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多子芋收获机离心回转式根土分离装置设计与试验

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农业工程学报 2024年第21期40卷 14-26页

作者：刘婉茹张国忠刘浩蓬周勇王洪昌裴蕾李子涵华中农业大学工学院武汉430070 农业农村部长江中下游农业装备重点实验室武汉430070

针对芋头采挖过程中传统栅条式筛分装置存在土壤破碎质量差、根土分离效果不佳等问题,该研究结合多子芋生长特点,设计了一种离心回转式根土分离装置。构建芋头根土复合体碰撞力学模型和土块冲击破碎力学模型,明晰了影响根土分离效果的... 详细信息

针对芋头采挖过程中传统栅条式筛分装置存在土壤破碎质量差、根土分离效果不佳等问题,该研究结合多子芋生长特点,设计了一种离心回转式根土分离装置。构建芋头根土复合体碰撞力学模型和土块冲击破碎力学模型,明晰了影响根土分离效果的主要因素为弹齿倾角、回转筛转速和柔性拨指长径比,并确定取值范围。采用EDEM-RecurDyn耦合方法开展仿真试验,探究芋头根土复合体在筛分过程中经历平衡、失稳、土壤破碎、碰撞翻滚和土壤脱落等全过程动态变化规律,单因素试验确定柔性拨指直径14 mm,长度45 mm;以弹齿倾角、回转筛转速和土壤喂入量为影响因素。以根土分离率和芋头最大冲击力为评价指标,开展二次回归正交旋转组合试验,求解最优参数组合为弹齿倾角16.00°、回转筛转速110.00 r/min、土壤喂入量14.00 kg/s时,根土分离率最优为93.36%,芋头碰撞冲击力峰值最小为150.73N。田间试验结果表明多子芋收获机根土分离率为92.06%,破损率为4.86%,与回归模型预测结果相差1.39%,相较传统栅条式根茎类收获机根土分离率提升了8.61个百分点,满足多子芋根土分离要求。研究结果可为根土复合体破碎分离特性及根茎类作物高效低损采收装备设计提供参考。

关键词：农业机械仿真根土复合体多子芋根土分离试验

振动式三七根土分离装置的运动学分析及优化设计

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西北农林科技大学学报（自然科学版） 2018年第11期46卷 146-154页

作者：崔振猛张兆国王法安程一启杨海慧昆明理工大学现代农业工程学院云南昆明650500

【目的】设计一种振动式三七根土分离装置,以实现三七根土复合体的根土分离。【方法】将三七根土分离装置简化为曲柄双摇杆机构,并对振动筛上的物料进行运动学分析,确定物料运动的影响因素,验证其运动参数设计的合理性;利用ADAMS对该装... 详细信息

【目的】设计一种振动式三七根土分离装置,以实现三七根土复合体的根土分离。【方法】将三七根土分离装置简化为曲柄双摇杆机构,并对振动筛上的物料进行运动学分析,确定物料运动的影响因素,验证其运动参数设计的合理性;利用ADAMS对该装置进行运动学仿真,选取振动筛前后端点及质心作为研究对象,得到各点的合位移、合速度曲线并分析各曲线的变化规律,验证结构设计的合理性;以人工采挖的三七根土复合体作为试验材料,采用三因素三水平正交组合试验设计,分析各因素对根土分离率及三七损伤率的影响。【结果】在试验参数范围内,通过Design-Expert软件得到了最佳的工作组合为:曲柄转速295r/min、筛面倾角8°、筛面长度620mm。验证试验表明,最佳组合条件下根土分离率为95.7%,三七损伤率为1.9%。【结论】所设计的三七根土分离装置满足设计要求,为后续三七收获机的设计提供了依据。

关键词：三七根土分离曲柄摇杆机构运动学分析

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深根茎类中药材根土分离装置的研究

机械设计 2015年第7期32卷 65-70页

作者：陈学深马旭陈国锐齐龙武涛曾令超华南农业大学工程学院广东广州510642

为了深根茎类中药材根茎与土壤复合体能够实现高效、低损分离,减低劳动强度和提高生产效率,文中利用碾压、揉搓、撞击、抛送等多种脱土原理,研制了一种深根茎类中药材根土分离装置,并给出了详细设计原理与设计方案。以甘草根土复合体为... 详细信息

为了深根茎类中药材根茎与土壤复合体能够实现高效、低损分离,减低劳动强度和提高生产效率,文中利用碾压、揉搓、撞击、抛送等多种脱土原理,研制了一种深根茎类中药材根土分离装置,并给出了详细设计原理与设计方案。以甘草根土复合体为例进行了验证,通过正交试验方法,分析了碾压辊表面形状、碾压间隙和驱动轴转速对根土分离率和破损率的影响规律,得到了装置分离作业的最优方案。文中的研究为深根茎类中药材根土分离装置的研制提供了理论与实践基础。

关键词：深根茎中药材根土分离收获机械试验分析

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玉米根茬根土分离方式的试验研究

湖南农业大学学报（自然科学版） 2015年第3期41卷 318-324页

作者：武涛马旭陈学深陈耿文赖远宏华南农业大学工程学院广东广州510642 南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室广东广州510642

为确定较优的玉米根茬根土分离作业方式与作业参数,在根茎类作物根土分离试验台上进行了碾压、击打和抖动的单独及组合作业方式的根土分离效果对比试验。结果表明,采用碾压＋击打组合方式对低含水率（10%~15%）的玉米根茬样品进行根土... 详细信息

为确定较优的玉米根茬根土分离作业方式与作业参数,在根茎类作物根土分离试验台上进行了碾压、击打和抖动的单独及组合作业方式的根土分离效果对比试验。结果表明,采用碾压＋击打组合方式对低含水率（10%~15%）的玉米根茬样品进行根土分离优于其他作业方式。为优化碾压＋击打组合作业方式的作业参数,根据Box–Behnken试验设计原理,以根土分离率和作业功耗为性能指标,以轧距、飞锤转速和飞锤质量为试验因素进行试验,建立了根土分离率以及作业功耗的回归模型,通过响应曲面法分析指标与因素间的相互作用,并对回归模型进行多目标优化。优化获得的最佳作业参数为：轧距22 mm,飞锤转速200 r/min,飞锤质量0.3 kg,试验验证根土分离率为95.44%,作业功耗为0.72 k W,试验值与理论预测值基本一致,表明采用碾压＋击打组合方式具有良好的根土分离效果。

关键词：玉米根茬根土分离响应面参数优化

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玉米根茬根土分离过程数值模拟

河南农业科学 2016年第7期45卷 132-136页

作者：武涛江立凯赖远宏马旭华南农业大学工程学院广东广州510642

为明确玉米根茬根土分离过程中的土壤运动与破裂规律以及根茬变形与受力规律,基于光滑粒子流体动力学（SPH）算法构建玉米根茬根土复合体仿真模型,利用该模型分别进行了玉米根茬根土复合体在压力与冲击作用下的根土分离过程动态仿真。... 详细信息

为明确玉米根茬根土分离过程中的土壤运动与破裂规律以及根茬变形与受力规律,基于光滑粒子流体动力学（SPH）算法构建玉米根茬根土复合体仿真模型,利用该模型分别进行了玉米根茬根土复合体在压力与冲击作用下的根土分离过程动态仿真。仿真结果表明：在压缩作用下,为使土壤破碎同时避免压实,应控制压缩率〈90%;当压缩率为90%时,玉米根茬大部分根须所受等效应力为0.421~2.907 MPa;采用飞锤冲击玉米根茬根土复合体,不仅可以有效促使土壤破碎,提高根土分离效果,而且可以减少根须所受应力,降低根茬损失率。

关键词：玉米根茬根土分离数值模拟光滑粒子流体动力学

联合起苗机起苗刀性能参数优化及根土分离的研究

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联合起苗机起苗刀性能参数优化及根土分离的研究

作者：曾剑锋东北林业大学

学位级别：硕士

起苗是苗木出圃的重要环节。起苗质量的好坏直接关系到苗木出圃后造林的成活率。近年来,北美和欧洲等地区已广泛使用联合起苗机。联合起苗机能一次性实现起苗、输送、清土、收集、计数、打捆和包装等多道工序,大大地减轻劳动者的工作强... 详细信息

起苗是苗木出圃的重要环节。起苗质量的好坏直接关系到苗木出圃后造林的成活率。近年来,北美和欧洲等地区已广泛使用联合起苗机。联合起苗机能一次性实现起苗、输送、清土、收集、计数、打捆和包装等多道工序,大大地减轻劳动者的工作强度,提高了工作效率。然而国内的起苗机械水平还较低,起苗机械结构简单,只能完成单一的挖苗工序,然后需要人工拣拾完成收获工作,工作效率低,劳动强度大。为了提高国内起苗机械水平,提高起苗效率,减轻劳动强度,研制出具有工作效率高,能完成多道工序的苗木联合起苗机意义重大。本文首先在国内已有起苗机的基础上,参照国外起苗机技术,确定了苗木联合起苗机的整体结构和基本技术参数。为了使设计出的苗木联合起苗机具有更大的使用价值,对影响苗木联合起苗机工作性能的苗木类型、苗木生长状况、土壤环境和气候条件等因素进行了详细地研究。为了减小起苗阻力,本文对起苗刀的性能参数进行了详细地分析和研究,得出了起苗刀主要性能参数的计算公式。在考虑土壤类型和土壤物理机械性质的前提下,对起苗刀进行了动力学分析,建立了其牵引阻力动力学模型,并利用MATLAB软件作出了起苗刀主要工作参数对牵引阻力的曲面响应图,分析曲面响应图,得出了起苗刀工作参数的最优组合。为了便于对起苗刀的优化,利用三维建模软件Pro/E对起苗刀进行了三维参数化建模,采用ANSYS软件中的多目标优化模块对起苗刀的结构参数进行多目标优化设计,得到了起苗刀最佳结构参数。本文通过建立根上分离的力学模型,阐述了振动脱土的基本原理,得出了振动脱士的基本条件。为了进一步阐述根土分离的机理,通过将苗根和土壤复合体看作为一种纤维型的复合材料,引入要土复合体胞元概念,从细观力学分析方法上对根土分离问题进行有限元分析,模拟苗根和土壤分离的过程。这为根土分离装置的设计提供了一定理论基础。本文还通过苗木和土壤混合物在杆式输送链上的受力分析,确定了杆式输送链和起苗刀的相对位置。对杆式输送链输送速度和机具行走速度的匹配关系进行了分析,确定了杆式输送机输送速度与机具行走速度的关系。通过对机架主骨架进行模态分析,得出了其1-6阶的固有频率和振型图,确定了液压振动分离装置的激励频率不会引起机架主骨架发生共振现象。最后,本文利用三维建模软件Pro/E对苗木联合起苗机进行了整机装配,得到了苗木联合起苗机的三维实物图。

关键词：联合起苗机起苗刀根土分离动力学分析优化设计

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玉米根茬根土分离装置的设计与研究

玉米根茬根土分离装置的设计与研究

作者：杨新义吉林大学

学位级别：硕士

目前,根茬的处理已经成为农业生产中突出的问题,秋收后大量剩余在田地里的根茬严重阻碍了下茬作物耕种的顺利进行,并且这种热值较高的根茬生物质资源没有得到充分的利用。本文针对目前玉米根茬处理现状以及当前紧张的能源形势,提出研发... 详细信息

目前,根茬的处理已经成为农业生产中突出的问题,秋收后大量剩余在田地里的根茬严重阻碍了下茬作物耕种的顺利进行,并且这种热值较高的根茬生物质资源没有得到充分的利用。本文针对目前玉米根茬处理现状以及当前紧张的能源形势,提出研发玉米根茬根土分离装置具有重要的意义。为揭示根土分离的机理,本文将玉米根茬根土复合体视为一种天然的复合材料,引入根土复合体的代表性正方形胞元,在细观上对其进行研究。引入Goodman界面单元,在根与土之间建立接触对,能够比较真实的模拟根土之间的相互作用。通过两种不同的加载方式对根土复合体胞元进行有限元模拟分析,定性地分析了胞元的破坏形式,描述了根土复合体的细观结构和细观应力,揭示了其变形和破坏过程。为根土分离装置关键部件的设计提供了理论依据。本文分析了玉米根茬的物理特性及其收获工艺,根据设计要求确定了玉米根茬根土分离装置的总体结构方案、传动路线及工作流程。确定根土分离装置的最佳碎土方案,并对碾压碎土装置进行了结构设计。确定了碎土滚筒的结构参数,并对其进行了运动学分析,确定了滚筒的运动学参数。分析并计算了相邻两齿顶点在最低点处的位移差,当滚筒碾压齿数为15时,相邻两齿端点在滚筒相对根茬前进方向上产生的位移差S约为40mm。建立了碾压碎土滚筒的有限元模型,并对碾压齿工作时进行了受力分析,通过试验及计算确定了碾压齿所受的主要载荷。利用有限元分析软件对碎土滚筒进行了结构静力学分析,分析了其应力、应变及位移云图,并针对其存在应力集中易发生疲劳破坏的问题提出了改进措施。选择杆条式抖动分离机构作为筛分的最佳方案。通过分析并确定了杆条链的类型及其结构参数。确定了驱动带轮、链轮及带的结构参数,分析了杆条式抖动分离装置的工作过程,设计了抖动轮的结构,并对其进行了运动学分析,得出保证根茬顺利输送的必要条件。通过试验研究,采用Kriging代理模型及遗传算法对滚筒转速、滚筒距托板间距选择合理的参数,为样机的设计及改进提供了依据。

关键词：玉米根茬根土分离碎土筛分有限元分析

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根茎类作物根土分离试验台的研制

广东农业科学 2015年第14期42卷 132-135页

作者：武涛陈耿文马旭陈学深陈国锐华南农业大学工程学院广东广州510642 本田汽车(中国)有限公司广东广州510760

针对根茎类作物机械化收获中的根土分离关键环节,研制了一种根茎类作物根土分离试验台,该试验台采用碾压、击打和抖动方式实现根土分离,可为根茎类作物收获装备的研制提供试验支持。为验证该试验台工作性能,以甘草(长根茎类作物)、虎杖... 详细信息

针对根茎类作物机械化收获中的根土分离关键环节,研制了一种根茎类作物根土分离试验台,该试验台采用碾压、击打和抖动方式实现根土分离,可为根茎类作物收获装备的研制提供试验支持。为验证该试验台工作性能,以甘草(长根茎类作物)、虎杖(块根茎类作物)以及玉米根茬(须根茎类作物)作为试验材料进行了试验。验证结果表明,该试验台性能稳定,工作可靠,可根据试验要求调整工作参数,对部分根茎类作物进行根土分离性能试验,并对功率消耗进行测试。

关键词：根茎类作物根土分离试验台

基于机器视觉的多环境天冬机械化收获根土分离技术研究

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四川农业与农机 2023年第2期 28-29页

作者：蒋金巧蒋辉霞李光辉随顺涛谭杰高新罗俊万先起四川省农业机械研究设计院四川成都

四川是天冬道地产区,所产天冬品质佳、药效好,但目前“无机可用”已成为制约天冬产业发展的“瓶颈”,尤其是天冬收获根土分离环节主要还依靠人工作业,劳动强度大、收获效率低、生产成本高。本文针对天冬收获时节多变的环境,不同的土壤... 详细信息

四川是天冬道地产区,所产天冬品质佳、药效好,但目前“无机可用”已成为制约天冬产业发展的“瓶颈”,尤其是天冬收获根土分离环节主要还依靠人工作业,劳动强度大、收获效率低、生产成本高。本文针对天冬收获时节多变的环境,不同的土壤含水量、温度等导致现有天冬收获根土分离装置受环境影响性能不稳定问题,基于天冬收获图像信息采集处理研究适宜不同环境条件下的天冬根土分离技术,根据不同性质的土壤特性和天冬机械化收获作业要求,实现分离状况实时同步传输,动态调整分离频率,获得理想的收获效果,提高收获效率和机械化水平、降低收获成本和劳动强度,促进农民增产增收,提高产业发展竞争力。

关键词：机器视觉图像信息处理天冬收获根土分离