摘要：为解决水稻撒施追肥存在的肥料流失、利用率低及机械深施肥工作部件易堵塞、伤根等问题,该研究设计了一种用于水田深施追肥机的超大颗粒肥气力式加速器。该加速器利用双螺旋高压气流,在其与肥料上端构成的近封闭空间内加速超大颗粒肥,实现其高速射入泥壤,并可避免肥料颗粒与管壁碰撞;出口设置渐扩管扩散气流,可减轻对泥壤的冲击,提高施肥位置的稳定性。根据超大颗粒肥参数与加速器功能要求,确定了加速器的结构参数,并根据肥料入泥深度所需的射出速度,分析确定了加速器的工作参数。在此基础上,基于Fluent软件的六自由度重叠动网格建立了加速器仿真模型,以进口气流速度、螺旋角和加速管直径为试验因素,进行单因素仿真试验与三因素三水平Box Behnken组合仿真试验,研究各因素对肥料射出速度与气流扩散率的影响。多因素试验分析及响应面分析结果表明,加速器的最佳工作参数为进口气流速度47 m/s、加速管直径21 mm、螺旋进气口螺旋角43°。在此条件下进行台架验证试验,得到肥料射出速度均值为12.61 m/s,出口气流扩散率均值为85.5%,肥料入泥平均深度为4.7 cm,达到了水稻追肥要求。该研究可为超大颗粒肥水田气力深施追肥机设计提供参考。

摘要：为进一步解决花生捡拾过程植株漏捡、掉果损失等问题,该研究在分析捡拾过程中曲柄-滑道式弹齿滚筒捡拾机构弹齿摆动、花生植株运动规律基础上,建立凸轮理论滑道,运用目标函数法对机构进行了优化设计。以弹齿在地面铲拾距离最大和护板半径最小为目标函数,采用非支配排序遗传算法对捡拾机构参数中的弹齿铲拾段初始安装角、弹齿捡拾长度、曲柄夹角、滚筒半径、上护板倾角、弹齿长度进行了优化求解。利用ADAMS软件建立了机构模型并进行了仿真分析,获得弹齿摆角和齿端运动轨迹仿真曲线,验证了机构参数的正确性和可行性。通过对比仿真分析,较优化前弹齿捡拾长度增大至135 mm、护板直径减小至159 mm,铲拾面积增加近30%。制作样机并进行田间试验,获得捡拾装置最优工作参数为:前进速度为48.0 m/min,转速为45 r/min,弹齿入土深度为17 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99.1%,掉果损失率为1.85%。研究结果可为两段式花生捡拾收获机捡拾装置的研究提供参考。

摘要：为提高设施蔬菜生产机械化率,设计了一种双排夹茎式取投苗装置。利用两个对置移栽臂上的双排夹取爪实现辣椒苗循环取投苗作业,PLC控制系统保证取投苗装置有序平稳运转。夹取爪核心部件由软性材料和弹簧钢片紧贴构成,其精确定位由水平和竖直运动机构实现。分析软性材料厚度、辣椒苗苗龄、夹取爪气缸压力对取苗失败率、运苗失败率和投苗失败率的影响规律,以取投成功率为优化目标进行正交试验,确定双排自动取投苗装置的最佳工作参数。试验结果表明:当软性材料厚度为10 mm、辣椒苗苗龄为51 d、夹取爪气缸压力为0.40 MPa时,平均取投成功率达到94.6%,基本满足蔬菜移栽作业的技术要求。

摘要：为解决秸秆捡拾致密成型机主轴转速自动控制问题,以利于致密成型机全程智能化作业,设计了电液控制系统的数学模型与转速预测模型,提出了一种基于GPC-ILC的致密成型机主轴转速控制方法,通过采集先前成型机运行过程中的输入、输出数据,使用带遗忘因子的最小二乘法辨识广义预测控制的参数模型并计算预测输出值,根据以往过程的累计平均模型误差修正预测输出值,并引出迭代学习控制律,在线实时计算新的控制量,实现主轴转速的控制。场地收获试验表明:增负荷时,转速最大动态偏差为3.21 r/min,与目标值的偏差为2.6%,最大余差为1.23 r/min;减负荷时,最大动态偏差为2.23 r/min,与目标值的偏差为2.47%,最大余差为0.89 r/min;增减负荷转速达到稳定时间小于5 s,超调量小于3%。田间试验表明:最大动态偏差为3.75 r/min,与目标值的偏差为3.47%,最大余差为1.79 r/min,满足成型机田间作业的需求。GPC-ILC算法可及时校正模型失配、干扰引起的转速控制的不确定性。

摘要：结合我国不同地区的种植特点,进行大白菜收获机设计开发,已成为我国大白菜机械化生产的重要任务。本文重点介绍了目前国内外出现的主要大白菜收获设备,阐述了其主要的工作结构与基本性能参数,同时对目前国内的主要大白菜栽培方式进行论述,提出了当前大白菜机械化收割所面临的国外机械与农艺不匹配、国内种植农艺不统一、种植规模散乱和经济效益低等问题,并提出了统一种植模式、进行机器关键组件设计提高收获质量减少收获损伤、进行机械通用化及自动化设计、改进加工制造减少成本等方面的发展对策。

摘要：两段式收获是我国花生机械化收获的主要方式,捡拾装置是花生捡拾联合收获机核心部分之一。针对传统的弹齿滚筒凸轮滑道式捡拾装置存在的花生植株“壅堆”“冲击”和“抛起”而造成荚果损失问题,在花生植株条铺捡拾特性研究基础上,发明并研制了一种新型铲齿-齿滚式花生捡拾装置。通过捡拾性能试验表明:花生植株条铺地面捡拾作业时,铲齿划入地表将花生植株条铺从地面铲起,捡拾齿完成花生植株后续的捡拾作业,但不划入地表。通过对花生植株在铲拾、挑拾、推送阶段的运动状态与受力分析,获得了影响运动状态的主要参数,以此为依据设计了铲齿、捡拾齿、护板等关键捡拾元件的总体结构。在此基础上建立了捡拾齿运动的数学模型,确定了影响捡拾齿运动轨迹的关键参数,并结合ADAMS运动仿真分析获得了捡拾工作参数配比范围。根据设计结果制作样机并进行运转试验,花生捡拾性能试验结果表明:新型铲齿-齿滚式花生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样机试验,获得捡拾装置最优工作参数为:前进速度Vm为48.0 m·min^(-1),转速N为45.3 r·min^(-1),离地高度H为-18 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2.8%。根据试验观察,捡拾过程中花生植株主要呈现横向捡拾、倾斜捡拾、纵向捡拾3种捡拾状态,能够适应果朝一侧的整齐放铺与散乱放铺捡拾作业,为今后两段式花生捡拾收获机捡拾装置的设计提供技术支撑。

摘要：目前,艾草制绒后的剩余物没有被深度利用而造成了中药材资源的浪费,而且艾草粉体学性质的研究鲜见文献报道,在一定程度上阻碍了艾草产业的可持续发展。为粉体的分级、分散、包装以及制粒等处理工艺及相关加工机械提供参考依据,有必要分析其粉体学特性。以石磨制取艾绒后的艾草剩余物为试验材料,通过剪切粉碎法制备多尺度粉体,采用BT-1000粉体综合特性测试仪测定休止角、崩溃角、松装密度、振实密度、分散度等粉体学参数,分析粒度和含水率对流动性、压缩性及喷流性的影响规律。试验分析表明:粒度和含水率对艾叶制绒后剩余物的粉体综合特性影响明显。随粒度增大,流动性呈现先降后升的趋势,而压缩性和喷流性则表现出先增后减的特征;随含水率增加,流动性和喷流性逐渐降低,而压缩性逐渐增大。根据休止角θr<45°、崩溃角θf<40°、差角θd<15°、压缩度Cp<20%、分散度Da<20%,再结合Carr流动性和喷流性指数评价表,分析认为粉体的流动性、压缩性和喷流性均较弱。以试验结论为参考,通过粒度或含水率控制某些粉体学特性,使其满足特定处理工艺要求,也可为粉体加工机械的结构优化提供设计依据,促进中药材加工剩余物的再利用。

摘要：榛子收获机分选装置是榛子捡拾收获机的重要组成部分,直接决定了榛子分选效果和机体的使用寿命。为提高榛子捡拾分选结构稳定性,对装置整机结构进行拓扑优化设计及模态分析。首先,阐述了榛子收获机结构设计及工作原理,并建立榛子捡拾收获机的三维实体模型;然后,通过有限单元法对榛子捡拾收获机进行静力学分析,并通过变密度法对底部车架结构进行拓扑设计,建立优化后的分选装置模型,底部车架在满足使用性能的前提下质量降低了49.9%;最后,对优化后的整机模型进行了模态和谐响应分析。模态结果显示优化后前6阶固有频率分别为11.18、17.34、22.04、23.85、36.68、39.61Hz,谐响应结果显示分选装置在11.0Hz和17.5 Hz频率时易产生共振现象。其中,最大谐峰值出现在第1阶、2阶处。对成型装置进行试验,结果表明:分选装置能满足各项作业要求,且工作稳定,可为榛子捡拾收获机进一步优化设计提供理论参考。

摘要：蓖麻脱出物组分复杂,清选后含杂率高,且没有专用清选装置,清选效率低,为此设计一种双层倾斜振动风筛式蓖麻清选装置。首先对清选装置总体结构进行设计,采用双层风吹式同步振动结构。其次,对装置的振动筛、清选室、出料口等关键部件进行设计。采用离散元法对清选筛结构进行参数优化,以哲蓖4号为试验物料,测定物料离散元参数,通过单因素试验,分析上筛面筛孔排列型式、筛孔直径、筛面倾角对筛分效率和损失率的影响。确定最佳设计参数为U型筛孔排列、筛孔直径14 mm、筛面倾角8°。为了获取最优的工作参数,采用离散元法与计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)耦合方法对清选过程进行仿真分析。对单目标函数进行参数优化,当振动筛振幅为8.43 mm、振动筛振频为6.00 Hz、气流横向角为40.00°时,蓖麻脱出物的最大筛分效率为98.20%。当振动筛振幅为7.00 mm、振动筛振频为7.76 Hz、气流横向角为40.81°时,蓖麻籽粒的最小损失率为2.02%。以振动筛的振幅、振频和气流横向角为试验因素,以筛分效率和损失率为试验指标,设计了正交组合试验,建立各因素与指标间的数学回归模型,并对模型进行参数优化。结果表明,当振动筛振幅9.00 mm、振动筛振频6.16 Hz、气流横向角40.00°时,蓖麻清选装置的筛分效率和蓖麻籽粒的损失率最优,分别为97.66%和2.32%。最后,设计出蓖麻清选装置,通过台架试验对最优参数组合进行试验,实际筛分效率与损失率分别为93.15%和6.94%,与预测结果误差在5%以内,同时实际所得到的籽粒含杂率为0.83%,满足使用要求。

摘要：针对玉米秸秆深埋还田机田间作业过程中振动剧烈的问题,对其振动特性进行了研究,并以提高低阶固有频率为目标优化机具结构,提高机具作业效果。通过模态分析,获取机具的固有频率;田间测试得到机具8个测试点的振动特性及功率谱;应用ISIGHT耦合平台对机具主结构进行了参数优化,避开了机具外部主要激振频率。研究表明:机具在田间作业过程中的振动主要由前进速度、自身结构、外部激励及地表情况决定,覆土装置和镇压装置具有一定的吸能减振作用,其中机具尾部已经发生共振;影响机具振动的主频集中在8~16 Hz,接近机具1阶和2阶固有频率;优化后机具主结构的1阶固有频率提升至20.348 Hz,可有效避免共振。田间试验表明,机具优化后作业过程中振动减少,噪音降低,作业效果良好,为秸秆深埋还田机具的设计优化提供了一定的理论参考。