马铃薯碎土整地联合作业机设计与试验

针对东北地区整地作业中,结块多、土壤残茬严重、犁底层加厚等问题,根据我国现有的东方红-75/802型拖拉机的动力条件,设计了一种适用于马铃薯田的驱动式碎土整地联合作业机。该机是根据国外先进的土壤保护耕作法,结合东北地区土壤情况和马铃薯田整地要求设计的一种机具。本文阐述了机器整体结构及工作原理,设计了碎土辊,分析了碎土辊运动过程、碎土辊工作过程中楔形齿所受的阻力及碎土辊作业时所需功率,基于EDEM离散元仿真技术,建立了部件-土壤仿真模型,以土壤破碎率为试验指标,以碎土直齿末端倾角、碎土直齿边长和机组速度为试验因素进行仿真试验,在仿真基础上进行田间试验,试验结果表明,所设计的碎土整地联合作业机碎土率为98.45%、平均耕深为14.5 cm、机组速度为5.7 m/s、碎土辊消耗功率为19.24 kW,具有良好的作业效果,满足马铃薯田整地作业要求。

林业苗木移栽机碎土机构的设计与试验

在林业发展过程中,苗木移栽是一个重要的环节。为解决现有移栽机无法直接进行碎土作业和实际作业过程繁琐等问题,设计了一种带有碎土机构的一体式移栽机。通过对碎土机构进行运动学分析,使用ADAMS仿真得出不同速度比下标记点处的轨迹和总位移曲线图,确定了当速度比λ=9时碎土机构的碎土率较高、碎土性能较好,更符合实际要求。采用ANSYS对碎土机构进行强度分析和疲劳寿命分析,得到了碎土机构的最大应力、最大位移变形、最大疲劳寿命和安全系数,经分析其各项参数均符合使用要求。试验测试表明:当移栽机前进速度v_(0)=1.5m/s、刀轴转速n=429.7r/min时,一体式移栽机的碎土率均值为88.46%,满足实际作业要求。

一种水田碎土压茬振捣式提浆机的设计与试验

传统水田耕整地过程需要进行旋耕、泡田、搅浆作业,待一段时间土壤浆层沉淀后才可以进行插秧作业。这种耕作方式既浪费大量的水资源,又因多次重复进地作业浪费了大量的农机资源,消耗了大量的宝贵农时。为了解决以上问题,设计了一种水田碎土压茬振捣式提浆机,以配置在机器前端的碎土辊总成或打浆刀总成实现水田的碎土压茬作业,以配置在机器后端的液压马达系统带动振捣提浆装置实现水田振捣提浆作业,可以一次性完成碎土、根茬压埋、土层起浆和浆层创制等作业环节,耕作完成后满足水田插秧地况要求,可直接进行插秧作业。该机型仅需少量泡田水甚至“花达水”即可进行作业,能够一次性完成泡田后的全部水田整地过程,在大量节约灌溉用水的同时,减少了农机资源和其它人力物力资源的浪费,节约农时,事半功倍。

玉米免耕深松全层施肥精量播种机播前碎土镇压轮的研制

玉米免耕深松全层施肥精量播种机不仅可提高工作效率,而且节约了劳动力;但播种时由于深松存在大量的土块和作物残茬,易出现播深不一致、出苗不齐等问题。为此,针对玉米免耕深松全层施肥精量播种机播种时出现的产生大土块、种床不平、影响播深一致性、出苗率和产量等问题,介绍几种安装在深松铲后、开沟器之前的碎土镇压轮。依据玉米免耕深松全层施肥精量播种机工作时开沟铲开沟后的土壤情况(深松深度、宽度、地表情况等),确定了碎土镇压轮的主要参数;依据碎土镇压轮对地表的压强情况及碎土方式,运用Pro/E绘制出碎土镇压轮的三维图型。

基于ADAMS的二级弧形摆动式碎土机构碎土性能分析

针对现有浙贝母收获机具不匹配、贝土分离效果差等问题,提出一种适合浙贝母机械化收获的二级弧形摆动式碎土机构设想,并对其碎土性能进行理论分析,得出该机构对浙贝母表层土壤有更好的破碎效果和对浙贝母更小的摩擦力。利用ADAMS软件,对影响浙贝母所受碰撞切向力大小的一些因素进行仿真分析,排除无影响因素,对剩余因素进行二次正交旋转组合试验,对试验结果进行方差分析,明确影响碎土性能因素的主次关系:辊面高度差、浙贝母下滑位置、转轴偏差角。根据分析计算结果得知上下两辊面与地面间夹角为12°时,所有浙贝母均可顺利下滑,且其在辊面上的运动时间最长,分土效果最好;.在保证浙贝母不破裂损伤的前提下,该机构可破碎最大厚度为19.4mm的土壤。为浙贝母收获机械及碎土机构的研究设计提供理论参考和数据支持。

驱动式马铃薯中耕机关键部件设计与碎土效果试验

针对传统锄铲式中耕机在粘重土壤作业中碎土率低、碎土后土壤粒径较大等问题,对驱动式马铃薯中耕机的关键部件进行了设计,通过对整体结构和工作原理的阐述,对由碎土刀与刀盘组成的耕作部件进行参数设计与运动学分析,并对碎土刀切削土壤过程的剪切应力进行理论分析,运用Matlab确定了影响剪切应力的因素参数范围。以碎土刀刀轴转速、前进速度、耕深、碎土刀折弯角和刃口长度为因素,以碎土率为指标进行了试验台试验,并进行了正交回归方差分析。试验结果表明:在刀轴转速为275 r/min、前进速度为0.75 m/s、耕深为0.18 m、碎土刀折弯角为150°、刃口长度为0.07 m时,耕作后土壤碎土率为93.8%。试验确定了碎土刀的最优结构参数,所设计的碎土刀能增强碎土效果,关键部件的设计满足马铃薯中耕作业耕深、碎土要求。该研究基本解决了中耕过程中碎土率低、碎土后土壤粒径较大等问题,作业效果更加明显,为马铃薯中耕机的设计改进与优化提供了理论支撑和技术参考。

深松旋耕碎土联合整地机设计与试验

为减少耕作阻力、改善土壤耕层结构、提高碎土率,该文对联合整地机的深松部件、碎土机构进行设计,设计了入土角度可控的自激振动深松铲,并建立了自激振动深松铲的运动学模型和力学模型,确定弹簧行程为15mm、负载为7 500～15 000 N,并确定了弹簧的结构参数。设计了具有二次碎土功能的笼状碎土辊,并依据农艺要求确定了其结构参数。通过室内土槽试验,验证了自激振动深松铲的减阻效果和耕作质量,并对整机的作业质量进行了田间测试。土槽试验结果表明:与对照相比,自激振动深松铲平均减阻9.22%,土壤蓬松度和土壤扰动系数分别为26.16%和77.21%,减阻效果明显,作业效果较好。田间试验结果表明:联合整地机的深松深度稳定系数、旋耕深度稳定系数、地表平整度和植被覆盖率分别为94.92%、92.50%、1.17 cm和93.36%;笼状碎土辊在整个试验过程中未出现土壤粘附和拥堵现象,碎土率为84.18%,加装普通齿状碎土辊机具的碎土率为71.41%,笼状碎土辊的碎土率提高了12.77个百分点,碎土效果明显改善。深松旋耕碎土联合整地机减阻效果明显、整地质量好,可有效改善土壤的耕层结构,降低土壤容重,提高蓄水保墒能力。

保护性耕作破茬碎土刀设计与试验

针对深松作业时残留土块较大、破茬作业中机组载重过大等问题,设计了与深松铲互作效应的破茬碎土刀。结合机构互作效应时的运动学分析及深松铲的田间试验,确定破茬碎土刀刃口曲线与地面夹角为10°~70°,破茬碎土刀最小半径为180mm,中间半径为215mm,最大半径为235mm,深松铲与破茬碎土刀的最小间隙为20mm,并运用离散元仿真试验为机构配合设计的合理性提供依据。田间性能试验表明,互作效应装置与参照指标相比,破茬比率提高10.92%、碎土率提高6.04%、耗油量降低31.39%;田间对比试验表明,互作效应的破茬碎土刀比分离作用的破茬碎土刀、圆盘刀、缺口破茬刀,在相同工况下,平均破茬比率分别增加了3.53%、19.38%、8.86%;在不同工况下,比分离作用的圆盘刀,平均载质量降低20kg,破茬比率提高13.8%,耗油量减小7%,平均载质量降低40kg,破茬比率提高5.82%,耗油量减小21.82%,比分离作用的缺口破茬刀,平均载质量降低20kg,破茬比率提高4.5%,耗油量减小12.79%。因此与深松铲互作效应的破茬碎土刀,在降低载质量时性能较优。

清田整地机碎土辊耙齿有限元分析

利用有限元非线性分析法建立了清田整地机碎土辊耙齿的有限元模型,对碎土辊耙齿进行强度和刚度分析,预测了清田整地机工作时碎土辊耙齿构件的受力和变形。分析数据与试验数据对比表明,有限元分析与试验结果一致,有限元分析为耙齿设计提供了可靠依据。

圆盘扎辊式残膜回收机碎土性能分析及试验

为解决残膜回收时板结土壤与边膜粘结导致边膜回收率低的问题,根据圆盘开沟器的结构设计了一种圆盘扎辊式残膜回收机,通过分析碎土圆盘的工作原理和受力情况,建立了圆盘碎土时的力学模型。利用ANSYS Workbench软件对圆盘碎土过程进行有限元仿真分析,仿真分析表明:碎土过程中土壤的最大应力发生在土壤与圆盘的接触处;土壤所受的最大挤压应力随着圆盘倾角增大而增大,当圆盘碎土倾角为30°时,土壤所受最大挤压应力为817.56Pa。选取机具行进速度、圆盘半径和圆盘工作倾角为主要因素,对圆盘扎辊式残膜回收机碎土率及拾膜率进行田间正交试验,试验结果表明:圆盘工作倾角对拾膜率和碎土率影响显著;机具行进速度对拾膜率影响较显著;圆盘半径对拾膜率和碎土率影响不显著。

一种简易碎土筛土机的设计

介绍了一种简易碎土筛土机的设计与改进。基于CATIA对该机进行了三维实体建模,研制了样机,并针对样机试验中出现的土块回弹、土块堆积以及碎土率不高等问题进行了研究。对加料斗结构设计的改进,解决了土块回弹现象。加料斗下端与筛筒实现了平滑连接,从而使土块顺利进入破碎室。刀轴前端增加了螺旋推进刀片,在碎土的同时起到了螺旋推进的作用。通过对加料斗以及刀片的改进明显改善了土块回弹和堆积现象,提高了碎土率。利用ANSYS软件对刀轴进行了有限元分析,用以确定刀轴的结构设计与选材满足工作强度需求。

水泥改性土施工碎土工序预算定额编制研究

水泥改性土生产工艺有土料翻晒、碎土、改性土拌制、运输、碾压、削坡等工序，其中碎土工艺是针对膨胀土处理施工增加的特殊工艺，在国家颁布的水利工程定额中无此子目。通过对碎土工序人工、材料、机械的消耗量进行分析研究，确定碎土工序预算定额。根据定额成果，测算每方碎土单价在4～5元左右。本预算定额已经由南水北调中线干线工程建设管理局颁布实施。

圆盘碎土起膜装置仿真分析与试验

介绍圆盘碎土起膜装置的研究意义,分析圆盘碎土装置的工作原理及特点,建立圆盘碎土的力学模型。采用ANSYS软件进行运动仿真分析,得到圆盘破土后圆盘及土壤的三向应变云图,分析结果显示Y方向上土壤变形量最大,最大值为57.66mm。为验证理论分析和仿真的正确性进行正交试验,得出圆盘半径因素与工作倾角因素对碎土效果和边膜带出率有显著影响,试验结果为边膜回收装置的设计及研究奠定基础。

土块处理机的碎土机理研究

本文在分析了土块处理机结构特点的基础上,阐述了其碎土机理。基于显式动力分析软件Ansys/Ls-Dyna,构造了刀片-土块在Ls-Dyna K文件中的本构模型,模拟土块在破碎机中的碰撞破碎过程,找出了最佳的进料斗倾斜角42°,同时在水稻盘育秧用土处理机上进行了碎土实验,得出α为38～42°时土块破碎效果最好,这为该机的改进提供了有力的理论依据。

清田整地机械起膜和碎土装置的运动仿真--基于PRO／E软件

清田整地机械是在作物播种和转移之前,为使表土保持符合农业要求状态而进行的一系列土壤耕作的机械,其目的是为了形成良好的土壤耕层构造和表面状态,协调土壤中水、肥、气、热等因素,为播种、作物生长以及田间管理提供合适的基础条件。由此可见,清田整地机械的设计尤为关键。为此,介绍了一种基于Pro/E的新型清田整地机械起膜和碎土装置的三维实体模型的建立,并对起膜和碎土装置进行仿真分析、速度与位置分析,从而实现优化设计。

合墒碎土机的设计与试验研究

针对耕整机具作业后,土垡间存在很多较大的孔隙,土壤的松碎程度与地表的平整度还不能满足播种和栽植的要求,达不到待播状态。设计了一种牵引式合墒碎土机,阐述了其总体结构,研究了对称分布的球面圆盘式合墒机构,分析其运动特性,并以作业速度、合墒盘直径和合墒盘偏角为影响因素对其工作性能进行正交试验研究。田间试验结果表明:作业速度为12 km·h^(-1),合墒盘直径为460 mm,合墒盘偏角为18°时,得到较优工作参数,即平整度标准差为0.442 cm,地表10 cm内碎土率为90.81%,满足深耕浅覆、镇压保墒、集雨抗旱等农艺要求。

1ZS-150型旱直播水稻田碎土与清洁平地联合作业机的设计

现有的水田耕整机械完成水田的旱耕整地作业后,土壤状况均难以较好地满足水稻旱直播土地条件的要求。结合当前水稻旱直播作业的实际耕作需求,设计一种旱直播水稻田碎土与清洁平地联合作业机,达到土壤细碎、土地表面平整度好、土壤清洁度高、可有效清除播种层土壤内的秸秆及杂草、满足水稻旱直播作业要求的目的。

流固耦合作用下水田刀切割碎土的数值模拟与试验

为研究水田刀片对泥土的切割破碎效果,建立水田刀及泥浆槽的三维模型并进行网格划分,采用滑移网格描述刀片旋转、水田泥土和空气两相流耦合作用下进行数值模拟,对水田刀片切割碎土的作业过程进行仿真,并对切割后泥浆的平均飞溅速度进行研究和分析,最后随机抽取水田中5个位置的泥浆样本进行试验验证,结果表明水田土壤混合物经切割破碎作业后的泥浆密度、粘度和屈服强度基本能保持稳定,而其标准差则由切割破碎前的291.1、0.03、1.19变为55.4、0.008、0.18,说明由不同比重的泥土、杂质和泥水土壤混合物被切割破碎后能够有效均匀混合成泥浆,从而用于田间育秧。

小型碎土机的设计

为解决水田育苗过程中碎土劳动强度大、效率低的问题,设计研制了工厂化育苗生产线配套机具——小型碎土机。介绍碎土机的基本结构及工作原理,着重阐述关键部件的设计和使用Solid Works建模方法。试验结果表明:该机结构紧凑、运行平稳、工作效率高、作业质量好,可促进工厂化育苗技术的快速发展。

碎土机刀片碎土过程仿真与分析

良好的苗土是实现水稻高产的必备条件,为了改善苗土碎土质量,提高碎土机碎土效率,降低碎土机能耗和刀片的磨损,提出一种新的碎土机刀具部件模型,并利用离散元软件EDEM对碎土机的碎土过程进行模拟,计算破碎过程中新旧刀片受到的阻力和能量的损耗。结果表明,新型刀片以25°的切削前角,5°的切削后角对土壤进行切削时,受到的法向力和总阻力都远小于传统刀片受到的力;破碎相同质量的土壤,其能量损耗远低于传统刀片的能量损耗;并且新型刀片对土壤施加垂直于前刀面的力,推动土块沿此方向运动,实际破碎过程中将土壤击飞并与筒壁碰撞破碎,提高了破碎率。研究结果可为碎土机、碎土筛土机的设计、计算、改进等提供指导。