轻型马铃薯收获机分离升运装置设计与试验

针对西南丘陵山区马铃薯收获机械短缺、分离升运效果差等问题,设计了一种适宜丘陵山区黏重土壤的链式分离升运装置.通过对分离升运装置薯土分离过程中的力学、运动学、碰撞过程进行理论分析,确定了关键部件结构和工作参数.以机具前进速度、一级分离升运装置线速度、振动机构频率为试验因子,以明薯率、伤薯率作为试验评判标准进行田间试验,建立各评判标准与因子的回归数学模型,分析试验因子对试验评判标准的影响并进行参数优化.结果表明:机具前进速度为0.78 m/s、一级分离升运装置线速度为1.10 m/s、振动机构频率为4.50 Hz时,该收获机明薯率为98.4%,伤薯率为0.7%,理论值与试验值接近,满足马铃薯收获作业要求,优于国家行业标准.

马铃薯收获机扰动分离装置设计与试验

针对现有的小型马铃薯收获机筛面土块破碎效果不佳而影响分离效率和收获品质等问题,结合北方马铃薯主产区收获模式和常用杆条式分离装置,设计了一款马铃薯收获机扰动分离装置。在阐述总体结构及工作原理基础上,结合马铃薯的碰撞特性和土块的破碎过程分析,得到影响薯块损伤和土块破碎的主要因素为扰动深度、偏心轮转速和偏心距;通过EDEM-RecurDyn耦合构建仿真模型,单因素试验得到扰动杆数量最优为4,以扰动深度、偏心轮转速和偏心距为试验因素,以马铃薯碰撞力和土块破碎率为评价指标,运用Box-Behnken中心组合设计方法进行仿真试验,对试验结果进行方差分析,利用响应面分析了各交互因素对试验指标的影响规律,结合实际工况确定影响因素最佳取值。验证试验表明:当收获机分离筛运行速度为0.7 m/s、扰动深度为51.5 mm、偏心轮转速通过调速器设为2.3 r/s、偏心距为31 mm时,土块破碎率为60.7%,电子马铃薯采集的碰撞加速度峰值平均值为790.66 m/s~2,小于马铃薯临界损伤阈值。

两种丘陵山区马铃薯收获机对比试验与分析

为了对比履带自走式分拣型马铃薯收获机与传统拖拉机悬挂挖掘铲式马铃薯收获机的作业效率和作业成本,根据相关标准设计了对比试验。通过对比试验,在各项作业质量指标都满足标准要求的情况下,履带自走式分拣型马铃薯收获机的作业总成本达到了传统轮拖+挖掘铲式马铃薯收获方式的同等水平,但作业效率提高了6%,人工成本节约了16%。同时验证了履带自走式分拣型马铃薯收获机在典型丘陵山区作业模式下,具有节约人工成本和降低劳动强度的优势;试验发现产品设计方面可对前振动输送筛网的振动频率和强度、输送筛网间隙、发动机功率等参数进行优化调整,以便更好地适应丘陵山区的马铃薯收获作业。

马铃薯收获机辊组式薯土分离装置设计与试验

针对目前传统马铃薯收获机分离装置存在伤薯率高、去土率低以及分离装置结构形式单一且调节不便的问题,设计了一款由聚氨酯材料构成的左右螺旋对称式去土辊与可调节式光辊交替排列组合的马铃薯收获机辊组式输送分离装置。通过针对机体结构的动力学分析、薯土分离的耦合机理分析和去土过程马铃薯之间碰撞离散分析,确定了影响马铃薯收获机辊组式输送分离装置伤薯率和去土率的关键因素,并对其进行试验,以伤薯率和去土率为试验指标,以去土辊和光辊间距和转速、输送分离装置倾斜角为试验因素,根据正交试验结果建立数学回归模型并进行响应面分析和参数化分析,确定当去土辊与光辊间距为16.5 mm、去土辊转速为100 r/min、光辊转速为100 r/min、分离装置倾斜角为8°时,伤薯率为0.64%,去土率为97.1%。与传统马铃薯收获机分离装置相比,伤薯率下降0.12个百分点,去土率上升2.6个百分点,该装置能更好地满足输送分离要求。

TRIZ辅助马铃薯收获机薯土分离输送装置创新设计

针对马铃薯收获机薯土分离输送装置存在薯土分离不充分、伤薯率高等问题,应用TRIZ理论对薯土分离输送装置进行创新设计;基于系统功能分析识别薯土分离输送装置的功能缺陷,应用物场模型、技术矛盾、物理矛盾等TRIZ工具求解创新方案,设计一种具有双抖动单元和降运抖动筛面的薯土分离输送装置。基于输送筛面上薯土秧混合物的力学分析,确定筛面倾角范围为β≤32°;结合理论分析和生产实际确定一阶升运筛面倾角为20°、二阶升运筛面倾角为16°、降运抖动筛面倾角10°、抖动单元振幅为21 mm、分离筛杆条间距为50 mm、各阶筛面输送有效长度分别为450 mm、600 mm、1000 mm和100 mm。通过升运分离筛和降运分离筛抖动筛面的运动学分析对比,验证创新方案的合理性。

履带自走式分拣型马铃薯收获机设计与试验

丘陵山区和小地块是国内马铃薯的主要种植区域,针对这类地形的马铃薯机械化收获技术与装备匮乏的瓶颈问题,并结合马铃薯种植农艺和收获需求,采用自动对行挖掘-薯土分离-人工辅助捡拾相结合的马铃薯机械化单行收获方案,设计了一种履带自走式分拣型马铃薯收获机。该机主要由履带式底盘、自动对行挖掘装置、分离装置及分拣装置等关键部件组成,具有附着力大、高频低幅振动碎土、自动对行挖掘、人工辅助分拣和液压驱动模式等技术优势。在阐述总体结构及工作原理的基础上,结合马铃薯运动学模型和碰撞特性分析,确定了分离筛倾角为30°,分离筛末端与分拣筛始端之间的跌落高度为120 mm等关键部件的结构参数和运行参数。由于采用人工辅助分拣的集薯方式,减少了薯块跌落与翻滚次数,缩短了马铃薯的分离行程。田间试验结果表明:样机作业速度为1.0、1.2 km/h,分离筛运行速度分别为0.61、0.72 m/s,分拣筛运行速度分别为0.42、0.50 m/s时,生产率分别为0.10、0.12 hm^(2)/h;利用电子马铃薯采集的碰撞加速度平均值分别为51.02 g、51.85 g,碰撞加速度峰值均小于马铃薯临界损伤阈值,没有出现薯块漏捡和薯块表皮破损情况,收获效果良好,各项性能指标均满足相关标准的要求,研究可为马铃薯收获机分离分拣装袋工艺和马铃薯收获机的结构优化改进提供参考。

基于数字孪生的马铃薯收获期损伤监测系统

马铃薯是我国重要的主粮之一,在收获期因机械损伤造成的损失是影响其高质量收获的重要原因。目前,相关损伤机理已存在较多研究,但直接应用于收获场景的监测研究却鲜有提及。为此,通过制作马铃薯块茎的高仿真模型,采用传感器与数字孪生技术构建一个收获期马铃薯块茎的数字孪生系统。通过实时采集、传输马铃薯块茎模型在真实收获过程中承受的外力数据,以三维数字孪生体与数据看板形式直观地呈现马铃薯承受的冲击与碰撞,并进行表皮破损预警。研究表明,所提方法可应用于调整协助收获机械,减少各类磕碰冲击对马铃薯造成的损失,为农产品在收获阶段的损伤监测与数据采集提供了解决思路,为数字孪生技术在农产品收获阶段的应用提供了一个可行方案。

马铃薯收获机现状及发展趋势

随着我国马铃薯种植面积的不断增加,使得马铃薯收获环节劳动强度增大,同时由于农村劳动力的短缺,导致人工成本高昂,传统的马铃薯收获方式已经不能满足实际需求,对马铃薯机械化收获的需求变得越来越强烈。从国内外的马铃薯收获机发展现状入手,阐述了马铃薯机械收获的重要性,分析了收获机关键工作部件,并对马铃薯收获机的发展趋势进行了展望。

马铃薯收获机使用与保养的要点

马铃薯收获机的作业环境复杂,在使用时要遵守操作规范,从做好用机前的准备工作,选择合适的配套动力,合理设置作业参数,树立安全操作意识等方面着手,把握好使用和保养要点,有利于提升机具的使用效率,保证作业质量,对于推广马铃薯规模化种植模式,推动我国农业供给侧结构性改革具有重要意义。

马铃薯收获机应用现状与应用要点研究

我国是马铃薯种植大国,受土壤情况、气候条件、种植模式等因素的影响,马铃薯收获机应用和发展较为缓慢。针对现阶段马铃薯收获机应用过程中存在的问题,把握好机具类型选择、作业参数设置、机具维修保养过程中的要点,可有效提高机械化收获的净薯率,降低破损率,提升作业效率,保证产品品质。

MZPH-820型单行马铃薯收获机设计

针对现有小型马铃薯收获机作业过程中,行进阻力大、易于壅堵、伤薯率高,以及垄高适应性差等问题,设计了MZPH-820型单行马铃薯收获机。该机挖掘铲各铲片相互分离,间隙通畅;升运链导向撑链轮通过悬臂板支撑,承力通轴实现向上移动,作业时入土部件仅有挖掘铲及切土防漏圆盘,可有效防止秧茎缠绕及壅土;挖掘铲角度调节机构可实现挖掘铲与升运链导向撑链轮角度的同步调节,使挖掘铲铲面倾角在18°~30°内连续可调,便于不同土质条件下优化作业性能;导向限深轮及支撑行走轮二者高度的协调调整使得收获机能够满足100~400 mm垄高地块的作业要求,保证挖掘铲预设铲面倾角的实现,垄高适应性得到增强。宽行高垄地块的田间试验表明：MZPH-820型单行马铃薯收获机挖掘、输运顺畅,分离效果明显,纯小时生产率为0.10 hm2/h,伤薯率为0.3%,损失率为3.9%,性能达到技术规范要求。

4UX-550型马铃薯收获机悬挂机组机液耦合仿真

应用Pro/E软件建立了4UX-550型马铃薯收获机与东方红200P型拖拉机悬挂机构参数化模型,进行了拖拉机悬挂机构与马铃薯收获机装配。将装配模型导入ADAMS中,建立了液压提升回路系统模型,进行了机械系统与液压系统的耦合仿真。结果表明,液压力驱动悬挂机组提升工况下,上悬挂点垂直方向出现最大力的时间要比机械力驱动滞后0.080 s,下悬挂点滞后0.088 s;下降工况下,上悬挂点滞后0.056 s,下悬挂点滞后0.060 s。液压力驱动与机械力驱动上、下悬挂点的受力基本相同,液压缸缓冲力的波动范围为5.09～15.39 N。

4U-1A型马铃薯收获机的设计

针对我国马铃薯种植模式 ,在已获专利 (ZL 96 2 0 4 6 87.6 )基础上 ,设计了新一代马铃薯收获机机型。挖掘铲由二阶平面铲与铰接指状延伸铲复合而成。防堵弹齿拨送轮和横向振动筛与纵向输送链搭配 ,构成薯、土分离和侧向铺条机构。对核心部件、典型机构的设计和机理及试验效果进行了阐述和分析。

马铃薯收获机薯秧分离装置设计与试验

针对北方粘重土壤条件下马铃薯收获过程中薯秧分离效果不佳的问题,设计了一种在不杀秧情况下既适用于大型联合收获机也适用于分段式马铃薯收获机的薯秧分离装置。通过对该装置升运过程中薯秧的运动学分析和分离过程中的力学分析,建立了一种弹性力学模型,确定了影响薯秧分离效果的主要因素,得到影响薯秧分离性能的摘秧辊转速范围和摘秧辊与一级升运分离筛主驱动辊距离范围等工作参数。以摘秧辊转速、一级升运分离筛主驱动辊线速度、摘秧辊与一级升运分离筛主驱动辊距离为试验因素,以含杂率为试验指标,在未进行杀秧作业的条件下进行田间试验,试验结果表明:当摘秧辊与一级升运分离筛主驱动辊距离为2.5mm、摘秧辊转速为9.0r/s、一级升运分离筛主驱动辊线速度为1.6m/s时,含杂率为2.4%,优于国家行业标准。

马铃薯收获机现状与发展趋势

马铃薯为地下产物,且是块茎繁殖,其收获方式以挖掘为主。目前,我国马铃薯大多是以人工挖掘或半机械化收获。为了促进马铃薯收获机械化,从分析我国马铃薯收获机的发展过程入手,阐述了我国马铃薯收获机的主要类型和应用现状,并对其发展趋势做了展望;指出了应用马铃薯收获机可以大大提高收获效率,降低劳动强度,增产增收,减少损失,为我国马铃薯生产奠定良好的基础。

马铃薯收获机参数化造型与虚拟样机关键部件仿真

针对我国马铃薯收获机设计中存在的设计手段落后、设计效率低等问题,应用基于特征的参数化造型软件Inventor对马铃薯收获机零部件进行参数化造型,采用ADAMS机械仿真软件,对小型马铃薯收获机虚拟样机的关键部件振动筛进行运动仿真,阐明了基于ADAMS软件虚拟样机仿真的原理和过程,得出振动筛运动关键点的速度、加速度和位移曲线。通过曲线分析,得出符合设计要求的振动筛运动频率和振幅等参数。

马铃薯收获机主要问题机理分析及其对策

针对大中型及小型马铃薯收获机的结构特点,分别对其壅土、垄高适应性差以及伤薯和埋薯等常见主要问题的产生机理进行了分析,并从相关结构设计及工作参数设置方面提出了相应对策,以期对马铃薯收获机的设计和应用提供指导和帮助。

液压激振式马铃薯收获机挖掘装置的设计

在对振动速度变化成正弦曲线的挖掘铲进行运动学分析的基础上提出了振动挖掘铲的理想工作状态。应用动粘摩阻力模型对振动挖掘铲切入和提升阶段进行了动力学分析。在此基础上,以拖拉机液压输出作为动力源设计了一种液压激振式马铃薯收获机挖掘装置。应用SolidWorks和ADAMS软件建立了虚拟样机模型,在ADAMS中进行了虚拟试验。虚拟试验结果验证了设计的正确性,试验表明,设计的液压激振式马铃薯收获机挖掘装置具有振幅和频率调整方便的特点,在4～10 Hz范围内能较好的进行振动掘削,挖掘铲的平均牵引阻力为1.3～1.9 KN。

马铃薯收获机摆动筛与块茎运动仿真分析

针对我国现有马铃薯收获机摆动筛设计手段落后、设计效率低等问题,应用基于特征的参数化造型软件Inventor对摆动筛进行参数化造型,采用ADAMS机械仿真软件对收获机摆动筛的虚拟样机进行运动仿真;对摆动筛质心点运动的合成速度、加速度和位移曲线以及块茎质心点所受碰撞压力曲线进行分析。结果表明:当摆动筛摆动频率为5.5 Hz,摆幅为30 mm时,摆动筛质心点的速度v≤500 mm/s,加速度a为2.5 m/s2≤a≤20 m/s2,中、小块茎与筛面的碰撞压力分别为120和250 N,均小于损伤压力,且输送顺畅,伤薯率≤4%,满足设计要求。

基于ADAMS马铃薯收获机振动筛的运动特性分析

马铃薯收获机是马铃薯生产过程中一种非常重要的机械,但马铃薯收获机振动筛的运动规律复杂,经常发生伤薯问题。为此,以某型号马铃薯收获机多杆机构的振动筛为研究对象,利用Creo建立了振动筛的参数化模型,并利用ADAMS对振动筛的运动特性进行了分析。通过分析得到振动筛的振幅范围5.5~31.8mm略微超出了最佳范围10~30mm;速度范围105.5~535.2mm/s符合小于600mm/s的最佳要求;加速度范围0.7~18.7mm/s2,其最小值小于最佳取值范围2.5~20mm/s2的下界。利用ADAMS可以准确高效地得到振动筛的运动特性,为振动筛的优化设计提供了理论依据。