甘薯秧蔓机械化收获防缠绕割台的设计与试验

为解决甘薯秧蔓相互交错缠绕、难以分离导致收获困难的问题,设计了一种甘薯秧蔓机械化收获防缠绕割台,并对仿垄型拨禾切割机构、伸缩弹齿捡拾机构的作业过程进行受力及运动分析,得到其作业参数范围。为避免仿垄型拨禾切割机构和伸缩弹齿捡拾机构在作业过程中发生缠绕,搭建了甘薯秧蔓机械化收获防缠绕割台的试验台架,进行单因素试验,以此来确定仿垄型拨禾切割机构和伸缩弹齿捡拾机构的最佳转速范围;利用Design-Expert 13.0软件中Box-Behnken试验设计方法,研究前进速度、切割转速、捡拾转速三因素两两交互作用对甘薯秧蔓回收率、缠绕程度、伤薯率的影响,并建立回归模型,进行试验参数优化,得到最优工作参数组合,即前进速度0.995 m/s、切割转速61.043 r/min、捡拾转速100.939 r/min,此时甘薯秧蔓的回收率为94.553%、缠绕程度为2.169%、伤薯率为0.213%。为验证最优参数的可靠性,将最优工作参数组合数据化零为整,作为田间试验的作业参数,进行田间试验验证,结果表明:甘薯秧蔓的薯秧蔓回收率为93.55%,缠绕程度为2.42%,伤薯率为0.38%。

大蒜收获机设计与试验研究

针对大蒜收获过程中蒜农劳动强度大、收获效率低、蒜茎未被收获等问题,设计了一种大蒜收获机,阐述了其主要结构与工作原理,并对挖掘输送装置和蒜茎切割装置等关键部件进行了研究。以前进速度、入土角和切割速度为试验因素,以大蒜挖出率和收集蒜茎率为试验指标,进行响应面试验设计及其参数优化,完成大蒜和蒜茎收获试验。结果表明:当前进速度0.25 m/s、入土角15°、切割速度0.3 m/s时,大蒜挖出率为94.2%,收集蒜茎率为92.4%。研究结果可为大蒜收获机的研发提供设计依据。

不同采收期及保鲜剂对高山杜鹃XXL切枝瓶插效果的影响

为探讨不同采收期及保鲜剂对高山杜鹃切枝瓶插效果的影响,以高山杜鹃XXL切枝为试验材料,剪取硬蕾期、松蕾期、露色期和暄蕾期4个阶段的切枝进行瓶插,研究瓶插期间的花和花序大小变化、开花率及瓶插寿命,确定其最佳采收期;并用蔗糖、8-羟基喹啉柠檬酸盐(8-HQC)、柠檬酸(CA)配制不同保鲜剂,研究其对XXL待开切枝的开花、水分平衡及鲜质量变化的影响。结果表明,暄蕾期采收的高山杜鹃XXL切枝花序大且寿命长,瓶插效果最好,而露色期的切枝瓶插效果次之。4.50 g/L蔗糖+150 mg/L 8-HQC+100 mg/L CA处理的切枝不仅开花率高,花序大,还能较好地维持切枝水分平衡,延缓切枝鲜质量的下降,使其瓶插寿命延长至18 d。综上所述,可根据消费地的远近采收露色期(远距离)和暄蕾期(近距离)的高山杜鹃XXL切枝,同时选用4.50 g/L蔗糖+150 mg/L 8-HQC+100 mg/L CA作为保鲜剂,可有效延长其瓶插观赏期。

瓶栽鹿茸菇自动采收装置设计与试验

针对瓶栽鹿茸菇工厂化采收装备缺失的问题,提出了一种“输-定-切-夹”采收工艺,并设计了相应的自动采收装置,阐述了装置总体结构及工作原理,确定了整机作业流程。通过对栽培筐输送过程运动学与力学分析,确定了导流条安装角及输送辊筒参数;基于ANSYS LS-DYNA对切割过程进行了仿真分析,以切割速度、进给速度、带锯条前角及齿距为试验因素,以切割反作用力为响应指标,通过响应面法进行了切割性能建模和优化。结合物理试验确定了最优参数组合:切割速度为6.49 m/min、进给速度为0.12 m/min、前角为25°、齿距为7 mm;采用ABAQUS软件对柔性手指弯曲过程进行了仿真,结合物理试验确定了柔性手指最优结构参数为:气腔厚度2 mm、气腔7个、气压25 kPa、限制层厚度3 mm。整机试验表明,装置运行平稳,采收作业效果良好,平均采净率、平均损失率和平均损伤率分别为98.18%、3.66%和2.75%,满足瓶栽鹿茸菇实际采收要求。

韭菜联合收获机的设计与试验

针对当前韭菜机械化收获存在的割茬不齐、铺放乱序及人工归集打捆效率低等问题,结合韭菜物理特性及国内韭菜种植模式,设计了一种集喂入切割、夹持输送、有序铺放及归集打捆于一体的韭菜联合收获机。整机采用电动自走式结构,重点设计了扶禾喂入装置、切割装置、夹持输送铺放装置、集束与打捆装置等关键工作部件的结构参数。构建了韭菜收获打捆试验台,开展了韭菜收割打捆试验,结果显示:收获齐茬率93.1%,损伤率2.6%,损失率1.8%,收获机能够较低损伤、较高质量地完成韭菜齐茬收割、有序输送和集束打捆的联合收获,各性能参数达到了设计要求。

韭菜收获机圆盘切割装置设计与试验

针对现有韭菜收割机作业时出现的不完整、漏割等问题,结合韭菜的物理特性,设计一种兼具扶禾、切割、收集组合式韭菜收集机械。对关键部件圆盘刀进行结构参数、运动参数的确定,开展切割理论分析;利用MATLAB软件,选取机具作业速度分别为0.2 m/s、0.3 m/s、0.4 m/s、0.5 m/s,对切割圆盘进行运动仿真,得到不同作业速度下的切割区域变化规律;以机具的作业速度为试验因素,以割台损失率、漏割损失率为指标,进行单因素试验,确定机具作业速度范围。结果表明,当韭菜收获机圆盘刀转速为3000 r/min时,作业速度为0.4 m/s,韭菜切割收获装置性能最优,此时韭菜割台损失率均值为2.8%、漏割损失率均值为2.2%。

中小型青贮玉米收获机械研究现状及发展趋势

随着牛、羊等草食性牲畜的快速发展,畜牧业对青贮玉米饲料的需求持续增长,我国青贮玉米的种植规模也在不断扩大。由于我国耕地类型和地块面积差异较大,青贮玉米的收获需要多种类型的作业机械。为促进玉米青贮收获机械的研发和应用,从畜牧产业适度规模发展的需要和当前我国分段收获与直接收获并存的现实情况出发,采用分作业环节的方式,针对青贮玉米收获机械的共性关键技术:秸秆切割、秸秆切碎揉丝、玉米籽粒破碎、青贮打捆包膜等,分析青贮玉米收获机械生产中的常用结构和最新研究现状。介绍青贮玉米收获机械的研发应用情况,从青贮作业环节中分析总结出存在秸秆切割与粉碎理论研究较少、各装置作业质量研究不足、整机适应性不强等共性问题。提出加强刀具与秸秆互作机理的研究、作业质量的研究、整机适应性的研究,使中小型青贮玉米收获机械在不同规模和作业需求下具有更好的作业性能、作业质量和综合生产效率。

西兰花选择性采收作业平台识别切割装置设计与试验

针对当前人工采收西兰花存在季节性劳动力需求强、劳动强度大以及成本高等问题,该研究基于西兰花的农艺特性与形态特征设计了一种西兰花选择性采收作业平台,旨在能够实现对西兰花的自主识别切割作业。首先,该平台采用“识别-采收”一体化作业模式,通过对采收作业平台的关键部件进行设计与选型,建立了西兰花的视觉识别系统和定心切割机构。其次,根据西兰花茎秆与割刀之间的相互作用关系,采用对数螺线作为切割曲线设计了一种等滑切角割刀,确定了割刀滑切角40°、切割半径135 mm、割刀长度260 mm等关键切割参数。根据西兰花茎秆的材料属性参数,基于ANSYS Workbench/LS-DYNA软件对茎秆切割过程进行显式动力学仿真分析,以割刀刃角和转速为控制因子,以最大切割力为试验指标,利用正交试验优化设计,确定了茎秆切割过程的最优参数组合为割刀刃角20°、转速1 rad/s,在此参数下最大切割力为725.82 N,切割质量较优。最后,对采收作业平台进行性能试验,结果表明视觉系统能够有效识别自然环境下的成熟西兰花植株,检测效果良好;定心切割机构可快速平稳的切入并切断西兰花茎秆,切断表面平整光滑;采收作业平台整体漏收率在10%以下、检测准确率为90%、切茎合格率为88.9%,可满足西兰花选择性采收的作业需求。该研究可为西兰花选择性采收作业装备的设计开发提供理论参考和实际借鉴。

不同采收期“卡罗拉”月季切花贮藏效果比较

目的为了延长月季切花“卡罗拉”的贮藏期,选取合适的采收期进行贮藏至关重要。方法分别以提前4 d采收(1级)、提前2~3 d采收(2级)、提前1 d采收(3级)、当天采收(4级)的月季切花“卡罗拉”为试材,于4℃下贮藏20 d,定期观察贮藏及瓶插期间鲜切花品质的变化。结果与其他采收期月季切花相比,2级月季切花乙烯生成速率偏低,贮藏15 d前,2级月季切花在一定程度上呼吸强度较低,丙二醛含量整体呈现较低趋势。在贮藏20 d瓶插8 d时,2级月季切花花朵直径偏大,可维持花朵较高的开放程度,花朵萎蔫指数、腐烂指数、质量损失率仅为40.66%、82.22%、11%,均低于其他采收期的月季切花;色差中L*值较高,b*值较低,表明2级月季切花颜色较为鲜亮,有效延缓了黄化现象。结论经过1d物流运输及20 d左右的贮藏条件下存放时,提前2~3 d采收(2级)的月季切花可维持较好的品质及观赏价值。

4KHZ-330型食葵联合收获机设计与试验

针对食葵机械化收获水平低、损失大、含杂率高及籽粒破损严重等现状,该研究根据成熟期食葵生物特性,在传统联合收获机结构基础上设计一种4KHZ-330型食葵联合收获机,在割台上增设脱粒装置实现葵盘在割台上脱分,可有效缩短葵盘输送路径,提高清选质量。首先阐述食葵联合收获机的总体设计方案及动力传动模式,并对割脱一体式割台、割台升降机构、清选装置及气力输送装置等关键部件进行设计,确定相关参数。机具配套动力113 kW,工作幅宽为3300 mm,可一次完成食葵切割、脱粒、输送、清选、集籽、集草及卸载等工序。田间试验表明,收获机在低、中、高3种工作档位下,总损失率均低于4.0%,籽粒含杂率均低于5.0%,籽粒破损率均低于2.0%,生产率为0.40~0.85 hm^(2)/h,作业性能指标满足食葵机械化收获标准。作业过程中收获机各关键部件之间运动协调关系平稳,食葵喂入顺畅,工作效率高,可以作为食葵联合收获机使用。

基于IDBO-PID的联合收获机割台控制系统

该研究专注于提升无人农场联合收获机在复杂地形作业时,割台高度控制的精确性与响应速度。首先,提出了一种基于双倾角传感器的高度检测补偿方法,通过最小二乘法拟合建立割台倾角与高度的相关模型,相关系数0.9958,显著提高测量准确性。随后,引入群智能算法优化的PID控制策略,利用Bernoulli混沌映射、粒子群算法(PSO)、t分布扰动改进蜣螂优化算法,解决了传统PID控制的精度低和响应慢等问题。基于这些优化,IDBO-PID控制器在仿真对比中相较于DBO-PID和传统PID,具有更优的响应速度和稳定性。试验验证表明,改进的控制策略使割台的上升速度达到0.44m/s、下降速度达到0.32m/s,并且高度误差控制在0.02m内,满足作业需求。

立体错位水培生菜自动收获装置设计与试验

立体错位栽培架系统可以提高单位面积栽培株数,是一种新型的栽培系统,定植杯模式是该系统种植生菜的主要栽培方式。在水培生菜栽培过程中,存在着人工收获效率低,劳动强度高等问题,通过设计一种定植杯种植模式下的生菜自动收获装置,结合实际生产环节无人化作业方式,利用SolidWorks对收获装置关键部件进行设计;使用ANSYS对收获装置中生菜采收机构进行模态分析,对定植杯夹持手爪和生菜夹持手进行有限元分析,优化结构,完善设计;最后进行剪切试验,得出结论:当滑切角度为20°、切割气压为0.3 MPa、切割位置为生菜底叶4 mm处时,生菜根茎剪切力达到最小值6.31 N,用于指导切茎部件设计。

不对行大蒜联合收获机设计与试验

现有大蒜联合收获机主要采用振动挖掘、对行夹持输送、自动切茎方式,这种收获方式要求大蒜种植时要对行播种,同时在收获过程中机具要尽量对行直线行驶,否则极易因对行不准而发生漏收、堵塞等问题。针对这一情况,设计一款可不对行收获的大蒜联合收获机。首先,基于不对行收获的特点和大蒜收获的农艺要求,进行整机总体设计;其次,通过建立数学模型完成灭茬机构设计和选型,建立运动学模型确定蒜秧切割机构和振动挖掘机构的运动参数;最后,以前进速度、入土倾角和挖掘深度为试验因素,以损伤率和漏收率为主要评价指标,进行三因素三水平正交组合试验并利用SPSS软件进行方差分析。结果表明:当前进速度为0.35 m/s,入土倾角为20°,挖掘深度为100 mm时,不对行大蒜联合收获机性能最优,此时损伤率为2.91%、漏收率为3.93%。

履带型自走式韭菜收割机设计与试验

目前我国韭菜收割作业多采用人工方式,效率低且成本高。为解决这一问题,设计了一种履带型自走式韭菜收割机,该机整体尺寸较小,结构紧凑,采用直流电机驱动,可实现原地转向。同时,装备了传感器系统,具备自主避障功能,并可根据实际需要随时调整割刀高度。田间试验表明,该设备加速流畅,非工作期间稳定行驶速度可达4 m/s,工作期间平均收割速度可达0.18 m/s,能很好地完成韭菜收割工作并通过夹持机构向后完成韭菜传输,符合设计预期及机械化收割相关标准。该收割机有效地提高了收割效率,降低了人工成本,为设计研发类似的小型收割机构提供了一定的参考价值。

多自由度沙柳平茬收割机切割装置设计与试验

为解决复杂沙地地形下、零散分布状态下沙柳平茬收割作业过程中存在的人工收割劳动强度大、效率低、缺乏机械装备等问题,通过理论分析、正交试验和响应面分析,设计了具有7个自由度的沙柳平茬收割机具和相向外旋式双锯片切割装置,并进行了样机试制与田间性能试验。机具采用液压系统驱动,主要由机架、行走机构、切割装置、伸缩装置和旋转装置等部分组成。正交试验和响应面分析结果表明,锯切转速、进给速度和锯片齿数为影响沙柳茎杆锯切合力和锯切功率的关键因素,锯片齿数和锯切转速是锯切合力和锯切功率的显著影响因素,且锯片齿数和锯切转速、锯片齿数和锯片进给速度的交互作用影响显著。田间试验结果表明,当切割装置作业参数组合为锯片齿数120、进给速度10 mm/s、锯切转速1 400 r/min时,沙柳平茬作业平均破茬率、漏割率、重割率和茬高合格率分别为4.02%、4.19%、0和94.33%,能够满足沙柳机械化平茬生产作业技术要求。

小型叶菜收获机切割机构仿真分析与优化设计

为满足小型叶菜收获机高效节能、低成本的设计需求,使用SolidWorks进行整机三维建模,并采用RecurDyn多体动力学软件、EDEM离散元仿真软件和ANSYS Workbench有限元仿真软件进行联合仿真与数据耦合。仿真结果表明:小型叶菜收获机切割机构使用线轴承固定支持铲部件,由曲柄连杆机构驱动切割机构更好。最优切割工况为收获机前进速度V=1 m/s,电机驱动转速为R=5 r/s。在工作过程中,铲机构相对地面运动速度最快时承受阻力最大值为15.4438 N。通过对铲进行有限元静态分析得到,铲工作过程中承受的最大应力σ_(max)值为14.5 MPa,应力集中位置在铲和铲支架后部位置,最大应变量为3.3481e-10 mm,最大应变发生位置为铲两侧侧翼位置。本研究可为小型叶菜收获机铲型切割机构的结构优化提供参考。

9QZ-1.6型青贮玉米收获机的研制与试验

为解决丘陵山区青贮饲料收获问题,研究设计了一种具有收割、切碎及抛送等功能的9QZ-1.6青贮玉米收获机。文中主要介绍了收获机的总体结构和工作原理,对关键零部件进行了详细设计与分析,并在田间展开了相应试验。田间试验表明:当样机前进速度为2.23 km/h时,样机生产率为31.2 t/h,玉米割茬高度在20~30 mm之间,切割合格率均>97%,纯工作小时生产率为0.6~1.49 hm^(2)/h,各性能指标均与设计值吻合较好。试验过程中,该设备表现出对高杆作物良好的收获能力,尤其是在开道作业和小型地块作业过程中有较强优势,这为收获机在整体布局、设备舒适性及关键零部件等优化改进设计提供了自力的参考依据。

改进型穗茎兼收式玉米收获割台的研制

文中阐述了一种改进型穗茎兼收式玉米收获割台,将原机所用的不带定刀的预碎抛送转子装置改为带定刀的切碎抛送刀盘装置,能够将直立状态下的玉米茎秆在定刀的扶持下充分切碎和收集,大大提高了青贮或黄贮饲料的品质。

三七茎叶采收机仿生切割刀片设计与试验

针对传统三七茎叶采收机切割刀片在滑切减阻、刀片刃口锋利性等方面存在明显不足,以切叶蚁上颚结构特征为仿生原型,运用逆向工程技术,提取切叶蚁上颚轮廓曲线,分别基于切叶蚁的切齿齿顶尖锐端和上颚轮廓曲线设计了A、B两种不同的仿生切割刀片;开展了EDEM仿真与台架对比试验,仿真试验结果表明,仿生刀片A、B相较于传统刀片的平均最大剪切力分别降低7.74%和3.07%;台架试验结果表明,仿生刀片A、B相较于传统刀片的平均最大剪切力分别降低8.84%和2.53%,并且仿生刀片A、B在提高三七茎秆横切面平整度方面效果显著;3种刀片仿真试验与台架试验所测得的最大剪切力误差均不大于3.64%,仿真试验结果与实际试验结果基本一致。以刀型、切割倾角、切割速度为试验因素,开展正交试验,确定了较优参数组合为仿生刀片A、切割倾角0°、切割速度400 mm/min。基于较优参数组合开展田间试验,结果显示其对三七茎叶采收平均完整率为97.37%,较传统刀片提升2.01个百分点,平均漏割率为2.64%,较传统刀片降低1.46个百分点,表明以切叶蚁上颚切齿齿顶尖锐端为特征点设计的仿生刀片能够有效提升三七采收机作业性能。

青饲料收获机定动刀间隙自动调整装置设计

快速发展的畜牧业急需新鲜的秸秆作为牲畜饲料,而将玉米秸秆切碎收获,不仅能解决牲畜饲料来源问题,还能增加农民收入。青饲料收获机在作业过程中,由于切碎饲料的动刀片磨损,发生切不断现象,需要停机修复动刀。修复动刀后,刀刃变短,定动刀之间的间隙变大,直接影响饲料切碎质量和效率。为了解决这一问题,设计了一种青饲料收获机定动刀间隙自动调整装置,可以一键启动,自动调节定动刀之间的间隙,有效降低人工操作强度,还能保证定动刀左右两侧间隙的一致性。该自动调整装置操作方便、智能化程度高,既节约了农时,又提高了饲料的切碎质量和作业效率。