基于动力学分析的农田捡石机应力动态建模与仿真

【目的】对新型“前挖后铲”式农田捡石机的设计和性能进行动力学分析,以适应不同的工作环境和石头类型,提高清理农田中石头的效率,减少对农机具的损坏,提高产品设计质量和生产质量。【方法】对农田捡石机进行三维模型创建,建立动力学模型,在冲击载荷和随机载荷的情况下进行动力学仿真,得到该型农田捡石机执行机构的一些动态数据。捡石机动力学模型建立后,通过仿真分析验证了农田捡石机系统动力学模型的合理性。【结果】新型“前挖后铲”式农田捡石机的设计参数、动力学数据表明,其满足了实际使用的基本受力要求。【结论】挖斗受到土壤和石块的反作用力,由于前一级的链传动的弹性较大,其应力值变化幅度较大,微观应力值的动态变化出入很大,容易发生损伤,因此其材料选择和结构设计很重要。

土壤捡石机的研究进展

中国多数山区农田土壤中含有大量砾石,影响土壤的物理特性和水力特性,也影响作物播种、出苗和生长发育,同时给农田耕作和管理带来很大不便。目前在中国一般是采用人工捡拾办法将石块清出农田,劳动强度大、效率低下。针对上述问题,对国内外土壤捡石机的研究和应用现状、发展历史进行了研究,分析了典型土壤捡石机器分捡装置的工作原理,提出了适合中国山区农田特点的土壤捡石机研究方向和捡石机方案。

链齿式农田土壤捡石机栅条齿动力学分析

针对我国山区农田土壤中含有大量砾石的现状,研制了一种专门用于山区农田捡石任务的链齿式土壤捡石机。该机采用栅条式分石器,链式输送装置,可以在捡拾砾石的同时,将农田土壤分离并及时还田。为此,利用动力学方法,对链齿式土壤捡石机作业时栅条齿与土壤之间的相互作用进行了分析,建立了栅条齿切土时阻力的数学模型,根据该模型做出了其水平方向的牵引力学方程;并对砾石沿栅条齿运动时的受力状况进行了研究,建立了砾石产生滑动和滚动的极限条件,为下一步土壤捡石机的设计和改进提供了参考依据。

基于ANSYS的农田捡石机前轴的优化设计

对于我国绝大部分地区来讲,农田里的石块一般都是采用人工捡拾的方法,有些石块部分或全部埋藏在耕层内部,人眼不容易看到,逐一捡拾这些石块劳动强度相当大。针对这种情况,拟研究出一种专用的农田捡拾机,为农业生产增产增收服务。在整个结构设计中,捡石机的前轴没有相应的结构设计标准,而且该轴的受力复杂,对强度要求较高。因此,根据农田捡石机前轴的受力情况,应用参数化建模技术建立了前轴的参数化模型和受力分析图;同时,建立了捡石机前轴有限元分析过程的流程图,并利用ANSYS有限元软件对其进行了应力、应变和安全系数分析,以达到优化设计的目的。

1JS-100土壤捡石机的设计

目前,宜机化整治后大量岩石留在地表和耕作层,严重影响农业生产,迫切需要一种效率高、不仅能捡拾地表岩石还可搜索土层的机具来解决这一难题。为此,通过对国内外研究现状与发展趋势进行分析,设计了挖掘式土壤捡石机,并进行了挖掘机构、土石分离装置、集石装置理论计算及样机试制。田间试验结果表明:土壤捡石机纯工作时间作业效率为0.135hm^(2)/h,平均石块捡净率95.4%,石块含土率9.9%,基本达到样机设计要求,但需要进一步试验,以验证其稳定性和对不同土壤的适应性。

轮齿式浅耙型农田捡石机分捡装置研究

根据山地多石改变土壤的物理特性、影响作物生长、难以实现农机化作业等问题,在分析、比较国内外农田捡石机研究现状和特点的基础上,研究了轮齿式浅耙型农田捡石机方案并分析了分捡装置的工作原理,确定了分捡装置的主要参数。该机可将农田中的石块有效地捡拾、收集、且耕层不受扰动,为山地增产和农业机械化作业提供有利条件。

链式农田捡石机的设计及运动学分析

针对我国多石山区农田中含有大量砾石的现状,研究出了一种专门用于山区农田捡石任务的链式农田捡石机。该机采用凿式起土铲,辊式输送装置,可以保证在捡拾砾石的同时,将农田土壤及时进行还田,以保证山区农田稀薄的土壤条件少受破坏。同时,利用运动学的方法,对该机作业时砾石的运动特性进行了分析,设计出了砾石捡石时运动的数学模型,为以后农田捡石机的改进和完善提供了参考依据。

关于土壤捡石机推广的必要性探讨

土壤捡石机作为耕整地机械在我国尚未得到推广,而其对于多石农田的耕地质量改善却是不可小觑的。该机在其他领域也可发挥强大作用,如矿区耕地的复垦、泥石流冲击地区的修复、水毁农田的修复、建筑绿地中石块及建筑垃圾的清理等。因此,应使土壤捡石机得到全面推广,以改善多石农田耕地质量及促进其他相关领域的发展。

国外土壤捡石机工作原理及特点分析

土壤捡石机在我国尚未得到推广,相比农机发达国家,我国对该机种的研究还处于起步阶段,因此学习国外先进技术是当务之急。就几种国外先进机型的工作原理及特点进行分析,以便在研制开发过程中取长补短,少走弯路。

1STJ—1型土壤捡石机样机试验研究

1STJ—1型土壤捡石机样机研制完成后,在给定拨石轮转速的条件下,以捡石深度、前进速度和栅齿入土角为因素,以平均牵引阻力为试验指标,对该机进行捡石试验研究,采用正交试验的方差分析,确定3因素对试验指标的影响程度,并确定较优的操作参数范围,为进一步研究和推广作出理论指导。

农田石头的“克星”——康斯开尔捡石机

石头,在西藏高原,特别是耕地中随处可见。一直以来,当地勤劳朴实的农牧民为了提升耕地质量、提升产量,都是靠人工把石头从耕地中捡拾出来,既费时又耗力。 为了改善西藏高原农田环境提升农田石块捡拾效率,纽荷兰当地经销商西藏保田开始关注农田里的石头问题,并于近日为当地农牧民带来了可靠高效的解决方案——康斯开尔5200捡石机。

复垦农田链式捡石机的设计与试验

针对现有链式捡石机存在的捡石率低、生产成本高、易卡石和针对不同湿度土壤的漏土效果不理想等问题,在传统链式捡石机上增加松土碎石装置、防卡扭力保护器等装置。以捡石率为试验指标,进行田间试验,综合分析。结果表明:(1)松土碎石装置和扭力保护装置可有效解决卡石、漏土效果不理想等问题,降低了卡石对捡石机的磨损,提高了捡石效率;(2)捡石过程稳定性良好,工作效率高,适应性强。当捡石作业深度取153 mm,捡石作业速度取1.79 m/s,栅齿入土角取27.9°时,捡石率可达最大值94.25%。

石块对农田的影响及土壤捡石机的应用

山地及高原地区的农田质量较低,土壤中还掺杂着大量石块,严重影响土壤中水分养分的积存以及农作物的正常生长,不利于农田耕作质量的提升。分析了农田中的石块对土壤容重、土壤肥力、土壤含水量、农业机械化发展等方面的影响,介绍了土壤捡石机在矿区耕地复垦、泥石流冲击地区修复、水毁农田修复、建筑废弃物清理中的重要应用。

葡萄园建园机械

随着葡萄产业的发展,实现机械化成为葡萄提高生产效率、降低生产成本的必然要求。机械化作业的前提是具有标准化的果园以及适宜机械化作业的栽培技术,因此,新建葡萄园应该按照规范进行标准化建设,以利于机械化作业。但是,目前我国葡萄园建园中的土地整理、土壤改良、开沟定植、架杆及拉丝等各个环节尚缺少专用机械设备,都需要投入大量的劳动力。本文介绍了几种用于新建葡萄园过程中使用的机械装备,主要包括捡石机、激光平地机、有机肥施肥机、开沟机、栽植机和架杆及拉丝机械,以期为葡萄建园机械的研究和发展提供方向指引,对葡萄种植户建园中的机械选择具有一定的指导意义。

贵州喀斯特山区农田碎石整治现状与对策

贵州省是世界喀斯特地貌集中分布的亚洲片区中心,是中国喀斯特地貌分布面积最大、发育最复杂的一个省区,土壤碎石含量高,严重制约了贵州省农机化的发展和作物的产量。为了整治喀斯特山区农田碎石,研究小组通过分析国内外学者在碎石整治方面的研究成果,包括捡石机、碎石粉垄机等。综合分析当前几种土壤碎石整治方式存在的问题主要在于人工捡拾的成本高、捡石机对于喀斯特山区的适应性差、碎石粉垄机作业壁垒高。并且针对分析得出的问题,提出目前碎石粉垄机是解决喀斯特山区土壤碎石整治问题的最理想机具,但是还要不断突破机具技术壁垒、降低生产成本和作业成本,让农户用得起,让碎石田变良田。

铲筛式农田石块捡拾收集机仿真与试验

针对农田表层土壤中含有较多石块容易造成水土肥流失,影响作物生长以及降低触土农业机械使用寿命的问题,设计一种铲筛式农田石块捡拾收集机,捡拾并收集土壤表层0~350mm深度范围内的石块,应用离散元法和田间试验对机具工作参数进行优化。采用EDEM软件对输送分离筛与石土混合物的相互作用过程进行数值模拟,设计Box-Behnken仿真试验研究输送分离筛的3个工作参数(线速度、振幅和振频)对石土筛分、输送过程的影响,并以收集箱内石土混合物的含土率为评价指标,对输送分离筛的工作参数进行优化;以仿真优化的工作参数进行田间试验,验证机具的作业性能,并将仿真优化结果与田间试验结果进行比较。结果表明:1)振幅、线速度和振频对含土率影响显著,含土率随线速度增大而增大,随振幅和振频增大而减小,线速度与振幅对含土率具有显著的交互影响作用,三者对含土率的影响依次减弱;最优参数组合为,线速度1.6m/s、振幅35.5mm、振频10.67Hz,该条件下仿真试验的含土率为7.17%;2)最优参数组合下田间试验的含土率为10.73%,与同条件下仿真试验结果差异较小,说明仿真优化的工作参数准确、可靠;田间试验的石块漏捡率为4.86%,符合相关标准的规定。