摘要：为实现冬枣摘熟留青分批收获,针对设施枣园种植环境设计了一款用于冬枣振动采收参数寻优,具有信息感知功能可调幅变频的试验装置。为探究受迫振动下影响枣果脱落的主要因素,获得最大熟果脱落率和最小青果脱落率,构建了果实单摆动力学模型,通过对模型的求解,确定了影响果实脱落的主要因素为振动频率、振动幅值和振动时间。然后,采用显示推拉计进行脱落模拟试验,确定了熟果、青果、果柄的脱落次序,证明了摘熟留青的可行性。最后,建立了脱落率与采收机收获参数数学模型,以熟果脱落率和青果脱落率为指标对采收参数进行优化,得到冬枣摘熟留青最佳参数组合:振动频率为12.66 Hz、振动幅值为15.02 mm、振动时间为3.98 s,此时,熟果脱落率为70.08%,青果脱落率为11.97%。并对优化结果进行了田间试验验证,试验结果与优化值相近。

摘要：针对机械式玉米排种器在播种机高速作业条件下排种精度下降且性能不稳定的问题,提出利用调姿齿与单元型孔对玉米种子充种姿态进行调控的技术思路,设计了一种姿控驱导式精量排种器,采用双侧种盘对置、单列排种结构布局,降低工作转速同时提高排种均匀性。完成了关键零部件的结构参数设计,分析了种子姿态调整原理,通过单因素试验与正交旋转组合试验获取排种器的最优参数组合,并开展排种性能对比试验。结果表明:调姿齿齿型为线型时,排种合格率提升效果最优,较无调姿齿可提升29.1个百分点;排种器的最优参数组合为:工作转速16.7 r/min,型孔外壁面倾角46.9°与型孔圆角半径4.5 mm,该条件下合格率、漏播率和重播率分别为91.6%、2.8%与5.6%;在作业速度8~14 km/h范围内,排种器的合格率均高于90%,漏播率均低于3%,重播率均低于8%,破损率均低于0.5%,粒距均匀性变异系数均低于19%,且排种效果优于无姿态调控排种器与勺轮式排种器,满足玉米精量播种的技术要求。

摘要：针对西北地区玉米秸茬覆盖地小麦免少耕宽幅沟播时,由于玉米根茬阻碍秸秆流动导致的秸茬聚集壅堵、土壤扰动大、种带清洁率低、播种质量差等问题,提出先被动切割、后主动抛撒的种带清理方法。设计了一种切抛组合式破茬清秸防堵装置,通过纵向布置的倾斜缺口圆盘与旋抛装置配合作业对种带残茬与秸秆进行清理。适配防堵装置设计了分流式开沟器,实现行距稳定的一沟两行播种。分析确定了缺口圆盘倾角与偏角参数;依据滑切理论设计计算了平直旋刀与侧倾旋刀刃线结构参数;建立MBD-DEM联合仿真平台并采用正交旋转组合试验方法,以种带清洁率、秸茬粘结键破碎率与土壤扰动宽度为指标进行旋抛装置关键参数优化仿真试验。基于仿真结果建立各指标回归模型并通过响应面分析与多目标优化得出,当侧倾旋刀倾角为20°、回转速度为310 r/min时,防堵装置种带清洁率达到96.9%,秸茬粘结键破碎率为26.9%,土壤扰动宽度为139 mm。在玉米秸茬覆盖地进行小麦播种试验,结果表明切抛组合式小麦宽幅沟播破茬清秸防堵装置通过性良好,种床清洁率为90.1%,破茬率为96.2%,土壤扰动宽度为127 mm,土壤扰动量为6.9%,整机作业质量稳定且播种后小麦出苗均匀,满足宽幅沟播小麦免耕播种农艺要求。

摘要：针对玉米繁种阶段亲本种子播前分级效率低、筛面自净效果差的问题,该研究提出一种变幅振动筛分方法,并设计了种子分级振动筛装置,对驱动机构和自净清筛装置进行设计与分析。在喂入量2.5 kg/s的条件下,以京科968玉米种子为试验对象,以分级合格率、作业时间和卡种数量为试验指标,通过四因素(进料口高度、振幅、振动频率和筛面倾角)三水平Box-Behnken试验,建立各因素与试验指标间的回归模型,并对参数进行优化。结果表明,影响变幅振动式分级装置分级合格率的主次因素顺序为振动频率、筛面倾角、振幅和进料口高度,影响作业时间的主次因素顺序为振动频率、振幅、筛面倾角和进料口高度;卡种数量具有较大的随机性,当振幅和振动频率都较低时,筛面卡种数量急剧增多,自净效果极差。最优参数组合为进料口高度19 mm、振幅5 mm、振动频率8.25 Hz、筛面倾角7°,模型优化预测结果为分级合格率88.04%,作业时间40 s。在最优条件下的验证试验结果为分级合格率89.55%、作业时间39 s,平均卡种数量8粒,与预测结果基本一致,较等幅振动式分级装置的分级合格率提高3.25个百分点,作业时间减少4 s,平均卡种数量减少2粒,作业性能优于等幅振动式分级装置。分级装置分级效率达0.33 t/h,各项指标均满足相关设计要求。研究结果可为繁种阶段种子分级装备的设计提供参考。

摘要：针对玉米免耕播种机在麦茬地作业时机具通过困难、苗带草土混杂、作业质量差等问题,提出驱动切茬和被动导草联合作业的技术思路,设计了一种切茬导草组合式草土分离装置,实现了秸秆及杂草的切割拨抛和引导分流。对凹面缺口圆盘刀和导草板等关键部件与秸秆及杂草间的相互作用规律进行理论分析,确定了关键影响因素及其取值范围;运用CFD仿真技术确定了导草板的最优参数;借助EDEM离散元仿真技术建立了草土分离装置土壤秸秆相互作用的仿真模型,确定凹面缺口圆盘刀的最优结构参数组合;通过田间试验对该装置的作业性能进行了验证。研究结果表明:影响切茬导草组合式草土分离装置作业性能的主要结构参数为凹面缺口圆盘刀刀盘入土深度、刀齿高度和刀盘偏角。当刀盘入土深度为73.63 mm、刀齿高度为69.70 mm、刀盘偏角为23.41°时,该装置机具通过性良好,且作业性能稳定,苗带秸秆清除率和土壤扰动量平均值分别为90.16%和20.85%,符合玉米免耕播种作业农艺和技术要求。

摘要：针对传统小麦宽苗带旋耕施肥播种机存在的播深一致性差、易壅堵等问题,该研究采用肥管与滑刀的组合设计,将滑刀式开沟排肥管前置于宽苗带旋耕刀组工作范围间隙中,实现了滑刀式开沟排肥管和旋耕刀组的耦合作业。通过理论分析和计算确定了滑刀式开沟排肥管刃线的基本参数、旋耕刀组的排列方式以及耦合作业原理,并构建相应的离散元仿真模型。通过仿真试验对滑刀式开沟排肥管和肥管前置式宽苗带旋耕刀组作业效果进行了试验验证。试验表明,终止滑切角为40°时滑刀式开沟排肥管所受牵引阻力最小,此外肥管前置式宽苗带旋耕刀组设计可以有效避免肥沟对播深一致性的影响,提升播深一致性。田间试验表明,机具前进速度1.11 m/s时,肥管前置式小麦宽苗带旋耕施肥播种机能够实现宽苗带播种作业,且播深合格率达94.36%,变异系数为3.79%,播深一致性表现好。此外,肥管前置与旋耕刀的配合可以使肥料在种床形成“倒三角”空间立体分布,有益于作物早期的养分吸收,也进一步避免了因肥管与种子分布器间距小导致的壅堵现象,提高了机具的通过性,满足宽苗带小麦种植需求。研究结果可为小麦宽苗带播种装置的研发与优化提供支撑。

摘要：【目的】针对免耕条件下玉米播种施肥时,采用自然回土方式存在的种肥间距不稳定、种子覆土量不足等问题,采用主动覆土方法,设计一种基于双圆盘覆土的种肥分施装置。【方法】设计基于双圆盘覆土的种肥分施装置,利用EDEM对该装置的作业性能进行离散元仿真,研究圆盘直径、圆盘入土深度、圆盘张角、排种管前后间距及圆盘后方开口间距对种肥间距和种子覆土厚度的影响,并在此基础上选取圆盘直径(150,175,200,225,250 mm)、排种管前后间距(60,80,100,120,140 mm)及圆盘后方开口间距(110,135,160, 185,210 mm)为试验因素,利用3因素5水平二次正交回归试验,分析各关键因素对种子覆土厚度的影响。与不加覆土圆盘的装置进行田间对比试验,对基于双圆盘覆土的种肥分施装置作业效果进行验证。【结果】利用Design-Expert软件得出了影响种子覆土厚度的主次因素:圆盘后方开口间距、排种管前后间距、圆盘直径;最优组合是圆盘直径201 mm,圆盘后方开口间距103 mm,排种管前后间距115 mm。田间试验表明,设计的装置种肥间距与种子覆土厚度与仿真优化结果的相对误差分别为7.63%和11.45%;设计的装置种肥间距和种子覆土厚度较不加覆土圆盘的装置分别增加了14.30%和19.30%,种肥间距与种子覆土厚度的变异系数分别为5.21%和7.26%。【结论】所设计的基于双圆盘覆土的种肥分施装置作业效果满足种肥分施要求,为后续种肥分施技术与装置的研发提供了依据。

摘要：针对现有重型精量播种机在高速作业时存在覆土装置影响播种均匀性、种沟内种子被“架空”等问题,基于阿基米德螺线切刃曲线与挤压式覆土原理相结合的思路,设计了一种阿基米德螺线型弧面双齿盘覆土装置,实现了覆土厚度适宜且均匀一致,降低覆土作业对播种均匀性影响的目的。本研究对覆土装置的结构参数、覆土量进行分析,确定了影响覆土效果的主要参数取值范围;利用EDEM离散元仿真技术建立了覆土装置-种子-土壤间的离散元模型,对关键参数进行仿真优化,确定弧面双齿盘的最优参数组合;通过田间试验对该装置的作业性能进行了验证。研究结果表明:影响弧面双齿盘作业性能的主要结构参数为阿基米德螺线型弧面双齿盘的中心间距、安装倾角、入土深度。当弧面双齿盘的中心间距为142.6mm、安装倾角为20°、入土深度为55mm时,该装置通过性能良好,覆土厚度均匀一致,平均厚度为47mm,合格粒距标准差、变异系数与空白对照组分别相差0.22mm、1.81个百分点,对播种均匀性影响小,满足精量播种的农艺要求。

摘要：针对机械式排种器在高速作业条件下充种效果差,递种过程不稳定导致排种器合格指数低的问题,基于引导充种、缩短递种距离设计思想,设计了大豆高速播种机侧置导引式精量排种器,利用侧置型孔结构和导引板实现有序充种、稳定可靠递种。对充种、清种及递种过程进行了理论分析,建立了充填力模型,确定了影响排种器性能的关键参数为:充种倾角α、开口角β;确定了型孔的主要结构参数,并以合格指数、漏播指数为评价指标,采用二因素五水平中心旋转组合试验方法,对充种倾角α、开口角β开展仿真试验。结果表明:切向充填力随位置角的增大先增加后下降,z向充填力逐渐增大到最大值;充种倾角α、开口角β对合格指数、漏播指数影响极显著,得到结构参数的最优组合为:充种倾角α为11.50°、开口角β为119.05°;台架试验结果表明,在作业速度4~14 km/h下,侧置导引式大豆排种器合格指数不低于95.27%,漏播指数不大于4.73%,破损指数低于0.53%,满足高速精密播种要求。

摘要：为防止坚硬的犁底层对深松铲尖和铲柄的过载破坏,在研究过载保护装置工作原理的基础上,设计了一种具有过载保护功能的深松装置,并对其关键部件安全销的选型方法进行了研究和有限元校核验证。通过研究深松装置在正常载荷和超载荷两种不同状态下的受力,对其关键部件安全销的直径尺寸和材料选型方法进行了阐述,并利用ANSYS Workbench软件对选用材料为45碳素钢、直径为20mm安全销的过载保护深松装置,进行稳定工作和超载荷工作两种状况下的静力学分析。结果显示:在超载荷状态下,过载保护装置的安全销最大应力为538.47MPa,远大于45碳素钢的屈服强度355MPa。这表明,过载保护装置设计合理,能够起到过载保护作用。该研究可以为深松铲的过载保护设计提供依据。