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草业科学 2023年第6期40卷 1695-1704页

作者：孙榆欢张克平张鹏祁渊甘肃农业大学机电工程学院甘肃兰州730070

压扁调制是苜蓿(Medicago sativa)机械化收获和草产品加工的重要环节,为提高压扁质量,探究作业参数对压扁率和碎草率的影响规律,设计了人字橡胶辊式苜蓿压扁调制装置,并基于二次回归正交旋转组合试验,研究喂入量、对辊转速和对辊间隙等... 详细信息

压扁调制是苜蓿(Medicago sativa)机械化收获和草产品加工的重要环节,为提高压扁质量,探究作业参数对压扁率和碎草率的影响规律,设计了人字橡胶辊式苜蓿压扁调制装置,并基于二次回归正交旋转组合试验,研究喂入量、对辊转速和对辊间隙等因素对压扁率和碎草率的影响规律。结果表明,试验因素影响压扁率和碎草率的显著性依次为喂入量、对辊转速和对辊间隙,压扁调制装置的最优作业参数组合为喂入量1.9 kg·s^(−1)、对辊转速640和对辊间隙3.0 mm,在此作业参数下压扁率为93.94%,碎草率为2.12%。研究结论可为牧草压扁调制机械的设计和优化提供理论依据与数据支撑。

关键词：苜蓿压扁调制压扁装置间隙调节参数优化

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丘陵山地悬挂折叠式割草压扁机设计与试验

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江西农业大学学报 2023年第6期45卷 1543-1558页

作者：杨金龙张克平王久鑫姚亚萍甘肃农业大学机电工程学院甘肃兰州730070

【目的】苜蓿是一种全球性栽培、适应性广泛、营养价值高、适口性优良的作物,被誉为“牧草之王”,是重要的饲草作物之一。压扁调制是提高苜蓿收获品质必不可少的环节,通过对苜蓿进行破节、裂皮、压扁、折弯等处理,实现其茎秆与叶片同时... 详细信息

【目的】苜蓿是一种全球性栽培、适应性广泛、营养价值高、适口性优良的作物,被誉为“牧草之王”,是重要的饲草作物之一。压扁调制是提高苜蓿收获品质必不可少的环节,通过对苜蓿进行破节、裂皮、压扁、折弯等处理,实现其茎秆与叶片同时干燥,减少因叶片过干而造成的脱落损失,提高饲草质量。然而,现有大中型割草压扁机很难适应丘陵山地种植苜蓿的收获作业,小型割草压扁机存在压扁率低、损失率高等问题。为解决丘陵山地苜蓿机械化收获难度大、压扁率和损失率难以控制等问题,设计满足苜蓿切割、压扁调制、抛撒铺放等一体化作业的丘陵山地悬挂折叠式割草压扁机。【方法】对旋转切割装置、预紧力可调式压扁装置、液压起落折叠机构和安全装置等关键部件设计并确定工作参数。确定刀盘转速并分析了割刀作业效果,验证该刀盘转速作业下无漏割,且切割器的重合距离满足设计要求;确定折弯刀的结构参数且利用Ansys/Ls-dyna软件验证其切割效果优于直刀和扭转刀;确定调制辊转速和作业弹簧的尺寸及参数,并对压扁调制过程进行分析;根据田间收获作业状态需求和受力特性计算分析,选用压力10 MPa、Ф60/30-500液压油缸;计算确定安全拉杆脱钩力,以保证作业机遇障时能够启动安全装置,减小对切割装置的损伤。采用Box-Behnken试验设计原理,选择作业机前进速度、调制辊间隙和调制辊转速为试验因素,压扁率和损失率为试验指标,建立回归模型,并进行参数优化与验证。【结果】作业机能够完成苜蓿切割、压扁调制和抛撒铺放作业,最佳工作参数组合为:前进速度2.89 m/s、调制辊间隙3.05 mm、调制辊转速700.5 r/min。【结论】当工作参数为前进速度2.9 m/s、调制辊间隙3.1 mm、调制辊转速700 r/min时,苜蓿压扁率、损失率分别为95%、2.83%,作业机性能稳定可靠,满足评价指标。

关键词：丘陵山地悬挂折叠式割草压扁机压扁装置旋转切割田间试验

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小型前驱式苜蓿刈割压扁机设计研究

小型前驱式苜蓿刈割压扁机设计研究

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作者：李小龙甘肃农业大学

学位级别：硕士

我国对苜蓿的需求量巨大,是畜牧业和奶业持续稳定发展的重要保障。甘肃省是我国苜蓿种植较多的省份之一,但种植地形多为丘陵山地,存在种植地块小且有坡度,机具转弯困难等现状,主要靠人工收获,机械化水平低。因此,本文设计了一种小型前... 详细信息

我国对苜蓿的需求量巨大,是畜牧业和奶业持续稳定发展的重要保障。甘肃省是我国苜蓿种植较多的省份之一,但种植地形多为丘陵山地,存在种植地块小且有坡度,机具转弯困难等现状,主要靠人工收获,机械化水平低。因此,本文设计了一种小型前驱式苜蓿刈割压扁机,主要对切割装置和压扁装置进行设计研究,通过计算机软件分析检验整机的工作性能和设计参数的合理性。主要研究内容如下:(1)根据苜蓿的收获特点和机具设计要求,对小型前驱式苜蓿刈割压扁机完成整体方案设计。整机主要由机架、切割装置、压扁装置、传动机构、悬挂装置等组成;结合切割和压扁装置的结构,设计传动系统并计算主要工作部件的消耗功率;在Solid Works中完成机具的三维建模,并对其工作原理进行分析。(2)完成切割装置的结构和关键部件设计,对苜蓿刈割过程进行研究。选用上传动旋转式切割器并进行设计分析,确定的主要参数有:机具割幅为1.75m,刀盘直径为795mm,两刀盘中心距为855mm,刀盘转速为1800r/min;通过对割刀数量的理论计算和刀盘间重合区域的研究,验证切割器参数设计的合理性和收获过程不会发生漏割现象;通过对割刀进行运动学和动力学分析,表明刀盘转速越快或割刀刀刃越长,割茬断面越平整。(3)确定压扁装置的结构和关键部件的设计,对苜蓿压扁过程进行研究。压扁辊选用一对人字形橡胶压扁辊,其有效工作长度为700mm;采用支撑连杆、调节支架和弹簧组合方式控制从动辊的移动;通过苜蓿未喂入和到达辊间时的两种状态进行受力分析,完成拉伸弹簧和压缩弹簧的选型计算,并分别进行稳定性、疲劳强度和振动验算,满足承载压力要求,能配合苜蓿喂入量自动调节辊间间隙。(4)完成关键部件的仿真分析。应用ADAMS软件模拟分析切割器在起伏地面作业情况,得出割刀以一定频率和振幅波动前进,可以保证割茬高度一致;利用ANSYS Workbench软件对立轴进行静力学和模态分析,静力学分析表明受到最大应力为57.941MPa,刚度和强度满足要求;模态分析结果可知,立轴工作时与外部激励不会发生共振现象;对压扁辊进行随机振动分析,得到3σ下的应力最大值为93.79MPa,发生率为99.73%,有较大的安全裕量;在Fluent中对前置双圆盘进行气流场分析,结果表明双圆盘在高速转动作业时,边缘处的流速最大,并且两圆盘中间能形成气流场,对苜蓿收获有扶持和输送作用。(5)基于虚拟样机,设计刀盘转速、割刀伸出刀盘长度和机具前进速度对重割率影响的优化仿真试验。以刀盘转速、前进速度和割刀伸出刀盘长度为试验因素,重割率为试验指标,设计三因素三水平虚拟正交试验,试验结果表明影响重割率的主次顺序为:刀盘转速>前进速度>割刀伸出刀盘长度,确定重割率的最优作业参数组合为:刀盘转速为1800r/min,割刀伸出刀盘长度为50mm,前进速度为3.2m/s。

关键词：苜蓿收获丘陵山地切割器压扁装置仿真分析

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