短纹杆-板齿与钉齿脱粒滚筒的脱粒对比试验研究

目前所使用的全喂入式水稻联合收割机的脱粒装置大多采用轴流式钉齿滚筒,其功耗较大,籽粒的破损率较高,脱出的茎秆较碎,脱出混合物中杂余含量高,使得后续的清选负荷增加。为了降低功耗,减轻清选负荷,提高联合收割机的工作效率,试制了一种新型脱粒滚筒——短纹杆-板齿脱粒滚筒,并与钉齿脱粒滚筒进行了脱粒对比台架试验。试验结果表明,相对钉齿脱粒滚筒而言,短纹杆-板齿脱粒滚筒在脱粒水稻时功耗低,脱出混合物杂余含量少,能有效的减轻清选负荷。

钉齿式轴流装置脱粒过程高速摄像分析

以自行研制的钉齿式轴流脱粒与分离装置为研究对象,借助高速摄像设备对脱分空间内稻谷的整体运动过程、断穗的运动和脱粒过程以及自由籽粒的运动过程进行了在线拍摄。通过高速摄像图像慢放分析得出:稻谷进入脱分空间后,错综复杂地交织在一起,在旋转钉齿和导向板的共同作用下,稻谷流沿滚筒轴向螺旋向前涌动断穗的运动轨迹是抛物线,其运动不平稳,速度容易出现波动。单个自由籽粒在无外界干扰时近似作匀速直线运动,运动方向与滚筒轴线方向呈。脱分空间内一定夹角。

旋耕钉齿式耕层残膜回收机起膜部件动力学分析

为了解决旋耕钉齿式耕层残膜回收机钉齿起膜部件在工作过程中的受振动影响,研究了钉齿的最小固定频率;避免共振现象的发生;探究了钉齿在土壤工作中的变形和应力分布,为钉齿的优化提供依据。采用Pro/E和ANSYS等软件利用有限元仿真分析方法 ,对钉齿进行模态分析和瞬态动力学分析,得到了钉齿的最小固定频率为278.59Hz、钉齿的总变形为0.913 31mm、最大等效应力为183.53MPa、最大弹性应变为9.21×10-4、最大安全系数为15。通过数据得出钉齿工作时不会发生共振现象,并且钉齿能够满足使用要求。

钉齿滚筒式残膜回收机关键部件的设计与研究

地膜覆盖技术的广泛推广与应用极大地促进了我国农业现代化的发展,但残留在土地中的地膜在自然条件下极难降解,给农业可持续发展带来巨大危害。为此,针对目前残膜回收机回收率难以达标的问题,设计了一种钉齿式残膜回收机,介绍了残膜回收机的总体结构参数及工作原理,重点对钉齿滚筒进行运动学分析,推导得出钉齿滚筒的运动学方程及不漏捡残膜所满足的参数条件。同时,运用ADAMS对钉齿滚筒的钉齿运动轨迹仿真,得出了滚筒转速、机具行进速度及钉齿周向相邻角度对残膜回收机工作效果的影响。

钉齿间距对单轴流脱粒与分离装置性能影响的试验研究

利用自行研制的试验台,进行了钉齿间距对单轴流脱粒与分离装置脱粒性能影响的试验研究,得出了钉齿间距变化对功耗、断穗率、含杂率、糙米率、茎秆破碎程度以及损失率等性能指标的影响规律,确定钉齿间距的合理取值为16 cm,为该装置的进一步研究提供理论依据。

钉齿式轴流装置脱粒与分离性能试验研究

针对目前水稻轴流联合收获机脱粒分离装置工作时功率消耗大、脱出物含杂率高、增加清选工作负荷等实际问题,自行研制了一种钉齿式轴流装置,并进行了水稻脱粒分离试验。分别建立了喂入量、滚筒转速和凹板间隙与功耗、含杂率、断穗率、总损失率4个性能评价指标的数学模型;得出了影响性能评价指标的因素主次顺序;借助Matlab软件进行了多目标优化,得到了该装置的最佳工作参数组合:喂入量2kg/s,滚筒转速600r/min,凹板间隙30mm,并进行了验证试验。由此为我国水稻联合收获机的研发和传统机型改造提供了理论依据。

钉齿式轴流脱粒与分离装置脱出物沿轴向分布规律的试验研究

利用自行研制的试验台,对钉齿式轴流脱粒与分离装置进行脱出物沿轴向分布规律的试验研究,为该装置的进一步研究提供理论依据。

单滚筒钉齿式玉米脱粒机的研制

为了减少操作者的劳动强度,降低未脱净率和破碎率,从脱粒机局部构件到整机设计,从结构优化到性能分析,通过对主要部件进行计算、校核、仿真、调试,对单滚筒玉米脱粒机进行了设计和制造。脱粒机增加了动力装置和吹风装置,并且对脱粒滚筒进行了改进和优化,优化后的单滚筒玉米脱粒机脱粒效果良好。

钉齿滚筒式脱粒装置的设计

为提高脱粒装置的适用性,设计一款结构简单、体积小、质量轻、造价低、性能稳定可靠的钉齿滚筒式脱粒装置。介绍脱粒装置的总体设计思路及工作原理,探讨滚筒的钉齿排列、长度及直径确定,为脱粒装置的研制应用提供参考。

钉齿式轴流装置脱出物下落过程的高速摄像分析

利用自行研制的钉齿式轴流脱粒与分离装置,并借助高速摄像设备对装置脱出物下落过程进行了在线拍摄。通过对高速摄像图像慢放分析得出:脱出物通过凹板排出装置后,在惯性力、离心力和重力等的相互作用下,做加速向下的曲线运动。其中,籽粒的运动规律相对较好,下落过程中多数籽粒的运动轨迹为抛物线;而短茎秆下落时因易受碰撞和气流等外界因素的影响,其运动不稳定且速度波动大,下落过程中多数短茎秆的运动轨迹为不规则的曲线。

钉齿式玉米秸秆饲草化装置的设计与试验分析

玉米是东北地区主要农作物之一。近年来,收获后残留下的秸秆如何合理地处理已成为难题。针对这一问题,本文设计一种专用型玉米秸秆饲草化装置,对玉米秸秆进一步加工,制成易于农畜食用、吸收和消化的天然饲料。然后对设计出的饲草化装置进行田间试验,并对试验结果进行分析,合格率可达80%以上。

轴流式玉米脱粒装置钉齿元件优化与试验

为降低黄淮海地区高含水率玉米果穗脱粒时的破碎率,以轴流钉齿式玉米籽粒收获机的脱粒系统为基础,通过对钉齿工作过程理论分析,优化设计一种弧面钉齿;利用离散元软件(Engineering discrete element method,EDEM),分别对梯形钉齿与弧面钉齿与果穗接触时的受力进行分析,得到梯形钉齿和弧面钉齿与果穗接触时受到的切向力均值分别24. 47、20. 65 N,法向力均值分别为50. 93、45. 47 N。分别采用Q235钢、丁腈橡胶套和聚氨酯橡胶材料制作弧面钉齿,以滚筒转速、脱粒间隙、喂入量为变量进行单因素试验,试验材料为籽粒含水率为28%的郑单958。结果表明,当果穗喂入量为10 kg/s、脱粒间隙为55 mm、滚筒转速为300 r/min,采用丁腈橡胶套弧面钉齿和聚氨酯橡胶弧面钉齿脱粒时,破碎率较传统梯形钉齿下降20%,未脱净率不大于1. 02%。该研究可为解决高含水率情况下果穗脱粒装置的设计提供参考。

抛膜钉齿式残膜弧形起膜捡拾装置设计与田间模拟试验

现有残膜回收机起膜装置难以彻底刨出土壤耕层内残留的多年废弃地膜,致使地膜继续沉积,严重破坏土壤再生能力。针对现有起膜装置碎片回收率低、漏收率较高的问题,设计了一种弧形起膜捡拾装置配合抛膜弹齿式残膜回收机使用,该装置主要由输膜辊、喂入辊、U形喂入齿、起膜杆齿、弧形钉齿等组成。在阐述整体结构、具体工作原理及主要部件设计特点的基础上,通过理论计算确定主要工作部件的结构参数。对弧形起膜捡拾装置主要部件进行受力分析和运动机理分析,并建立了运动学模型,分析得出弧形钉齿运动轨迹为余摆线,根据总体机构的运动学模型和钉齿尖运动模型的对比计算,得出残膜不漏扎、不漏挑的条件。利用Comsol软件对主要工作部件进行多体动力学和多物理场田间模拟试验,追踪粒子轨迹,以平均颗粒流速、平均横向颗粒速度、质量流率及旋转轴总力矩为试验因变量进行正交仿真试验,试验结果表明最优参数组合为工作速度1.2 m·s^(-1)、入土深度35 mm、挑膜转速55 r·min^(-1)。该工作参数下试验结果分别为平均颗粒流速0.9738 m·s^(-1),平均横向颗粒速度0.0278 m·s^(-1),质量流率0.0091 kg·s^(-1),钉齿总力矩38.9576 N·m。

高含水率玉米橡胶复合钉齿制备与脱粒性能试验

为降低高含水率果穗脱粒过程中的籽粒破碎率和未脱净率,以满足玉米籽粒直收技术对脱粒装置要求,改进设计了橡胶层与碳钢层复合结构的脱粒钉齿,自制丁腈橡胶、天然橡胶和三元乙丙橡胶作为复合钉齿的外层结构材料,并完成复合钉齿加工。采用台架试验方法研究不同外层材料的复合钉齿对玉米果穗脱粒性能(籽粒破碎率和未脱净率)和自身抗磨损性能(破损损失质量和表层组织磨损)的影响,脱粒试验表明:籽粒含水率范围为29.7%~30.5%、果穗喂入量为8~12 kg/s时,丁腈橡胶、天然橡胶及三元乙丙橡胶复合钉齿和传统碳钢钉齿籽粒破碎率分别为4.85%~7.27%、3.77%~6.23%、2.92%~4.88%和6.90%~10.35%,未脱净率分别为0.41%~0.82%、0.35%~0.78%、0.30%~0.69%和0.24%~0.59%。磨损试验表明:由表层组织宏观磨损可见,丁腈橡胶层沟壑痕迹明显,且磨损破坏严重,三元乙丙橡胶层凹坑数量远少于天然橡胶层,两者均未导致破损失效;由SEM表层微观形貌可知,丁腈橡胶层裂纹缺陷数量最多,且组织不连续,天然橡胶层孔洞削弱组织间结合力,且易疲劳失效,三元乙丙橡胶层大部分组织相对完整连续,且具有较强抵抗外力作用。结果表明:在籽粒高含水率时,橡胶复合钉齿能显著提高玉米果穗脱粒性能,其中三元乙丙橡胶复合钉齿的脱粒与自身抗磨损的综合性能最佳,较传统碳钢钉齿籽粒破碎率降低了52.85%~57.68%,未脱净率与传统碳钢钉齿相近,能够满足玉米籽粒收获机脱粒质量评价技术规范要求。

钉齿式纵轴流花生摘果装置的设计与试验研究

针对我国目前花生联合收获中摘果效率低、破损率高及易堵塞的主要问题,结合现有的几种摘果方式,研制出一种钉齿式纵轴流花生摘果装置。钉齿式纵轴流花生摘果装置主要包括凹板筛、摘果滚筒上盖、导流板、锥形喂入挡板、摘果滚筒、固定在摘果滚筒上的喂入搅龙叶片、钉齿、固定钉齿的U型齿杆及1根中心轴贯穿整个摘果滚筒。同时,对主要机构的主要参数进行设计,研制出了钉齿式纵轴流花生摘果装置的试验平台,并采用BBD试验设计的相关方法进行了试验研究,经分析得出结论。试验验证表明:其各项摘果指标均达到相关要求,该研究结果对花生联合收获机的摘果装置的研究和发展具有一定的借鉴与参考价值。

钉齿式切流脱粒分离装置的性能试验

以一种钉齿脱粒元件为试验对象,以喂入量、滚筒转速和脱粒间隙为因素,以籽粒脱净率为评价指标进行正交试验。试验结果表明:对籽粒脱净率的影响程度为喂入量>滚筒转速>脱粒间隙;最佳工作参数为喂入量5.5 kg/s,滚筒转速950 r/min,脱粒间隙20 mm(入口)和15 mm(出口)。

钉齿式马铃薯残膜复合收获机的设计和试验研究

为解决垄作马铃薯收获和残膜回收问题,研制出一种用于马铃薯收获和残膜回收的复合收获机,由挖掘铲、运送装置和收膜装置组成,并对关键装置进行了参数设计和分析。挖掘铲采用振动装置,有效的解决了壅土现象的发生和对马铃薯的挖掘效率;机具采用钉齿挑膜原理,利用残膜自身的重力集膜箱中,不需要专门的卸膜装置,方便快捷。田间试验表明:复合收获机的残膜捡拾率为90. 3%,伤薯率为4. 72%,满足马铃薯收获机和残地膜回收机的技术要求。

钉齿滚筒式残膜回收装置捡膜部件的设计与有限元分析

对钉齿滚筒式残膜回收装置的钉齿捡膜部件进行设计,并对钉齿运动轨迹进行分析,获得捡膜部件能够连续作业的条件。运用三维建模软件SolidWorks建立钉齿的三维模型,并采用有限元分析软件ANSYS对其进行模态分析和瞬间动力学分析。模态分析结果显示:钉齿的最小固有频率为206.57Hz,并得到钉齿的前6阶模态振型图,为避开共振区及结构优化设计提供理论依据。瞬间动力学分析结果显示:钉齿的总变形量为0.02761 mm,最大等效应力为17.354MPa,钉齿的最大弹性模量为8.31×10^(-5)mm,并得到钉齿作业时易发生应力集中的部位,为钉齿的改进提供了理论参考。

钉齿式残膜捡拾机构运动仿真分析及性能试验

由于钉齿式残膜捡拾机构是被动式的动力驱动,且钉齿的运动受滚筒等多个动参考系的影响,造成钉齿运动过程的理论计算难度大、分析依据不足等问题。通过开展钉齿式残膜捡拾机构工作原理和动力学的分析,应用ADAMS完成运动学分析,获得钉齿相对地面的运动轨迹、齿尖的位移、速度变化曲线,完成样机的试制和田间试验。通过分析,钉齿式残膜捡拾机以5 km/h的速度作业时,滚筒转速为50.04 r/min,大于滚筒的临界转速44.61 r/min,且钉齿相对地面的轨迹为余摆线;钉齿入土时合速度的方向与垂直方向夹角为18.1°,出土时合速度的方向和垂直方向基本重合,有利于钉齿的扎入土壤及顺利挑膜,满足设计要求;相邻钉齿齿尖上的标记点MARKER_76和MARKER_77在入土、出土时捡拾区长分别为51.44和50.08 mm,同水平位置相邻余摆线间的距离为59.4 mm,大于最大捡拾区长51.44 mm。田间试验表明,钉齿式残膜捡拾机构的拾净率达71.7%,缠膜率为1.52%,满足耕层残膜捡拾作业的性能要求。该研究可为优化作业参数、研发相关装备提供参考。

板齿式与钉齿式玉米脱粒机的性能比较

针对我国玉米脱粒机的现状,通过研学国外先进技术,改进设计了板齿式脱粒机,并在国内的种子加工企业得到了大量的应用。为此,介绍了采用打击原理的传统钉齿式玉米脱粒机与采用挤搓原理的板齿式玉米脱粒机的结构特点、工作原理和工作过程,对二者的主要技术性能进行了比较分析;从滚筒转速、脱净率、破碎率及功率耗用等几个方面论述了板齿式脱粒机优于钉齿式脱粒机的特点,指出板齿式脱粒机在国内将会逐步取代钉齿式脱粒机。