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。

丘陵山地桑叶采收机取袋机构优化设计与试验

针对丘陵山地桑叶采收机收集装置自动取袋过程实现困难的问题,通过桑叶取袋装袋过程运动学分析,对取袋机构进行了优化设计与试验.首先通过分析整机结构与取袋机构工作原理,建立了取袋机构运动学分析模型;以最大横向取袋距离和取袋瞬间角度为目标,建立了优化设计模型,并开发了辅助分析设计软件,确定了取袋机构参数的取值范围;采用带基因策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)对模型求解,获得最优设计参数.其次根据最优设计参数建立了三维模型,利用ANSYS进行运动学仿真分析,结果表明取袋机构末端执行器位移图像和速度曲线与设计要求一致,可满足取袋机构设计要求.最后研制出桑叶采收机与取袋机构样机,对取袋机构样机开展高速摄像试验,验证了取袋机构运动轨迹与理论仿真结果基本一致.以曲柄转速、吨口袋种类、磁吸石外圆尺寸为试验因素,取袋开袋成功率为指标开展桑叶取袋开袋正交试验,并根据最优组合进行验证试验.试验结果表明:曲柄转速为0.1 r/s、吨口袋形状与尺寸为方体550 mm、磁吸石外圆尺寸为20 mm时,取袋开袋成功率为97.50%,表明该机构能完成取袋作业,可实现桑叶采收机的取袋开袋功能.

油菜分段收获捡拾脱粒机捡拾损失响应面分析

为降低捡拾脱粒机捡拾损失,采用响应面分析方法对捡拾部件的参数进行试验。试验结果和分析表明:影响捡拾损失的重要因素是机组前进速度、输送带速和输送倾角;3个影响因素按重要性排序为:机组作业速度、输送带速、输送倾角。确定了一组最优的参数组合:机组前进速度0.80 m/s,输送带速0.78 m/s,输送倾角11.19°,优化后捡拾损失率的理论值为2.91%。考虑实际机械作业过程中的参数调整问题,推荐参数组合为:机组前进速度0.71 m/s,输送带速0.80 m/s,输送倾角12°。

齿带式和弹齿滚筒式捡拾器性能对比试验研究

针对油菜分段收获作业中的捡拾损失率和捡拾作业效率问题,以齿带式捡拾器和弹齿滚筒式捡拾器为对象,进行了同条件下的捡拾损失率以及捡拾效率对比试验。结果表明:在机具正常作业水平下,齿带式捡拾器的平均捡拾损失率为6.25%,弹齿滚筒式捡拾器的平均捡拾损失率为5.5%且捡拾效率优于齿带式捡拾器。随着机具作业速度增加,弹齿滚筒式捡拾器的捡拾损失率升高更加明显,而齿带式捡拾器捡拾损失率升高幅度较低。这表明其更适合与大喂入量联合收获机配套,完成平整田块的高速捡拾作业。

一种小型马铃薯捡拾机的研制与试验

目前国内应用较为普遍的马铃薯挖掘机将薯块挖掘条铺后需人工捡拾,工作效率低、劳动强度大。针对以上问题,设计了一种与30 k W拖拉机配套的小型马铃薯捡拾机。该机主要由捡拾装置、薯土分离装置、薯块升运装置、薯块收集装置等几部分组成,制作了样机并进行了田间试验。试验表明:该机薯土分离彻底,机组纯工作小时生产率为0.35~0.38 hm^2·h^(-1),平均伤薯率为4.4%,漏薯率为2.1%,含杂率为6.3%。

基于两段收获的弹齿式花生捡拾机构研究

为解决花生两段式机械收获过程中因花生捡拾装置存在植株＂壅堆＂与＂抛起＂而造成掉果损失的问题,结合相应的花生收获农艺和植株物理机械特性,针对滑道式弹齿滚筒式捡拾装置,根据弹齿在捡拾、举升、推送和空回4节拍中实现的理想摆动姿态和运动规律,以捡拾装置护板半径最小为主要目标,采用非支配排序遗传算法NSGAII进行了弹齿、曲柄、滑道和护板等多元件整体优化设计和机构参数优化,分析了弹齿、曲柄、护板等构件参数变化对目标函数的影响。根据4个工位中弹齿摆动特点,设计凸轮滑道中心线轨迹方程,运用Matlab编程获得滑道中心线轨迹,并采用非均匀三次B样条曲线对凸轮滑道轮廓线进行平滑处理。通过ADAMS动力学与运动学仿真,获得捡拾过程中齿端运动轨迹,通过分析确定了空回工位采用五次多项式过渡方式。根据设计结果制作弹齿滚筒式花生捡拾装置。通过样机运转试验、花生捡拾性能试验表明,新型弹齿式捡拾装置用于花生捡拾过程中,不存在植株＂壅堆＂与＂抛起＂问题;通过响应面分析法及试验,获得捡拾装置最优工作参数为：前进速度V为48.0 m/min,转速N为53.1 r/min,离地高度H为-7.4 mm。在花生植株含水率15%~17%的两段收获条件下,花生植株捡拾率为98.9%,掉果损失率为2.5%。

油菜分段收获齿带式捡拾器的设计与试验

根据我国油菜生产特点和技术需求,应适当发展分段收获,为此,设计了一种齿带式油菜分段收获装置。本文对齿带式捡拾收获装置的结构和工作原理进行了分析,重点研究了齿带捡拾装置的仿形、输送和捡拾等装置的优化配置,以探索新的工作原理和新的结构设计。进行了齿带式油菜捡拾装置参数优选试验,得到机组前进速度、齿带输送速度和齿带输送倾角与损失率的关系。采用正交试验的方法进行试验,并对试验数据进行极差分析,找出适合齿带捡拾器收获油菜的最佳参数组合。三个影响因素按重要性排序为:机组作业速度>输送带速>输送倾角。确定了一组最优的参数组合:机组前进速度0.71m/s,输送带速0.9m/s,输送倾角12°。

东北大红萝卜收获机结构设计

分析了我国萝卜收获机械的发展现状,对现有常用机型的性能进行了比较研究。为提高东北大红萝卜的机械化收获作业效率,结合其种植模式和收获工艺,设计了一种挖掘式大红萝卜收获机,主要由圆盘割刀、挖掘捡拾滚、辅助捡拾滚及输送清选机构等部分组成。工作时,收获机可以将萝卜的茎叶与根部分离,完成萝卜的挖掘、去土和集果等作业。对挖掘捡拾机构进行了数学建模及力学分析,确定了挖掘捡拾滚的转速为180r/min,辅助捡拾滚的转速为270r/min。收获机的研发为其它根茎作物收获提供了可借鉴的经验和方法。

油菜捡拾收获机齿带式捡拾器运动学分析

文章对齿带式捡拾收获机捡拾器做了运动学研究分析,得到捡拾弹齿的运动轨迹方程、速度方程,推导出不考虑实际条件和考虑实际条件的捡拾器倾角γ、速比λ的求解公式。

大型辊筒类西葫芦收获机捡拾装置的改进设计

大型辊筒类自走式西葫芦收获机是内蒙古巴彦淖尔市五原县蒙龙机械设计有限责任公司研发的一款新产品,该机器在实际工作中存在3个问题:(1)存在漏捡现象;(2)捡拾以后西葫芦不易脱落;(3)杂草容易进入破碎取籽装置,导致破碎取籽装置损坏。为了提高西葫芦收获机的工作效率及使用寿命,针对这3个问题对捡拾装置进行改进设计,改进方案如下:(1)扎瓜齿的改进设计;(2)取瓜梳的改进设计;(3)除草装置的改进设计;(4)利用ANSYS Workbench对捡拾装置在改进后不同工作环境下进行静力学强度分析,验证改进后的强度是否满足工作要求。改进后利用样机在田间做捡拾试验,结果表明:该机器的工作稳定性良好,解决了以前存在的问题,且平均有效捡拾率达到97.2%,达到国家收获类农机的相关标准。

花生捡拾收获机喂入量检测系统设计与试验

针对花生捡拾收获过程的易堵塞、损失大等突出问题,研发了一种多接口输出的花生捡拾收获过程喂入量检测系统。系统以单片机为核心,利用应变片测量应力来反映喂入量的大小,其数值除了显示以外,还采用模拟量变送、485通讯等接口形式输出。同时,阐述了应力检测的方法和原理,经试验创立了相关的测量数学模型,并设计了测量电路,编写了相应的软件。田间试验表明:系统能够将测量的喂入量值实时显示,同时变送输出其标准信号,当达到系统设定的喂入量阈值时能够及时报警。系统实现了花生收获过程中的喂入量检测和控制信号输出的功能,收获过程中的堵塞情况得到了有效防控,提升了花生捡拾收获智能化水平。

牵引型分段式花生收获机的研制

结合河南省花生主产区的种植模式和农用拖拉机保有量大的特点,为解决花生挖掘后人工捡拾秧果劳动强度大、成产成本高的问题,设计了一种与拖拉机动力配套使用的牵引型分段式花生收获机。该花生收获机主要由传动变速装置、拾捡输送装置、搅龙装置、清选分离装置、集果装置,以及相关辅助装置等部件组成。在分段收获的基础上,设计了自动拾捡装置,提升了抓秧能力;创新设计了螺旋圆弧搅龙,振动筛与吸风机组成的清选分离系统,清选效果较好,最大限度地避免了农机作业中粉尘飞扬。田间试验表明:该机作业性能良好,捡拾率达到98.8%,损失率为2.8%,生产率达到1 017kg/h,符合国家花生收获机作业质量标准(NY/7502-7 5 0 2),满足实际生产要求。

番茄收获机喂入机构运动特性分析与参数优化

为提高番茄收获机捡拾装置效率,减少果实损伤和堵塞现象,对番茄收获机捡拾机构运动轨迹进行了优化。建立了该机构的运动数学模型,并基于此模型进行了ADAMS参数化建模,分析了机构主要参数对运动轨迹的影响。以收获过程中捡拾机构的抖动性和番茄果秧喂入稳定性为目标,进行参数优化分析,获得了一组最优参数组合。在此组合下,该机构具有良好的运动特性,能够满足番茄果秧收获的农艺要求。

包装振动能量采集器非线性拾振结构响应分析

目的以振动能量采集器的拾振结构为研究对象,分析阻尼比、频率、非线性系数、弹性系数和激励振幅对振动响应特性的影响。方法首先对拾振结构建立其物理系统模型,建立模型的动力学方程并进行理论计算。然后,用同伦分析法(HAM)对其响应特性进行计算分析,得到理论计算结果。最后,通过Matlab绘制振动特性基本曲线,得到模拟分析结果。结果非线性系数对振动响应特性的影响较小;减小弹性系数、增加阻尼比、控制系统频率和激励振幅,可以增大响应振幅。结论为振动能量采集器拾振结构的优化设计提供理论依据。

全喂入花生捡拾收获机喂入量建模与试验

为解决中国全喂入花生捡拾收获机作业时因喂入量波动导致作业性能下降甚至出现机械故障,而花生捡拾收获机喂入量相关基础研究又缺失的问题,该文以团队前期所研制的4HLJ-3000型全喂入花生捡拾收获机为研究对象,提出了基于捡拾台动力输入轴扭矩的喂入量监测方法。通过对捡拾台进行动力分析,得出了捡拾台动力输入轴扭矩和喂入量的数学模型。利用捡拾台动力输入轴转速、扭矩和功率等工况数据监测存储分析管理系统进行了扭矩和喂入量的道路监测试验。对试验结果进行了线性函数、幂函数、指数函数和二次函数拟合回归分析,结果表明二次函数模型拟合度较高,其决定系数R2为0.990。对二次函数拟合曲线进行分析,结果表明,当喂入量小于等于3.0 kg/s时,随着喂入量的增加扭矩缓慢增加;当喂入量大于3.0 kg/s时,随着喂入量的增加,扭矩急剧增加,且转速随之降低。模型验证试验的结果表明,所建立的二次函数模型具有较好的准确性,绝对偏差率范围为0.42%~2.43%,平均偏差率为1.40%,且喂入量越大,偏差率越大。对喂入量和扭矩的函数模型进行了田间试验,结果表明,扭矩偏差率范围为1.90%~3.58%,平均偏差率为2.65%。研究结果可为全喂入式花生及其他作物捡拾收获机结构优化设计及喂入量的智能测控提供参考。

马铃薯捡拾分级一体化收获机的设计与试验

针对国内马铃薯先挖掘、后捡拾分拣的收获现状,设计了一种马铃薯捡拾分级一体化收获机。该机主要由捡拾装置、分离装置、分级装置、提升装置和收集装置等几部分组成,可一次性完成两垄马铃薯的捡拾。设计的振动筛分级装置可实现马铃薯的三级分类,大大提高了马铃薯捡拾机的捡拾、分拣效率,降低了收获成本,具有很高的应用推广价值。

捡拾输送集草机设计与试验研究

针对我国牧草搂集技术现状以及市场需求,依托“十三五”国家重点研发计划项目,研制了一种新型牧草收集机具。阐述了9JSC-7.0型捡拾输送集草机的总体结构和工作原理,介绍了机架、捡拾机构、输送机构、仿形浮动机构以及液压系统等主要工作部件的结构,并对机具进行了田间试验及性能检测。田间试验及性能检测结果表明:捡拾幅宽为7.2 m,作业速度为5-15 km/h,漏检损失率为3.7%,机具工作稳定可靠,其各项技术指标均达到了项目任务书和设计的要求。对研究牧草高效、高质量收获具有重要的指导意义。

割秧后花生收获机捡拾装置设计与试验

先将秧蔓切割再进行收获可较好地实现覆膜种植花生秧蔓饲料化利用。该研究针对割秧后花生植株变短、横向尺寸变小、荚果-秧蔓比增加,原有收获机捡拾装置适应性差的问题,在已有花生捡拾收获技术基础上,对捡拾弹齿间距、弹齿转速、折弯角度、弹齿排数等关键结构和运动参数进行改进,研制了一种适于割秧后收获的弹齿式花生捡拾装置。运用SPSS软件对割秧后花生植株横向尺寸进行统计分析,确定了弹齿间距为7 cm;通过对花生植株低损捡拾和顺畅抛送条件的理论分析,在回转半径为21 cm的条件下,确定捡拾弹齿转速为60 r/min;通过对花生植株被弹齿捡起时的受力情况分析,确定捡拾弹齿折弯角度为102°,并根据铺放厚度,确定捡拾弹齿折弯部分长度为4 cm;建立捡拾弹齿齿尖运动方程,运用Matlab软件对不同排数弹齿齿尖运动轨迹进行分析,确定捡拾弹齿排数为6排。田间试验结果表明,弹齿式花生捡拾装置的平均捡拾率为98.07%,捡拾装置造成的平均落果率为1.23%;满足割秧后花生捡拾收获作业需求。该研究可为割秧后花生以及其他作物捡拾收获机具研发和改进提供借鉴。

轴流式花生捡拾收获机设计与试验

针对花生全喂入捡拾收获过程捡拾率低、荚果损失率高、生产率低等问题,基于花生生物学特点、荚柄脱离特性及荚果破损机理,设计了一种轴流式花生捡拾收获机。整机采用自走式底盘驱动,配套动力120 kW,主要由捡拾装置、输送装置、摘果装置、清选装置、底盘系统、集果装置等组成,可一次完成对田间条铺花生植株的捡拾、输送、果蔓脱离、果杂清选、提升集果等功能。在分析整机工作原理的基础上,进行了关键部件结构设计及参数确定,通过动量守恒原理和赫兹接触理论建立捡拾过程的碰撞模型和摘果装置关键参数方程,并对荚果破损和荚柄分离力学模型进行了定量分析,确定以弹齿转速、摘果滚筒转速、机具前进速度为主要影响因素,并针对“开农61”品种花生进行试验研究。结果表明,最优参数组合为弹齿转速68 r/min、摘果滚筒转速447 r/min、机具前进速度1.4 m/s,对应的捡拾率为98.62%、荚果损失率为2.11%、生产率为0.61 hm^2/h,捡拾率、生产率比优化前分别提高了2.1、4.5个百分点,荚果损失率比优化前降低了0.9个百分点,综合性能明显提高。

自走式红枣收获机捡拾装置的设计与参数优化

为提高自走式红枣收获机捡拾装置性能,基于捡拾装置的结构及工作原理,对该装置的风机、风箱关键部件进行了设计优化,并结合实地试验,得出捡拾装置最优工作参数。最终确定关键部件设计优化为:捡拾风机型号为9-19-4.5A;捡拾风箱箱体长500 mm、宽300 mm、高345 mm,箱体入口内径140 mm、出口内径185 mm,箱体壁厚4 mm,箱体作业高度1100 mm。当捡拾装置风机转速为3054 r/min、前进速度为0.15 m/s、距地高度为54.29 mm、枣带宽度为265.95 mm时,红枣捡净率为98.43%,达到最优捡拾水平。