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单行甘薯秧蔓回收机设计与试验

农业工程学报 2019年第6期35卷 1-9页

作者：郑文秀吕钊钦张万枝刘正铎鹿瑶李玉道山东农业大学机械与电子工程学院泰安271018 山东省园艺机械与装备重点实验室泰安271018

针对目前国内甘薯秧蔓粉碎还田不能回收饲用或人工收割秧蔓劳动强度大的难题,该文设计了一种单行甘薯秧蔓回收作业机,可一次完成秧蔓喂入、切割粉碎、输送及集箱回收作业。应用Box-Behnken试验设计方法,以刀辊转速、机具前进速度、刀片... 详细信息

针对目前国内甘薯秧蔓粉碎还田不能回收饲用或人工收割秧蔓劳动强度大的难题,该文设计了一种单行甘薯秧蔓回收作业机,可一次完成秧蔓喂入、切割粉碎、输送及集箱回收作业。应用Box-Behnken试验设计方法,以刀辊转速、机具前进速度、刀片离地间隙为试验因素,以秧蔓回收率、留茬长度、伤薯率为试验指标,对甘薯秧蔓回收机的工作参数进行试验研究,建立了试验指标与试验因素之间的回归模型,分析了各因素对试验指标的影响,并对试验因素进行了综合优化。最优工作参数组合为:刀辊转速2 000 r/min、机具前进速度2.5 km/h、离地间隙15 mm,秧蔓回收率为93.16%、留茬长度为33.8 mm、伤薯率为0.26%。研究结果可为甘薯秧蔓机械化回收饲用提供参考,对甘薯产业的轻简化生产、节本增效具有重要意义。

关键词：农业机械设计试验甘薯秧蔓回收

甘薯秧蔓粉碎还田机机架的模态分析与试验研究

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中国农业大学学报 2014年第5期19卷 163-167页

作者：王冰胡良龙胡志超田立佳计福来马标农业部南京农业机械化研究所南京210014

针对甘薯秧蔓粉碎还田机正常工作时振动较大的问题,为减小共振的发生,利用三维软件Pro/E对4JHSM-90型甘薯秧蔓粉碎还田机机架进行参数化建模,采用有限元软件Abaqus建立了机架的有限元模型,求解出机架的前10阶模态频率和振型,并对机架进... 详细信息

针对甘薯秧蔓粉碎还田机正常工作时振动较大的问题,为减小共振的发生,利用三维软件Pro/E对4JHSM-90型甘薯秧蔓粉碎还田机机架进行参数化建模,采用有限元软件Abaqus建立了机架的有限元模型,求解出机架的前10阶模态频率和振型,并对机架进行了模态试验,验证理论分析的准确性。结果表明:在正常工作状态下,机架固有频率可以避开刀辊、变速箱、拖拉机等外部激振频率范围;机架的薄弱环节为左右两侧板,安装了加强槽钢的左侧板比右侧板振幅小。该研究可为甘薯秧蔓粉碎还田机机架结构的设计与优化提供参考。

关键词：甘薯秧蔓还田机有限元法模态试验模态分析

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甘薯秧蔓粉碎回收装置及控制系统设计与试验

甘薯秧蔓粉碎回收装置及控制系统设计与试验

作者：吕皓玉山东农业大学

学位级别：硕士

我国甘薯种植面积据世界第一。甘薯秧蔓含有丰富的营养成分,是很好的猪羊等家畜的饲料。我国的甘薯秧蔓处理机械起步晚,主要利用杀秧机进行秧蔓粉碎还田而不能回收饲用,既造成饲料浪费有容易传播病虫害;目前尚没有成熟的甘薯秧蔓回收机... 详细信息

我国甘薯种植面积据世界第一。甘薯秧蔓含有丰富的营养成分,是很好的猪羊等家畜的饲料。我国的甘薯秧蔓处理机械起步晚,主要利用杀秧机进行秧蔓粉碎还田而不能回收饲用,既造成饲料浪费有容易传播病虫害;目前尚没有成熟的甘薯秧蔓回收机进行机械化收割,只能靠人工收割。因此,研制一款高效的甘薯秧蔓回收机对于实现秧蔓机械化作业具有重要意义。本文重点研究甘薯秧蔓粉碎回收装置及其控制系统,保证切割粉碎过程稳定,满足秧蔓粉碎回收要求。(1)甘薯秧蔓物料特性测试。进行含水率测量试验,使用万能试验机进行甘薯秧蔓的拉伸、弯曲、剪切试验,得出含水率与剪切强度之间的关系以及剪切强度、抗拉强度、抗弯强度等,为秧蔓粉碎回收装置设计提供数据基础。(2)甘薯秧蔓粉碎回收装置设计。设计椭圆状粉碎室、带有沟槽的对称式喂入辊,计算在不同的秧蔓喂入情况下确保粉碎甘薯秧蔓的的最低转速为1370r/min、旋转式粉碎刀在切碎秧蔓之后将碎秧抛送至回收装置中的最低转速为942.25～1054.71r/min。(3)秧蔓粉碎回收装置电液比例调速系统设计。选择25YCY14-1B轴向柱塞泵、BMR50液压马达、2FRE型电液比例调速阀、JWL电液比例控制阀放大器以及各种辅助元件,JN-DN型动态扭矩传感器测量粉碎回收装置转速和扭矩,使用STM32F407ZET6作为控制核心,设计一种液压控制信号系统,实现对甘薯秧蔓粉碎回收装置的转速控制。(4)粉碎回收装置电液比例调速系统建模与仿真。设计ADRC控制策略,基于Simulink软件的搭建秧蔓粉碎回收装置阀控液压马达系统模型,采用3种模拟负载对模型进行仿真,ADRC控制甘薯秧蔓粉碎回收装置转速响应的上升时间t为1.28s,超调量M为1.53%。增强粉碎秧蔓过程中变化负载的抗干扰能力,提高秧蔓粉碎回收过程的稳定性。(5)为验证仿真的准确性和可靠性,进行了秧蔓粉碎回收装置试验台试验。ADRC控制下稳定后的平均粉碎转速为1801.3r/min,平均扭矩5.49N·m,稳态误差为0.07%,转速相比于无控制性能稳定,试验结论与模型仿真结论相同,ADRC装置的秧蔓粉碎合格率为89.41%、秧蔓粉碎回收率为92.60%。

关键词：甘薯秧蔓粉碎回收电液比例控制方法

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甘薯秧蔓回收机的设计

甘薯秧蔓回收机的设计

作者：张腾腾山东农业大学

学位级别：硕士

甘薯是我国主要粮食作物之一。近几年来,我国已成为世界上甘薯种植面积最大的生产国。随着农业机械化的发展,甘薯收获越来越多的采用机械化作业。然而甘薯生长有茂盛的秧蔓,特别是在成熟期降水较多的年份或施肥较多的土地上,有些品种的... 详细信息

甘薯是我国主要粮食作物之一。近几年来,我国已成为世界上甘薯种植面积最大的生产国。随着农业机械化的发展,甘薯收获越来越多的采用机械化作业。然而甘薯生长有茂盛的秧蔓,特别是在成熟期降水较多的年份或施肥较多的土地上,有些品种的蔓长达到4米以上,收获时的去蔓工作比较繁重。目前,我国甘薯秧蔓处理机械的发展与国外相比,还处在起步和发展阶段。国内多采用人工割除秧蔓,劳动强度大、成本高、效率低,严重影响甘薯的正常收获。甘薯是劳动密集型土下作物,甘薯的生产环节主要包括：育苗、耕整、施肥、起垄、移栽、中耕管理、去蔓、挖掘、捡拾、储藏等,在这些环节中,收获前去蔓是耗费工时较多和劳动强度较大的工作。随着我国农村劳动力结构性短缺矛盾的加剧,农民热切盼望甘薯生产过程能早日实现机械化生产,尤其是去蔓环节,因此研发适用的甘薯秧蔓处理作业机具有十分重要的意义。针对上述问题并结合甘薯收获的农艺要求,设计了一款新型秧蔓回收机,可一次性完成秧蔓切割、输送、粉碎和集箱过程,有利地推动了甘薯秧蔓处理作业机械化程度的发展,从而加快甘薯生产全面机械化进程。该机位于拖拉机一侧,主要由秧蔓切割装置、秧蔓输送装置、秧蔓粉碎和收集装置及液压装置和减震装置四部分组成。切割装置位于拖拉机前侧机架上,包括挑秧杆、一对仿形轮、一对拨禾轮、切割器、减震装置及液压装置;输送装置由两对输送带组成;粉碎和收集装置包括粉碎机、风机和集秧箱。工作时,由拖拉机将动力分别传送给这四个装置。首先,位于机架下侧及两侧的切割器将秧蔓切断,由拨禾轮拨入输送带,然后通过两对输送带夹住秧蔓向斜上方输送至粉碎机内,秧蔓充分粉碎后最终由风机吹入集秧箱。采用拨禾轮和切割器相结合的结构,能有效地实现秧蔓的顺利切割,提高了工作效率;机架两侧的加强基切割器及其下方的刀片,可切除覆盖在垄两侧的秧蔓,提高了秧蔓除净率;引拨输送带夹住秧蔓向斜上方运动,促使薯块与秧蔓分离;同时,机、电、液有效结合加快了农业机械产品的研发。利用CAD绘图软件对该机的零件图和装配图进行了二维图的绘制;利用UG软件对甘薯秧蔓回收机的各个零部件进行三维建模,并对整机进行了虚拟装配;利用ANSYS和ADMAS仿真分析软件对该机的关键部件进行了仿真分析,验证设计合理性,从而使其结构更加合理;最后对切割装置进行性能试验,为样机的优化提供了参考依据。

关键词：甘薯秧蔓回收机输送带仿真

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履带式小型甘薯秧蔓处理机的设计

农机化研究 2018年第3期40卷 104-108页

作者：蔡玉虎吕钊钦山东农业大学机械与电子工程学院山东泰安271018

甘薯收获前去除秧蔓工作,国内多采用人工去蔓,劳动强度大、成本高、效率低,严重影响了甘薯的收获。针对这一问题,根据甘薯农艺要求和种植模式,设计了一种履带式小型甘薯秧蔓处理机。为此,介绍了履带式小型甘薯秧蔓处理机的总体结构及关... 详细信息

甘薯收获前去除秧蔓工作,国内多采用人工去蔓,劳动强度大、成本高、效率低,严重影响了甘薯的收获。针对这一问题,根据甘薯农艺要求和种植模式,设计了一种履带式小型甘薯秧蔓处理机。为此,介绍了履带式小型甘薯秧蔓处理机的总体结构及关键部件如粉碎刀具、拨禾机构及挑秧杆的设计原理,采用履带式底盘提高了设备跨沟过埂的能力,采用立式滚筒凸轮式拨禾机构,能有效解决甘薯秧蔓缠绕的问题。同时,运用Adams软件对粉碎刀具和立式滚筒拨禾机构进行动力学仿真。

关键词：甘薯秧蔓粉碎刀具履带底盘凸轮机构 Adams仿真

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甘薯机械控旺技术研究与装备设计试验

河北农机 2024年第1期 2-4页

作者：徐志杰张秀平高清海河北省农业机械化研究所有限公司

为解决甘薯生长中期由于高温多雨、日照不足等因素,造成甘薯秧蔓长势过旺,茎叶旺长滋生茎节根,大量消耗养分,严重影响块根膨大,从而影响甘薯产量的问题。本文通过采用旋转割刀切割秧蔓顶尖、圆盘刀碾压切割垄沟秧蔓等方法,设计了可进行... 详细信息

为解决甘薯生长中期由于高温多雨、日照不足等因素,造成甘薯秧蔓长势过旺,茎叶旺长滋生茎节根,大量消耗养分,严重影响块根膨大,从而影响甘薯产量的问题。本文通过采用旋转割刀切割秧蔓顶尖、圆盘刀碾压切割垄沟秧蔓等方法,设计了可进行秧蔓端部定向切割并对垄沟内秧蔓枝叶进行清理的定向打顶、清垄装置,并对其进行了试验。试验结果表明:旋转割刀可有效切割垄顶、垄侧向上旺长的茎叶顶尖,碾压式圆盘刀可有效碾压切割垄沟纵横交错的秧蔓茎秆,同时将秧蔓滋生出的茎节根拉断,作业效果符合控旺技术要求。由此,机械手段可有效解决甘薯秧蔓长势过旺的问题,从而避免了药物控旺对甘薯品质的影响,为解决劳动力短缺问题、促进甘薯绿色生产提供了技术装备支撑。

关键词：甘薯秧蔓机械控旺茎节根旋转割刀

甘薯高清除性切蔓技术及其装置研究与优化设计

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甘薯高清除性切蔓技术及其装置研究与优化设计

作者：马标安徽农业大学

学位级别：硕士

甘薯是世界主要的粮食作物,并且可以作为工业原料和新型的能源用料,和马铃薯、木薯称为世界三大薯类,是世界粮食安全的底线作物和具有高度竞争力的优质经济作物。我国是世界甘薯种植面积最大、产量最高的国家,甘薯高垄种植、秧蔓生长茂... 详细信息

甘薯是世界主要的粮食作物,并且可以作为工业原料和新型的能源用料,和马铃薯、木薯称为世界三大薯类,是世界粮食安全的底线作物和具有高度竞争力的优质经济作物。我国是世界甘薯种植面积最大、产量最高的国家,甘薯高垄种植、秧蔓生长茂盛、匍匐伏地、覆盖整垄、交错缠绕、不易分开,故其挖掘收获前的秧蔓处理是一项耗时、费工、劳动强度大、生产成本较高的工作。秧蔓处理的干净与否直接影响后续的挖掘收获。现阶段由于甘薯生产机械化技术的落后,大部分甘薯割蔓收获都靠人工完成,效率低下,严重制约甘薯种植业的发展。故作业环节的特殊性和秧蔓自身的生长特点决定了甘薯秧蔓处理机械研发的紧迫性和复杂性。本研究通过大量文献检索和调查研究,针对甘薯秧蔓直接粉碎还田机械垄沟秧难切断、茎秆粉碎率低、留茬长、伤薯率高、振动大、刀轴易磨损、刀辊易缠绕、安全性差等始终未能有效解决的技术难题,在吸纳、比较国内外秸秆粉碎还田技术的基础上,结合甘薯的物理特性和种植农艺,采用Pro/e、Adams、Ansys和Spss软件,进行秧蔓粉碎还田高垄仿形结构参数试验研究与优化设计、垄沟长蔓清除粉碎技术研究、刀辊平衡性研究、作业参数最优化试验研究,设计了垄沟靴型挑秧刀结构,“动嵌静”轴端防缠绕机构和仿垄形粉碎仓机构,研制了一款与18.4～22.1kw轮式拖拉机配套的可有效解决以上问题的甘薯秧蔓粉碎还田机,并在典型地区进行性能试验与验证考核。通过本研究,以期在甘薯秧蔓粉碎还田技术上获得突破,研发出清除性好、优质、安全、耐用的成熟机械。主要研究内容有：(1)对我国甘薯种植农艺、物理特性和生产作业方式进行调查研究,提出高清除性甘薯切蔓机的设计思想和依据,综合分析国内外秧蔓处理技术,确定总体设计方案,并通过理论计算、仿真分析和试验研究相结合的方法设计甘薯切蔓装置。(2)以可靠性、高效性、高清除性为主控目标,对各部件进行结构设计包括：悬挂架组合,变速箱组合,罩壳总成,刀辊组合和仿形限深轮组合;并针对现有切蔓设备存在的缺点和技术难点进行攻关,对关键部件进行优化设计,提出了垄沟靴型挑秧刀结构,“动嵌静”轴端防缠绕技术和仿垄形粉碎仓机构。(3)通过Pro/e三维设计软件,对整机进行三维建模,用Adams软件对刀辊组合进行仿真动平衡分析,用Ansys软件对刀辊轴进行模态分析。分析结果表明刀辊组合的设计合理符合动平衡和振动模态的要求。(4)对研制的切蔓机进行田间性能试验,测定其技术性能状况、秧蔓粉碎质量及机具作业效率,验证所研制的甘薯高清除性切蔓机能否满足设计要求和检测标准,并对其使用经济性、作业可靠性和性能稳定性进行考核,测试不同工作参数对作业效果和作业指标的影响,通过Spss和Excel数据处理软件对试验数据进行处理,通过综合分析确定其工作参数。

关键词：甘薯秧蔓切蔓机高清除性仿真分析

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基于EDEM的仿垄型切割装置的仿真优化

中国农机装备 2023年第6期 50-55页

作者：马世宽郑效帅燕海朋赵泽龙宫萌萌王东伟无黄三角智能农机装备产业研究院山东东营257000 农业农村部盐碱地智能农机装备重点实验室青岛农业大学机电工程学院山东青岛832000

针对当前我国甘薯秧蔓机械化收获环节存在收净率低、秧蔓缠绕机具、伤薯率高等问题,严重制约了甘薯全程机械化的推进。为了突破以上难题,通过查阅大量国内外文献以及实地调研,充分了解甘薯在田间的生长形态以及农艺要求,结合甘薯秧蔓收... 详细信息

针对当前我国甘薯秧蔓机械化收获环节存在收净率低、秧蔓缠绕机具、伤薯率高等问题,严重制约了甘薯全程机械化的推进。为了突破以上难题,通过查阅大量国内外文献以及实地调研,充分了解甘薯在田间的生长形态以及农艺要求,结合甘薯秧蔓收获的切-送-归集理论,结合CAD技术与CAE技术,进行了甘薯秧蔓切割过程中仿垄型拨禾切割装置的运动学和动力学的仿真分析,在机具作业过程中,秧蔓与仿垄型拨禾切割装置相互作用,分析切割甘薯秧蔓的运动过程,探究甘薯秧蔓在整个切送归集收获过程中的运动规律。

关键词：拨禾切割甘薯秧蔓仿垄型仿真优化