双定刀滑切防缠式香蕉秸秆粉碎还田机设计与试验

针对我国香蕉秸秆粉碎还田作业过程中香蕉秸秆粉碎质量差,秸秆缠绕堵塞等问题,设计了一种双定刀滑切防缠式香蕉秸秆粉碎还田机。基于滑切定理,解析了粉碎刀随轴转动过程中的动态滑切角和粉碎定刀滑切角的相对作用原理,以等速螺线设计L形粉碎定刀刀刃曲线,确定了粉碎刀结构参数;对香蕉秸秆缠绕粉碎刀辊进行受力分析,设计防缠绕板并确定装配数量与结构参数;以装置前进速度、粉碎刀辊转速、防缠绕板高度为试验因素,以香蕉秸秆粉碎合格率、抛撒不均匀度和香蕉秸秆缠绕数量为评价指标进行三因素三水平正交试验,建立因素与指标的响应面数学模型。试验结果表明,最优参数组合为作业机前进速度1.5 m/s、防缠绕板高度41.6 mm、粉碎刀辊转速1800 r/min,此时香蕉秸秆粉碎合格率为93.8%,香蕉秸秆缠绕数量为26,香蕉秸秆抛撒不均匀度为12.1%。以最优组合进行田间试验验证,试验结果表明双定刀滑切防缠式香蕉秸秆粉碎还田机整机防缠性能优越,满足设计要求。

等滑切角锯齿型刀片优化设计与试验

基于已设计出的藤茎类秸秆切割刀片,创建切割功耗模型,将切割功耗最小作为目标函数并进行优化计算,获得最优滑切角为40°。对切割功耗的三个主要影响因素进行正交试验,结果表明:当秸秆含水率增加时,切割功耗随含水率的增加而增大;当单次切割量增加时,切割功耗也随之增大;相同的切割情况下,滑切角为40°的锯齿型刀片的切割功耗最低、切割效率最高。两种统计学方法分析的结果都表明:刀片种类对切割功耗的影响最显著,然后是秸秆含水率,最后是单次切割量。最优组合为:秸秆含水率为20%左右,单次切割量为6 kg,滑切角为40°的锯齿型刀片。

定刀滑切式榨菜收获机设计与试验

针对榨菜机械化收获中存在的合格率低、叶缨过长等问题,根据其需要同时进行打叶和切根的联合作业要求,设计基于定刀滑切原理的单刃口收获割刀,研制可同时进行切缨作业和切根收获作业的榨菜联合收获机。阐述整机结构与工作原理,对样机关键部件进行结构设计和理论分析,测定青菜头物理外观特性,分析不同刀具刃口滑切作业的受力情况,设计单刃口的V形滑切刀,确定切割刃角数值为25°和滑切角范围为20°~55°。基于收获作业高度及牵引需求,设计高度可调的割刀刀架和履带式底盘,对履带式行走装置的行走速度、接地比压、最大牵引力等相关数据进行计算,明确联合收获机工作机理,确定影响打叶切缨和切根收获作业合格率的主要参数,并基于正交试验对整机进行参数优化。确定最佳工作参数为:切根刀具入土角5°,刀具滑切角40°、打叶刀轴中心高度400 mm、打叶刀转速1500 r/min,行走速度0.5 m/s,其中,割刀入土角度对切根合格率影响最大,行走速度对打叶和切根作业的合格率影响较小,在最佳此参数下进行收获作业,打叶合格率和根切合格率分别为96.8%和91.2%,各项指标满足榨菜机械化收获的作业要求。

对农业机械工作部件滑切角的探讨

目前,对农业机械工作部件的“滑切角”的定义不一致,概念不统一,甚至出现错误.本文通过对几种常用工作部件的滑切作用的运动和动力分析,对“滑切角”给出了概念清楚、合理统一的定义.并根据工作部件的运动性质对“滑切角”进行了分类.为农业机械的教学、科研和设计工作提供了方便.

玉米根茬铲切刀具的滑切刃曲线优化设计

为获得具有优良切割性能的刀具刃口曲线,采用理论建模和铲切试验相结合的方法,研究了玉米根茬铲切的过程。通过建立玉米根茬切割过程的动力学模型及能耗模型,揭示了最优滑切角与物料摩擦角之间的函数关系;根据玉米根体的结构特征将其划分为5区段,并由各区段物料的摩擦系数获取相应理论最优滑切角;根据切割刃与根茬切割位置的对应关系,设计出具有多级滑切角的刃口形式,并与具有固定滑切角的刃口实施了对比铲切试验。试验表明:多级滑切刃刀具的铲切性能最佳,铲切功耗为14.2J。

反转旋耕刀滑切角分析与计算

对反转旋耕刀滑切角的分析与计算表明 :反转旋耕刀滑切角的意义及方程与正转旋耕刀相同 ,可以按照统一的方法描述旋耕刀滑切角的特性 ,并计算其大小。由于工作范围不同 ,反转旋耕刀滑切角是从大逐渐减小的 ,其变化规律与正转旋耕刀不同。如果反旋刀入土时不能满足滑切要求 ,则在整个切土过程中都不满足滑切要求。在切土阶段 ,反转旋耕刀的动态滑切角大于正转旋耕刀 ,但由于反转旋耕切草类似于无支承切割以及反旋刀抛土性能差等特点 。

拨禾链式油葵割台静态滑切角恒定切割器设计与试验

针对油葵缺乏适用切割器的问题,设计了拨禾链式油葵割台切割器。在阐述拨禾链式油葵割台切割器结构和工作原理的基础上,对滑切角恒定刀刃进行设计,确定了影响切割性能的关键结构与工作参数。对切割过程中植株受力和植株滑切过程功耗进行分析,确定了滑切角的选用范围;对割刀运动轨迹进行分析,明确了割刀转速范围;对植株几何切割位置进行分析,推导得出割刀安装位置范围。通过单因素试验得出,在滑切角为50°~70°、割刀转速为750~1050 r/min、相对位置为100~300 mm范围内时,切割器功耗低、落粒损失率小。通过二次正交旋转试验,构建了转速、滑切角、相对位置与功耗、落粒损失率的回归方程,优化得出较优作业参数为:滑切角61°、转速750 r/min、相对位置180 mm,此时对应功耗最小值为64.08 W,落粒损失率最小值为1.24%。为了验证该参数组合的准确性,进行了台架试验,结果表明,实际切割功耗为66.12 W,实际落粒损失率为1.28%,与预测值的误差在5%以内,该切割器满足油葵低损失切割要求。

斜置旋耕刀滑切角及其方程

分析了斜置旋耕刀滑切角并指出 :斜置时旋耕刀的静态滑切角与正置时相同 ;斜置旋耕刀侧切刃动态滑切角是速度矢量与刃口曲线法平面之间的夹角 ,侧切刃的动态和静态滑切角之间不存在相差Δτ的关系。推导了斜置旋耕刀滑切角方程 ,可知正置旋耕是斜置旋耕的特例。计算表明 :斜置旋耕刀正切刃的动态滑切角小于正置 ,侧切刃动态滑切角的大小介于正置之间、变化范围小于正置的 ;不论正切刃还是侧切刃 。

滑切型自激振动减阻深松装置设计与试验

针对长江中下游地区黏重土壤深松作业阻力大的问题,基于滑切和自激振动减阻的原理,设计了滑切型自激振动深松装置。对滑切型铲柄的滑切角及刃口角进行了分析及参数设计,通过有限元分析,表明铲柄强度符合设计要求,自激振动弹簧采用内外双弹簧以减小自激振动装置的结构尺寸。土槽对比试验表明,固定连接方式滑切型深松铲在各速度下相对于传统弧形深松铲减阻7. 79%～8. 81%,自激振动连接方式滑切型深松铲在各速度下相对于传统弧形深松铲减阻15. 45%～20. 05%。田间性能试验表明,深松后各深度下土壤坚实度下降显著,0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm深度下土壤坚实度分别减小78. 18%、56. 08%和62. 72%;深松后各深度下土壤容重下降14. 66%～20. 81%,土壤含水率在0～10 cm略有下降,在10～20 cm和20～30 cm略有上升;土壤扰动系数均值为60. 8%,土壤蓬松度均值为11. 9%;深松深度及其稳定性系数符合行业标准,滑切型自激振动深松装置作业质量总体满足作业要求。

旋耕刀滑切角及滑切角方程的研究

详细论述了旋耕刀滑切角及各种滑切角之间的关系,推导了正刃动态滑切角方程,变换该方程的参数,可以得到其它滑切角方程,从而把各种滑切角统一在同一个方程中。

原茬地种床整备侧向滑切清秸刀齿设计与试验

为探索原茬地播种机种床整备侧向滑切清秸刀齿对机具作业过程中秸秆缠绕度、振动强度、功率消耗和覆秸均匀度的影响,在阐述侧向清秸装置结构和工作原理基础上,对侧向滑切清秸刀齿结构及滑切面工作曲线进行了设计,确定了影响刀齿工作性能的关键结构与工作参数。应用四因素三水平正交试验方法,选取初始半径、起始滑切角、刀轴角速度和机具作业速度为影响因素,以秸秆缠绕度、振动强度、当量功耗和覆秸均匀度为评价指标,对影响机具作业性能的刀齿结构和工作参数组合进行优化分析。结果表明:在初始半径200mm、起始滑切角30°、刀轴角速度42rad/s、机具作业速度7.2km/h条件下,无秸秆缠绕,振动强度为159m/s^2,当量功耗为4.9kW,覆秸均匀度为0.075。对比试验表明,优化后刀齿组合振动强度降低了46.5%,当量功耗降低了29.7%,工作过程中未出现机具堵塞现象。

纤维基地膜侧开式滑切破膜播种单体设计与试验

针对秸秆纤维基地膜覆膜播种时膜孔尺寸大、形状不规则、播种质量差等问题,设计了一种侧开式滑切破膜精量播种单体,通过对其作业过程的理论分析确定了破膜成穴器、强开凸轮和播种单体的结构和作业参数,建立了膜孔长度数学模型,明晰了相关因素与膜孔尺寸互作规律,确定了影响装置工作性能的主要参数及其取值范围。采用四因素五水平二次回归正交旋转中心组合试验方法,以作业速度、压膜弹簧刚度、破膜刀楔角、破膜刀开启相位角为试验因素,膜孔长度合格率、粒距合格指数、播种深度合格率为评价指标实施田间试验,应用Design-Expert 8.0.6.1软件进行试验数据处理,结果表明:各因素对膜孔长度合格率影响由大到小依次为破膜刀楔角、作业速度、破膜刀开启相位角、压膜弹簧刚度;各因素对粒距合格指数影响由大到小依次为作业速度、破膜刀开启相位角、破膜刀楔角、压膜弹簧刚度;各因素对播种深度合格率影响由大到小依次为作业速度、破膜刀开启相位角、破膜刀楔角、压膜弹簧刚度。当作业速度为1.6~3.4 km/h,压膜弹簧刚度为2 N/mm,破膜刀楔角为30°,破膜刀开启相位角为-2.4°~1.8°时,膜孔长度合格率大于90%,粒距合格指数大于90%,播种深度合格率大于85%。

凸圆滑切式减阻深松铲尖设计与试验

针对深松作业阻力大、功耗高的问题,基于滑切理论设计了1种具有凸圆弧形滑切刃的深松铲尖,建立了深松作业过程中,铲尖上表面滑切刃与土壤的切削模型,分析了刀片受力情况,并依据滑切产生因素,推导出刀片刃口曲线表达式。田间试验表明:拖拉机前进速度为4.1 km/h,深松铲耕作深度为250 mm时,凸圆弧形滑切刃深松铲牵引阻力较国标深松铲的牵引阻力平均下降12.08%,达到了降低深松作业阻力的目的。

往复式灌木切割器滑切角对灌木切割的影响

为了解往复式灌木切割器的滑切角对切割力的影响,在自制的往复式单刀切割试验台上,通过改变滑切角角度研究了滑切角与灌木最大切割力的关系,以及刀刃角和曲柄转速对滑切过程的影响。结果表明:1)往复式灌木切割器的滑切角适用范围为0°～10°。2)当滑切角较小时(≤10°),增大刀刃角有利于滑切过程并降低最大切割力。3)当滑切角较小时(≤10°),增大曲柄转速能抑制灌木茎秆的外滑,进而降低最大切割力;若滑切角过大(≥15°),则抑制效果不明显,不能降低最大切割力。

水稻秸秆整株还田埋草弯刀滑切角与安装角分析

针对1ZT-210型水稻茎秆整株还田机的埋草弯刀,介绍了其滑切角以及安装角,讨论了动态滑切角的影响因素;同时,分析了安装角对滑切角的影响,建立了数学模型。最后,提出了刀盘的设计改进方案,为整机优化设计提供了理论依据。

自走式不分行青饲机切割器滑切角分析与计算

在对切割器进行动力学分析的基础上,给出了青饲机切割器动态切割角的定义和计算公式;详细分析了机器以不同作业速度行走时,切割器旋转1周过程中动态滑切角的变化规律,可按照统一方法描述滑切角的特性。同时,做出了动态滑切角增减量的函数曲线,该函数曲线对青饲机切割器的研究设计有重要意义,可直观看出滑切角的变化趋势,即青饲机作业速度越大,动态滑切角的变化幅度也越大。

滑切试验台的设计制作及试验

阐述了试验台的总体设计思想和试验台的构造、结构参数、工作原理.试验结果表明:在切断同样断面作物茎秆条件下:⑴滑切速度不变,法向力增加时,滑切距离与其成反比,滑切阻力和功率与其成反比,增加率基本相同;⑵法向力不变,改变滑切速度时,滑切距离、阻力和功率成正比增加,但增加比率不同.

圆盘式切碎器动刀片等滑切角刀刃曲线的研究

通过对圆盘式铡草机切碎器工作过程分析,利用MATLANB软件编程,推导出了动刀片等滑切角刀刃的曲线方程,得出不同的刀刃等滑切角曲线。同时利用Solid3000三维软件基于样机9Z-480型铡草机圆盘式切碎器进行仿真,通过正交试验及对比分析,得出最优参数组合方案和影响试验指标的显著因素,为切碎器优化设计提供参考数据。

盘刀式切碎器等滑切角刀刃曲线动刀片的虚拟设计及其性能分析

通过对盘式铡草机切碎器切割过程分析计算,可推导出等滑切角动刀刃曲线方程,即对数螺线方程。为了设计曲线更为准确,利用计算机软件MATLANB编程,得出不同角度的等滑切角曲线。同时利用Solid3000三维软件技术基于样机9Z-480型铡草机切碎器建模和仿真,使设计方案交流方便快捷,整体设计程序更具灵活性和高效性;缩短产品开发周期、设计成果更为真实可靠。同时通过正交试验及对比试验分析,得出最优方案组合及影响试验指标的显著因素,为后续优化设计提供参考数据。

水稻秸秆激荡滑切与撕裂两级切割粉碎装置设计与试验

针对东北稻区秸秆还田作业中存在的粉碎效果差、秸秆腐解速率慢的问题,提出了适合该区域秸秆翻埋还田秸秆粉碎状态,为5~10 cm撕裂状态。结合预达到粉碎后秸秆形态及现有机具使用情况,设计了具有激荡滑切和撕裂两个阶段并与联合收获机装配的秸秆粉碎装置,通过理论分析对粉碎过程关键参数进行了设计。单因素试验表明:秸秆含水率从69.77%减少到29.34%时,秸秆因受干物质含量和弯曲强度改变影响,秸秆粉碎长度合格率和破碎率分别下降6.44、9.55个百分点,抛撒幅宽有先增加后减少趋势;秸秆粉碎长度合格率和破碎率随收获速度增加有较大幅度降低,抛撒幅宽减少0.22 m;粉碎刀轴转速从2100 r/min提高至2850 r/min时,秸秆粉碎长度合格率和破碎率都有显著提高,抛撒幅宽也有较大幅度增加;两级定刀直线间隔变大,秸秆粉碎长度合格率和破碎率有小幅度增加,抛撒幅宽减小0.11 m。正交试验表明:秸秆粉碎长度合格率和破碎率受收获速度和粉碎刀轴转速影响规律基本一致,收获速度和粉碎刀轴转速对秸秆粉碎长度合格率和破碎率影响更显著(P<0.05);粉碎刀轴转速和两级定刀直线间隔对抛撒幅宽影响较显著(P<0.05)。设计的装置对东北稻区秸秆还田关键技术问题具有重要意义和应用价值。