工作装置设计时,首先采用有限元方法对下支撑支架进行静力学分析,并在静力学分析的基础之上对其进行预应力模态分析,以评估设计的合理性,对结构进行优化。

山药收获机传动轴EN31合金钢车削过程中功率消耗及温度变化

以某山药收获机传动轴EN31合金钢为研究对象,利用瓦特表和红外线测温仪分别测量加工过程中机床功率消耗及工件加工最大温度,对不同主轴转速、进给量、切削深度深的车削过程进行实验分析。实验结果表明,随着主轴转速、进给速度和切削深度的增加,机床功率消耗、工件加工最大温度均呈上升趋势,上升趋势由明显变为平缓。

悬挂式山药收获机振动挖掘碎土装置设计与试验

针对山药机械化收获整体占比低、作业效率低、收获损伤率高以及人工辅助作业劳动强度大等问题,基于经验设计方法,设计了全液压悬挂式单行山药收获机。研究了山药挖掘收获中关键部件——格栅式振动挖掘铲的结构,综合运用SolidWorks的Motion与Simulation插件,对振动碎土装置进行了动力学仿真分析与计算,对该部件的静力学和动力学特征进行了分析。结合山药收获的农艺要求,研究了振动挖掘部分的频率、往复摆动振幅及其相关机械结构参数,确定了最优结构参数,并对其进行了强度分析、计算和校核,最后进行了田间收获试验。试验结果表明,振动挖掘碎土装置的作业效率较高,可实现土壤与山药黏连部分的快速、高效分离,机械收获完好率达到89.2%,基本满足农户高效收获与低损率的要求。

悬挂式山药收获机设计与试验研究

针对山药收获中存在劳动强度大、破损率高、收获效率低等问题,基于山药收获农艺特点和土壤失效破坏准则,设计一种悬挂式山药收获机。整机安装于拖拉机后悬挂机构,主要由悬挂装置、开沟破土装置、排土回填装置和振动碎土装置等组成,可同时实现山药收获过程中破土开沟、提升排土、土壤回填及山药块茎与土壤分离等功能。在分析整机工作原理基础上,设计并确定关键部件结构参数,通过土壤最大效率破碎及格栅式挖掘振动铲的运动分析,确定机具行进速度、曲柄轴转速、振动铲倾角等主要影响因素及其量值,并开展系列田间收获试验。求得最大收获完好率最优参数组合为:曲柄轴转速306.18 r·min^(-1)、机具行进速度137.85 m·h^(-1)及振动铲倾角-6.18°。

定点式山药收获装置设计

现阶段铁棍山药收获两种方式:一种采用人力一根一根进行挖掘采收,耗时较长,另一种机械化挖掘方式,需要实现在山药种植垄的两侧挖深沟,才能够配合设备实现较好的挖掘,仍存在收货前的准备操作,且存在机械破损的情况。为此,设计一种山药收获装置、设备及方法,主要通过电机正反转配合工作内轴、工作外轴的螺纹连接,实现挖掘槽伸入渗出,加上摆动气缸、摆动球等摆动装置实现铁药土槽柱在种植土壤内部的折断分离,激振器的瞬时激振力保证铁药土槽柱离开种植土壤后的脱离筛选分离,整个过程通过控制面板的各类开关实现自动化控制,消除事先挖沟等大量劳动力,提高挖掘效率,保证铁棍山药挖掘品质效果。