基于SolidWorks Simulation的圆捆机喂入辊设计与试验

喂入辊对圆捆机作业效率有重要影响。为提高喂入效率,设计一款3叶单排形式的喂入叉,喂入辊主体滚筒长度为1370 mm,滚筒上分布23个喂入叉,喂入叉工作直径为550 mm。为避免作业过程中,喂入辊因强度不足或模态相近引起共振等导致损坏,使用SolidWorks软件对圆捆机进行设计并建立三维模型,使用SolidWorks Simulation软件对喂入辊进行有限元静力学和模态分析。分析结果表明:喂入辊最大位移为2.77 mm,变形量仅为0.5%,最大应力为378 MPa,小于考虑安全系数后的材料许用应力;影响最大的一阶固有模态角频率为1117.3 rad/s,与工作转速角频率(16.75 rad/s)相差较大,喂入辊不会发生共振现象。田间试验过程表明:圆捆机进料顺畅、不堵塞、进料干净,圆捆机所压秸秆草捆密度为161.4 kg/m^(3),成捆率为99.6%,生产率为23 t/h,喂入辊无损坏,喂入辊设计合理可靠。

丘陵山地小型圆捆机自动缠网装置设计与试验

随着农业科技发展,农作物秸秆利用更加多元化,其需求量也随之增加。为解决丘陵山地小型圆捆机存在的草捆易散落、缠网层数不可调、自动化程度低等缺点,对圆捆机的缠网装置进行了模块化设计,包括送网机构、切网机构、检测机构以及控制电路的设计,对送网机构进行了力学分析,加工制造样机并完成试验验证。该装置通过检测机构检测运行参数,经控制器处理后向送网机构和切网机构发出相应的执行指令,从而实现了送网、缠网和切网的自动化作业,并实现了缠网层数可调。在缠网时,其摩擦限矩组件对丝网施加拉力,使丝网缠绕更加紧实,经力学分析得出丝网拉力大小取决于压紧弹簧弹力,可通过调节压紧弹簧改变丝网拉力大小,并提供了相应的调节方法。性能试验结果表明:该装置性能稳定,工作可靠,可对Φ500 mm×700 mm的干草捆进行自动缠网作业,丝网布满草捆侧面,无漏缠现象;在缠网层数为3层时,缠网成功率为95%,抗摔率为83.3%;在缠网层数为4层时,缠网成功率为100%,抗摔率为90%;在缠网层数为5层时,缠网成功率和草捆抗摔率均为100%。设计了一种丘陵山地小型圆捆机自动缠网装置,经试验验证,作业机性能稳定可靠,满足设计要求。在缠网层数为3层时,平地作业性价比最高,丘陵山地作业时,需根据作业坡度,调至4~5层。

钢辊外卷式圆捆打捆机设计与试验

设计了由传动系统、牵引装置、捡拾器、喂入机构、成捆室、捆绳机构、液压系统以及卸草器等组成的钢辊外卷式圆捆打捆机,简述了圆捆打捆机的工作原理以及关键部件的结构设计等。对圆捆打捆机的运动参数进行了设计计算,对喂入机构的运动轨迹进行了描述,分析了螺线型成捆室的特点。为检验圆捆打捆机的可靠性和适应性,在不同的作业环境和条件下进行了性能试验和生产考核,结果证明该机结构能够适应各种不同的作业环境。

秸秆圆捆机捆绳机构的参数优化与试验

针对我国中小型圆捆机收获的秸秆捆易于膨胀松散、甚至散捆的问题,设计了一种与钢辊式圆捆机相配套的捆绳机构。在秸秆捆力学特性测定及其膨胀变形影响因素分析的基础上,利用钢辊式圆捆机试验台,选取影响捆绳机构性能的导绳轮半径、链轮中心距圆捆机侧壁的安装距离、以及捆绳在秸秆捆端部缠绕的圈数作为试验因素,以秸秆捆膨胀率和捆绳消耗量为评价指标进行试验研究。结果表明:对秸秆捆膨胀率贡献率依次为安装距离、导绳轮半径、圈数;对捆绳消耗量贡献率依次为导绳轮半径、安装距离、圈数。当试验因素参数组合为圈数2圈、导绳轮半径70 mm、安装距离62 mm时,秸秆捆膨胀率为4.42%,捆绳消耗量为2.93 kg/t。研究结果可为圆捆机捆绳机构的研究和设计提供理论及技术依据。

完整稻秆卷压过程应力松弛试验

为深入研究完整稻秆在卷捆压缩过程中的流变特性,该文利用自制的钢辊式圆捆机卷压试验台进行了完整稻秆卷压过程应力松弛试验研究。选择稻秆含水率、草捆干物质质量、卷捆钢辊转速、稻秆喂入速度为试验因素,并以应力松弛时间和平衡弹性模量作为应力松弛特性评价指标,进行4因素5水平正交旋转组合试验。结果表明:完整稻秆卷压过程应力松弛模型可用1个Maxwell单元和1个弹簧并联组成的三元件方程表示;各因素对应力松弛时间贡献率排序依次为稻秆含水率、草捆干物质质量、稻秆喂入速度、卷捆钢辊转速;对平衡弹性模量贡献率排序依次为草捆干物质质量、稻秆含水率、稻秆喂入速度、卷捆钢辊转速;当稻秆含水率为65%、草捆干物质质量为17 kg、卷捆钢辊转速为257 r/min、稻秆喂入速度为1.6 kg/s时,应力松弛时间和平衡弹性模量可分别达最佳值17.08 s和4.01 k Pa。试验结果可为圆型打捆机对完整稻秆的卷压工艺优化及其压缩机理分析提供必要的理论与技术支持。

圆草捆自动缠网装置设计与试验

设计了一种圆草捆自动缠网装置,该装置采用凸轮机构作为传动和控制机构,使用摆动连杆机构作为凸轮从动件,对引网作业机构、缠网计数机构和切网作业机构进行控制,实现了对圆草捆缠网、记录缠网圈数和切网的自动作业。性能试验结果表明:该装置可对宽度为80～120 cm的干草捆或宽度为80～100 cm的青贮圆草捆进行自动作业,装置对1.2 m宽干草捆缠网3圈、对1.0 m宽青贮玉米圆捆缠网4圈时,作业性价比最高。

稻秆圆捆机辊盘式卷捆机构的设计及参数优化

为消除中小型钢辊式圆捆机收获完整稻秆时出现的堵塞现象及降低其卷捆功耗,设计了一种钢辊与侧圆盘组合式卷捆机构(简称辊盘式卷捆机构),并以此为基础自制了辊盘式卷捆机构试验装置且进行试验。选择影响辊盘式卷捆机构卷捆性能的主要因素:圆盘直径、钢辊转速、喂入量、长宽比(稻秆长度与卷捆室宽度的比值)为试验因素,以草捆形成率(草捆顺利形成次数与总试验次数的比值)和卷捆功耗为评价指标进行四因素五水平正交旋转组合试验。试验表明各因素影响草捆形成率的主次顺序为圆盘直径>喂入量>钢辊转速>长宽比;影响卷捆功耗的主次顺序为喂入量>钢辊0.75100%62.7 kJ/,此时草捆形成率为,卷捆功耗为捆,相比钢辊式圆捆机无堵塞现象发生,卷捆功耗降低。研究结果可为辊盘式圆捆机的结构及作业参数优化提供参考依据。

钢辊式圆捆机旋转草芯形成影响因素分析与优化

针对国产的中小型钢辊式圆捆机收获完整稻秆易产生堵塞的问题,利用自行设计的钢辊式圆捆机(草捆直径约500 mm)试验装置对其打捆过程进行了研究。通过高速摄像分析可知:旋转草芯形成过程实质上是稻秆在卷压室内连续卷绕累积的过程,形成的旋转草芯可对后续喂入的稻秆产生较大的牵带作用,进而消除打捆堵塞。通过试验分析可知,旋转草芯形成过程主要依靠钢辊对稻秆的摩擦牵引及后续喂入稻秆的持续推动完成的,据此,针对影响钢辊式圆捆机形成旋转草芯的主要因素——钢辊对稻秆的摩擦作用、捡拾器弹齿端点线速度以及稻秆喂入量为试验因素,以旋转草芯形成时的干物质质量为评价指标,进行了试验研究。结果表明:各因素对旋转草芯形成时的干物质质量贡献率从大到小依次为:钢辊对稻秆的摩擦作用、捡拾器弹齿端点线速度、稻秆喂入量。当因素参数组合为钢辊与稻秆间的滑动摩擦因数约0.65、捡拾器弹齿端点线速度2.23 m/s、稻秆喂入量1.5 kg/s时,旋转草芯形成时的干物质质量为1.58 kg。研究结果可为钢辊式圆捆机的设计及其作业参数优化提供理论及技术依据。

青饲圆捆机对数螺线式成形装置设计与试验

为提高青贮饲料的打捆作业效率和作业质量,在现有青贮饲料打捆技术的基础上,设计了一种用于青贮作业,由喂料预压机构、对数螺线式二次压捆机构组成的对数螺线式圆草捆成捆装置。对不同含水率的玉米秸秆进行了不同压力角的试验,试验结果表明：取压力角小于20°的对数螺线式喂料压捆过程,解决了圆形内腔的成捆室在喂入粗大、湿润、坚硬物料时的堵塞问题;对含水率为50%-70%的玉米秸秆,装置压力角α值取15°时,喂入速度和压捆速度匹配较好;装置对高含水率的玉米秸秆具有较好的适应性。

辊盘式圆捆机卷捆机理分析与试验

针对国产中小型钢辊式圆捆机收获完整稻秆时易于堵塞问题,设计了侧圆盘与钢辊组合式(简称辊盘式)卷捆机构,并利用自制辊盘式圆捆机试验装置对其卷捆过程进行了试验研究。通过高速摄像与运动学分析可知:完整稻秆刚进入卷捆室后在钢辊及侧圆盘共同作用下沿钢辊做整周运动,稻秆在卷捆室内运转一周重新到达卷捆室底部位置时,两侧壁摩擦力会使其停止旋转,而在卷捆室底部产生持续累积过程,由侧圆盘对稻秆产生的摩擦带动力可缩短累积稻秆形成旋转草芯进程,进而避免堵塞现象发生。据此以影响辊盘式圆捆机形成旋转草芯的主要因素——圆盘直径、圆盘转速、长宽比(稻秆长度与卷捆室宽度的比值)为试验因素,将旋转草芯形成时的稻秆质量作为评价指标进行试验。试验表明各因素影响评价指标的主次顺序为圆盘直径、长宽比、圆盘转速;取圆盘直径380 mm、圆盘转速135 r/min,当长宽比为1.00时,旋转草芯形成时的稻秆质量为1.21 kg,当长宽比为1.26时,旋转草芯形成时的稻秆质量为3.44 kg,并且无堵塞现象发生。研究结果可为辊盘式圆捆机的设计及其作业参数优化提供理论及技术依据。

青贮稻秆圆捆打捆机的改进研究

该文对适用于稻秆青贮收获的改进型圆捆打捆机进行了试验研究,这种配置喷液体添加剂系统的改进型圆捆打捆机适应性更广,并可为中国秸草收获机械的技术进步提供借鉴。按照稻秆青贮收获的要求及试验研究,这种改进型圆捆打捆机的打捆室可采用2组短胶带和6个钢辊组合结构,并且可在打捆室入口处配置喷嘴,从而在完成各类稻秆捡拾打捆的同时喷入液体添加剂进行稻秆的调质。

钢辊式圆捆打捆机结构改进与试验

为解决小型钢辊式圆捆捡拾打捆机秸草打捆时的堵塞问题,对其结构进行了改进试验。在试验中,采用了增加喂入单辊、喂入对辊结构,并对其喂入能力、可靠性指标进行了测定。经过结构改进试验,得出配有喂入对辊(上辊沿轴向配置高19.5 mm、直径160 mm、间距48 mm圆环,下辊直径160 mm、沿周向配置高6.5 mm横板)的钢辊式圆捆打捆机可较好地解决秸草打捆中的堵塞问题,并能扩大其适用范围,提高其工作性能和工作可靠性。

小型圆捆机捆草-卸捆自动操纵与报警装置研究

针对小型圆捆机捆草与卸捆过程依赖机手频繁回头观察并手动操纵的问题,设计了由行程开关、单片机、电动缸操纵机构和蜂鸣器组成的捆草-卸捆自动操纵与报警装置。通过分析捆草与卸捆工作过程,采用3个行程开关分别感知成捆室满仓、草捆捆扎结束和草捆落地,设计了捆草-卸捆控制流程,确定了控制系统的捆扎时间、卸捆时间等控制参数。室内工况模拟试验表明单片机能处理行程开关的触发信号,使电动缸伸缩实现液压阀手柄自动操作卸捆,蜂鸣器在捆草-卸捆过程发出不同节奏的报警提示音,并有效感知行程开关误触发和器件故障,提高了系统可靠性。样机的秸秆捡拾打捆试验表明,该装置可提高小型圆捆机作业效率22.5%~32.2%,捆草-卸捆成功率100%。

钢辊式圆捆机缠辊现象机理分析与机构改进

为解决现有中小型钢辊式圆捆机打捆完整稻秆时出现的缠辊现象,采用高速摄像技术对钢辊式圆捆机卷捆过程中发生的缠辊现象﹑缠辊过程中卷捆室内稻秆运动状态及正常卷捆时卷捆室内稻秆运动状态进行了观测与分析。分析结果表明稻秆相对钢辊长时间静止是导致缠辊现象发生的直接原因。对卷捆室内稻秆进行力学分析,得出卷捆过程中旋转草芯形成的临界条件为旋转动力大于阻力,依据力学分析结论对钢辊式卷捆机构进行改进,设计了一种钢辊和侧圆盘组合式(简称辊盘式)卷捆机构。以圆盘表面形式﹑稻秆铺放方式及稻秆含水率为试验因素,以旋转草芯形成时的稻秆质量为评价指标,进行单因素试验。试验结果表明A型圆盘(圆盘表面为平面)与B型圆盘(圆盘表面加装厚度为5mm的一字形拨片)对促进旋转草芯的形成并无显著差异。为保持卷捆室内壁平整性设计采用A型圆盘;辊盘式卷捆机构对不同的稻秆铺放方式(横向铺放﹑杂乱铺放)及不同的稻秆含水率(12%﹑75%)均具有较好的适应性,旋转圆盘具有促进旋转草芯快速形成的作用。以草捆形成率(草捆顺利形成次数与总试验次数的比值为草捆形成率)为评价指标,分别利用两种卷捆机构(钢辊式﹑辊盘式)试验装置进行验证试验。试验结果表明辊盘式卷捆机构相比钢辊式卷捆机构其草捆形成率得到显著提升。在本试验条件下,当长宽比(稻秆长度与卷捆室宽度的比值)小于1时,利用辊盘式卷捆机构进行卷捆时,其草捆形成率达到了100%,有效杜绝了缠辊现象的发生,进一步得出在合适的长宽比条件下,辊盘式卷捆机构可有效避免缠辊现象的发生。

基于STM32和μC/OS-Ⅱ的圆捆缠膜一体机嵌入式控制器设计

在对圆捆缠膜一体机的生产过程进行简要分析的基础上,设计了圆捆缠膜机网络控制系统。该系统由网络控制器、圆捆机控制器、缠膜机控制器以及便携式操作器通过CAN总线连接而成。研究了基于STM32单片机和μC/OS-Ⅱ实时操作系统的圆捆机控制器和缠膜机控制器设计,使圆捆机和缠膜机配合工作实现圆捆缠膜一体化作业。试验和测试结果表明,系统设计达到要求,满足了一体机的控制要求。

联合收获机后不落地打捆装置的设计与试验

为了解决联合收获机收后秸秆直接打捆问题,在现有的圆捆打捆机的基础上,对相应的工作单元进行了改进设计,开发了联合收获机后不落地打捆装置;同时,介绍了该机的总体结构和工作过程,并对打捆部件的选择、动力选择、传动系统的设计、联合收获配置与挂接方式以及喂料与绕绳机构进行了详细分析。田间试验表明:该机工作安全可靠,打捆率达到了98%,规则捆包率为95%,草捆密度达到172kg/m3。

钢辊预压式圆捆机设计

设计了钢辊预压式圆捆机的整机结构以及关键部件的结构等。整机主要由传动系统、捡拾器、喂入机构、成捆室、缠网及捆绳机构、液压系统、自动控制系统以及卸草器等组成。分析了预压式成捆室的技术特点,设计了整机的传动系统,对自动控制系统的作业流程进行了描述,阐述了捡拾器、喂入装置、缠网机构、捆绳机构以及活动辊组等主要工作部件的功能。

辊杠式圆捆机青贮打捆效率与功耗试验

利用扭矩传感器、数据采集器和计算机测定不同的机具参数设置、物料条件以及操作参数条件下的打捆功耗及效率,并对影响打捆功耗和效率的因素及水平进行研究.结果表明:对于铡切为3~5 cm长度的青饲料,打捆功耗的时域曲线特点可分为瞬时功率阶梯状突变的斜坡凸台型,瞬时功率变化平稳打捆时间较短的缓坡单峰型和打捆耗时较长的缓坡多峰型;喂料压力角是影响作业能耗和成捆效率的最大因素,采用15°的喂料压力角,1.9 m·s^(-1)的辊杠线速度对含水率为60%的苜蓿或玉米秸秆打捆,不但作业过程平稳,而且能以最低的能耗获得最高的打捆效率;选择玉米秸秆或苜蓿对能耗和效率的影响都很小.

青贮秸秆圆捆打捆机的设计与试验

为适应秸秆饲料化应用需求,解决农作物秸秆长时间储存易发生霉变和腐烂的问题,设计了一种青贮秸秆圆捆打捆机,可实现对青贮秸秆的高密度缠网打捆,并配合包膜机包膜处理,形成易储存、易消化吸收的高品质秸秆发酵饲料。为此,进行了青贮秸秆圆捆打捆机的总体结构、关键部件的结构设计,并通过试验验证了设计的可行性。

喂入式秸秆圆捆机的设计

针对当前我国秸秆打捆机工作效率低下的问题,旨在设计研究喂入式秸秆圆捆机。在现有的草捆圆捆机械化技术的基础上,对喂入式秸秆圆捆机的料仓、传送带、压辊滚筒、绕绳机构、放捆装置等部分进行设计优化。通过试验对圆捆机的草捆密度、成捆率、损失率等指标进行验证。试验表明:此喂入式秸秆圆捆机工作效率高、形成的圆草捆密度大,易于存放和运输,满足秸秆青贮的工艺要求。机器适用于牲畜养殖户和农场,提高秸秆圆捆机的技术水平,有效地促进农业和畜牧业的可持续发展。