花生半喂入联合收获二次清选机构研究

针对目前半喂入花生联合收获机其清选环节存在清选损失率高、荚果含杂率高等问题,基于花生一次清选后花生荚果破损机理,设计一种二次清选装置,主要包括输送链、栅条筛、筛架、液压缸、滑土板,并确定该装置的基本参数。通过ADAMS软件分析,建立清选过程中花生与装置碰撞模型,确定以筛子转速、筛子安装高度、筛子倾角为主要影响因素,并针对“宇花14号”花生品种进行试验研究。结果表明:筛子安装高度为29 cm、筛子转速为147 r/min、筛子安装角度为19°,对应的荚果含杂率为1.65%、清选损失率为1.37%。试验结果表明,应用该装置的两垄四行花生联合机作业效果明显提高。

花生捡拾收获机降尘系统设计与试验

针对花生捡拾收获机进行收获作业时产生大量扬尘的问题,设计了一种降尘系统。根据粉尘物理特性和花生捡拾收获机工作及结构特性,确定了降尘系统关键结构设计及参数。系统由旋风除尘器和喷淋装置组成,利用旋风除尘器将粒径在5μm以上的粉尘进行分离沉降,利用喷淋装置将粒径在5μm以下的粉尘进行分离。为确定降尘系统关键结构参数,利用CFD软件对旋风除尘器进行气流场分析,探究不同排气管深度对旋风除尘器压强场的影响。试验表明:当排气管深度为0.5m时,压强分布最为理想,旋风除尘器的降尘效果最佳。为探究花生捡拾收获机工作参数对降尘系统的影响,通过Box-Behnken建立收获机速度、风机转速、土壤湿度与降尘效率的响应面回归模型,确定最佳参数组合为:收获机速度3.95km/h,风机转速2990r/min,土壤湿度11.5%,研究结果可为降尘系统设计提供参考依据。

铲齿-双滚筒组合式花生捡拾装置研制

两段收获是国内花生机械化收获主要方式。大中型花生捡拾收获机所配置的弹齿滚筒式捡拾装置结构复杂且易损坏,捡拾过程中不仅存在植株抛起、壅堆、漏捡和掉果等问题,弹齿弹出地面时也会造成扬尘,严重制约了花生收获作业效率、增加花生损失,加剧环境污染。针对上述问题,该研究在分析弹齿滚筒捡拾花生过程基础上,提出了由铲齿、拨秧滚和捡拾滚(简称双滚筒)构成的花生捡拾机构,研制出相应的捡拾装置样机并进行田间性能试验;基于Box-Behnken中心组合设计原理,以植株捡拾率和荚果落果率为试验指标以机组前进速度,捡拾速比和铲齿半径为试验因素进行了正交试验,并对试验因素进行优化。试验结果表明,铲齿-双滚筒组合式花生捡拾装置作业中不存在植株抛起、壅堆和弹齿扬尘等问题;在田间试验条件下,作业速度为1.2 m/s、捡拾速比为1.2、铲齿半径为498 mm时,花生植株捡拾率均值为99.22%,落果率均值为1.84%,均优于花生捡拾作业标准要求。铲齿-双滚筒研究结果对解决国内花生捡拾收获机存在的捡拾问题具有重要意义。

花生机械化收获装备与技术研究进展

花生收获季节性强,人工作业劳动强度高,效率低,收获损失大,花生生产需要依靠成熟的机械化收获技术。中国的花生收获机械化水平在花生机械化生产环节中处于较低水平,严重制约了中国花生机械化水平的整体提高。本文在阐述花生收获作业模式为联合收获作业模式、两段式收获作业模式和三段式收获作业模式的基础上,对中国花生机械化收获的挖掘装置和摘果装置进行了系统归纳总结,并阐述了输送链式花生收获机、条铺式花生收获机、挖掘翻秧花生收获机、半喂入和全喂入式花生联合收获机的性能和特点。同时,分析了美国花生机械化收获技术,并对印度花生收获机进行了简述。最后,在总结花生机械化收获装备特点的基础上,分析了中国花生收获机械存在的问题,并对未来发展趋势进行了展望。指出花生机械化收获装备将进入以智能化、精细化、高效化为主导的新阶段。

最佳养分管理下我国花生磷需求特征

评价花生荚果产量和植株磷素需求,为高产花生的施肥管理提供理论指导。收集1990—2021年我国主要花生种植区的大量田间试验数据集(n=265),以评估在最佳施肥管理下花生的磷吸收特征。结果表明,在整个数据集中,平均花生荚果产量和收获指数(HI)分别为4642 kg/hm^(2)和0.54。花生荚果对磷(P)的平均需求量为6.45 kg/t。在<3、3~<4、4~<5、5~6和>6 t/hm^(2)5个荚果产量范围内,磷素吸收和HI均随荚果产量的增加而增加。磷需求量随着产量的增加而增加,这归因于在荚果产量高的情况下,秸秆磷的过量吸收。

杆条升运链式花生条铺机关键部件设计与试验

我国南方丘陵山区土壤湿润黏重,机具作业阻力大、花生秧果清土困难,制约了花生收获机械在南方地区的推广应用。为了加快南方丘陵山区花生收获的机械化进程,本文设计了一款杆条升运链式花生条铺机,对整机中的挖掘铲、杆条升运链等关键部件进行了设计计算,并依托试验样机在粤北山区的连平县花生种植基地开展了花生收获试验,测得试验样机挖掘深度213.7 mm,收获花生的含土率19.3%,埋果率1.4%,总损失率1.9%,符合花生收获机作业质量要求。田间试验表明:杆条升运链式花生条铺机入土性能好,相对适应南方湿润黏重的土壤环境,收获效果良好。

花生机械化生产技术

花生作为重要的油料和经济作物,其机械化生产技术在提高生产效率、降低劳动强度和保证生产质量方面具有关键作用。探讨了花生机械化生产的各环节,包括整地、播种、田间管理和收获等关键技术,以期提高花生机械化生产技术的生产效率和经济效益,促进农业现代化发展。

履带式花生联合收获机路径跟踪控制方法与试验

为提高无人驾驶履带式花生收获机沙地作业路径跟踪精度,以4HBL-2型自走式花生联合收获机为研究对象,开展了履带式收获机无人驾驶路径跟踪控制研究。建立了履带式收获机运动学模型与虚拟转向角函数关系;以航向偏差值作为观测量、阿克曼模型推算角速度作为测量值,设计卡尔曼融合算法,获得基于阿克曼模型的虚拟转向角度;根据虚拟转向角度对PID路径跟踪算法进行改进,提出了基于预瞄跟踪的双PID路径跟踪控制方法;通过脉冲宽度控制器实现了履带式花生收获机路径跟踪精准控制。仿真试验结果表明:基于预瞄跟踪双PID的路径跟踪控制方法能够进行路径跟踪控制,具有控制平滑和稳态误差小等特点。田间试验表明:花生收获机在沙地以0.6m/s的速度作业时,系统直线跟踪平均绝对误差为2.23 cm,最大偏差为4.14 cm,相对于PD路径跟踪控制器分别提高了56.12%和66.07%。上线试验中,初始偏差分别是0.5、1.0和1.5 m时,上线时间分别为11.00、12.92和13.78 s,上线距离为6.60、7.75和8.26 m;最大超调量分别为5.68%、5.84%和8.06%,相较于轮式收获机,上线距离分别减小了1.92%、4.43%、8.71%,超调量分别减少了8.45%、17.56%、5.17%;接行最大偏差为5.87 cm,平均绝对误差为2.72 cm,接行偏差在±5和±10 cm内的比例分别为97.11%和100%,路径跟踪控制精度能够满足沙地无人驾驶作业要求。

花生捡拾联合收获机喂入输送装置的设计与试验

针对目前花生捡拾联合收获机捡拾台螺旋喂入与升运输送过程中秧果易拥堵而造成荚果破碎高等问题,设计了一种花生捡拾联合收获机喂入输送装置。通过动力学与运动学的秧果喂入和输送过程分析,开展花生秧果与搅龙输送装置、花生秧果与链靶升运装置的互作关系研究;通过理论分析与计算,确定秧果喂入和输送关键部件的结构和运动参数,并进行集成研究。以田间自然晾晒3~5天的花生植株为材料,以输送率、荚果破碎率为试验指标,以喂入量、喂入搅龙转速、喂入口输送间隙为因素进行台架试验,结果表明:当喂入量3kg/s、喂入搅龙转速150r/min、喂入口输送间隙90mm时,作业性能达到最优,输送率为99.83%,荚果破碎率为0.28%,输送过程稳定可靠,未发生堵塞现象,满足花生联合收获机的作业要求。

牵引式花生落果捡拾复收机设计与试验

针对花生机械收获落果率高且回收难等问题,设计了1款牵引式花生落果捡拾复收机。通过理论计算确定了挖掘、输送、清选等关键装置的结构参数及关键作业参数;设计了1种新型偏心传动机构,在建立其等效六杆机构运动学模型的基础上,基于Adams/Insight多目标优化方法对机构参数进行优化求解,优化后筛体后端纵向振幅降低了43.6%,筛面质心最大水平加速度降低了4.5%,有助于促进果土分离透筛和减少落果溅出。通过台架试验得到影响清选效果的作业参数的取值范围;以偏心轮转速、偏心距、上筛安装倾角为试验因素,作业捡拾率、含土率为评价指标,利用Box-Behnken试验建立了评价指标与试验因素的回归模型,得到较优工作参数组合为上筛安装倾角2.82°、偏心轮转速244.61 r/min、偏心距25.54 mm;田间试验表明,壤土环境下机具的作业捡拾率、含土率分别为93.7%、28.5%,可满足落果复收要求。

纵轴流花生摘果系统喂入装置的设计与试验

为解决花生捡拾联合收获机摘果喂入过程中荚果易破碎、秧果易拥堵等问题,设计了一种用于花生捡拾联合收获机摘果系统的螺旋喂入装置。通过对花生植株喂入输送过程分析,确定了摘果滚筒螺旋喂入头、锥形套筒的设计参数。以挖掘条铺并经田间自然晾晒3天的花生植株为试验对象,以荚果破碎率为试验指标,以摘果滚筒转速、喂入量、喂入间隙为试验因素进行试验台试验。试验结果表明:当摘果滚筒转速483.962r/min、喂入量3.176kg/s、喂入间隙9.529mm时,破碎率达到最小值为0.228%。经田间试验验证,整机花生荚果破碎率≤1.2%,满足花生低损收获要求。研究可为我国花生捡拾联合收获机喂入及摘果系统的研究提供理论和实践依据。

三垄六行花生有序铺放收获机的设计与试验

花生是我国主要的经济作物,两段式收获模式因更能保证花生产品质量已成为主流的花生收获方式。为此,针对现有花生挖掘铺放机挖掘阻力大、壅土堵塞、果土分离不清、机具幅宽小导致收获效果差及作业效率低等问题,研制了一种三垄六行花生有序铺放收获机,主要由扶禾装置、挖掘装置、夹持输送装置、有序铺放装置、动力系统和机架组成,可实现对花生的高效挖掘、输送、去土和有序铺放,大幅提高作业效率,达到0.9 hm 2/h以上。通过田间试验研究前进速度、夹持输送链条转速和花生植株夹持位置对花生收获损失率、破碎率、埋果率的影响,结果表明:在1.0m/s的前进速度、260r/min的夹持输送链条转速下,夹持位置为根部以上60mm时,收获质量最佳。

平度市花生收获机械化发展影响因素分析及对策

以平度市花生收获机械化进程为研究对象,从优势、劣势、机遇和挑战四方面对平度市发展现状进行SWOT分析;以平度市花生收获机械拥有量为参考数列,选取8个主要影响因素为变量,对平度市花生收获机械化发展影响因素进行灰色关联分析。结果显示:花生收获机械拥有量与农民年人均纯收入的关联度最高,为0.898;与每公顷农机总动力的关联度最低,为0.497。从提升农民收入水平、加大教育培训力度、加大扶持资金支持力度、加大花生收获机械推广力度四个方面提出对策,对推进平度市农业机械化发展和青岛市农业现代化的实现具有积极的理论和实践意义。

三垄六行花生收获夹持归集装置设计与分析

基于六行三通道夹持归集过程中速度、夹持力等关键参数研究,解析了夹持力与速度比范围。通过对夹持过程中花生植株进行动力学和运动学分析,结合花生荚果-果柄-植株间连接点的物理特性分析,确定花生在夹持输送过程中的受力情况,分析计算得出机具前进速度与夹持输送速度比为1:1.2;由归集处花生植株的受力情况,分析得出花生夹持输送速度与归集速度比范围为1:(1.1~1.2),此时花生植株在不出现夹断的情况下能够顺利归集且不拥堵。通过运动仿真最终确定速度比为1:1.17左右时花生植株不会再出现情况,为提高花生收获效率,最终确定在夹持输送速度与归集速度比为1:1.2,此时花生收获机械的效率最高且不会出现花生植株夹断情况。

六行垄作(平作)花生收获机挖掘铲的设计与仿真分析

挖掘铲挖掘是整个花生收获过程的前提,主要通过花生挖掘铲松动花生根系土壤并铲断花生主根来实现。但是,挖掘铲的作业环境为地下,环境复杂且不可视,待挖掘铲进入土层后其作业性能与质量无法直接进行评估,同时随着挖掘收获机的大型化发展,挖掘铲的作业环境更加复杂、多变,挖掘阻力也随之急剧增大,迫切需要对花生挖掘铲的土下工作过程进行分析研究,探究其工作过程中挖掘阻力的影响因素。为此,以宽幅挖掘铲为研究对象,利用EDEM离散元仿真软件对宽幅挖掘铲的工作过程进行仿真试验分析,通过分析挖掘铲不同工作参数下所受阻力的变化情况并结合田间试验,确定六行平作(垄作)花生收获机挖掘铲的设计参数。经仿真试验与田间试验相互验证,宽幅挖掘铲的入土角为24.7°、工作速度为1.1m/s、铲面长度为190 mm时,整体工作效果最佳。

花生联合收获机摘果滚筒控制系统设计与试验

针对国内花生捡拾联合收获机摘果滚筒智能化程度较低的问题,设计了一套花生捡拾联合收获机自适应摘果滚筒控制系统。首先,通过分析变量关系,得到了滚筒最佳转速;然后,对自适应控制原理进行研究,设计出一套自适应控制系统;最后,开展了自适应控制系统的仿真分析和田间试验,验证了花生摘果滚筒转速自适应控制系统的合理性。

基于EDEM花生子房柄切除装置仿真与试验

目前,花生在收获后荚果上所带子房柄主要依靠人工去除,人工去柄效率低、作业成本高,制约了我国花生产业的发展。针对这一问题,设计了一种锯齿刀式花生子房柄装置,建立了带子房柄花生荚果颗粒模型,设计2、4、6、8、10共5种不同的锯齿切柄刀排列方式,并采用EDEM软件对该装置进行切柄过程仿真,确定了8组锯齿圆盘刀排列效果最佳。为获取花生子房柄切除装置最佳工作参数组合,采用二次回归正交旋转组合试验进行设计,建立回归方程进行分析,最终得到最佳参数组合:在锯齿圆盘刀的转速为64.05r/min、筛选栅板的振动频率为4.31Hz、筛选栅板倾角为8.81°时,去柄率≥94.44%,破损率≤0.92%。试验验证该装置对花生荚果具有一定的适应性,可满足各项指标要求。

三垄六行花生联合收获机摘果装置设计与试验

为适应三垄六行花生联合收获机大喂入量情况下摘果作业的要求,对摘果对辊的结果及重要参数进行了设计与试验。通过试验建立了摘果对辊转速、摘果对辊长度、摘果叶片重叠距离与花生破碎率和漏摘率的数学模型,并进行田间试验。试验结果表明:该摘果机构可以有效地对花生进行摘果,当摘果对辊转速为580r/min、摘果对辊长度为1000mm、摘果叶片重叠距离为9mm时,花生破碎率和漏摘率分别为0.67%和0.84%,摘果效果最佳,符合花生摘果机行业标准(NY/T-993-2006),提高了我国花生联合收获的效率,为接下来花生联合收获机的研究提供了参考。

花生收获机械在丘陵地区的应用与优化

花生是一种重要的油料作物,在丘陵地区,人工收获效率低下、成本高昂,因此研发花生收获机械对于提高收割效率和降低成本非常重要。介绍了丘陵地区的农业生产特点和花生种植的基本情况,讨论了目前花生收获机械在丘陵地区的应用现状和存在的问题,包括机械适应性差、收获损失较大等,并分析花生收获机械的优化方案,包括对机械进行结构调整和改进、加装传感器等。最后,提出了花生收获机械在丘陵地区应用的前景和发展方向,指出应加强研发力度,结合当地实际情况进行针对性优化,提高机械适应性和收割效率,以推动农业现代化进程。

花生收获机械化研究现状与展望

花生收获机械化是制约我国丘陵山区花生生产的重要因素之一。我国南北地域的差异对花生收获机械的发展有较大影响,南方花生产区丘陵多、地块小、湿度大的种植条件导致南方丘陵山区存在花生收获机械化程度低、机具适应性不足的问题。因此,本文对国内外花生起挖机、捡拾收获机、联合收获机等主要收获机械的研发与应用现状进行综述,分析总结花生机械化收获模式,提出了花生机械化收获的发展建议,为南方丘陵山区花生收获机械化的发展提供参考。