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自走式马铃薯捡拾装袋机设计与试验

农业机械学报 2024年第1期55卷 85-95页

作者：杨德秋汪昕刘萌萌李洋陈新予程子文中国农业机械化科学研究院集团有限公司北京100083 农业装备技术全国重点实验室北京100083

针对马铃薯分段收获中,人工捡拾劳动强度大、效率低、成本高的问题,设计了一种自走式马铃薯捡拾装袋机。该自走式马铃薯捡拾装袋机能一次性完成马铃薯捡拾、薯土分离、除秧和装袋的工作。阐述了自走式马铃薯捡拾装袋机整体结构,并对捡... 详细信息

针对马铃薯分段收获中,人工捡拾劳动强度大、效率低、成本高的问题,设计了一种自走式马铃薯捡拾装袋机。该自走式马铃薯捡拾装袋机能一次性完成马铃薯捡拾、薯土分离、除秧和装袋的工作。阐述了自走式马铃薯捡拾装袋机整体结构,并对捡拾装置、升运链装置、三级输送链装置、分拣台以及卸料装置等关键部件进行详细设计;运用DEM-MBD耦合的方法对马铃薯在两级输送链交接处的运动过程及受力情况进行分析;运用Box-Behnken试验方法,以漏薯率和伤薯率为评价指标,以整机前进速度、捡拾装置输送链线速度、升运链线速度、三级输送链线速度为试验因素,对该机工作参数进行四因素三水平试验,使用Design-Expert软件建立二次多项式回归模型。对回归模型进行优化后,绘制响应面,并得出该机最优工作参数。田间试验表明:当前进速度为0.70 m/s、捡拾装置输送链线速度为1.10 m/s、升运链线速度为1.20 m/s、三级输送链线速度为1.30 m/s时,漏薯率为2.82%,伤薯率为3.61%,满足马铃薯捡拾收获作业要求。

关键词：马铃薯分段收获马铃薯捡拾装袋机离散元多体动力学

基于ADAMS的三缸卧式压榨机构仿真与试验验证

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中国油脂 2024年

作者：安然胡淑珍梁昊张法楷罗云奎汤超兰郭金强浙江三中粮油科技有限公司中国农业机械化科学研究院

分析了三缸液压压榨机构的工作原理，并利用ADAMS软件建立虚拟样机及进行仿真分析。根据四个工作步骤对弹簧复位机构进行弹簧刚度及预紧力设计，在满足机构运动设计要求的前提下，得到弹簧最佳参数取值。根据仿真分析的结果进行设计制... 详细信息

分析了三缸液压压榨机构的工作原理，并利用ADAMS软件建立虚拟样机及进行仿真分析。根据四个工作步骤对弹簧复位机构进行弹簧刚度及预紧力设计，在满足机构运动设计要求的前提下，得到弹簧最佳参数取值。根据仿真分析的结果进行设计制造，为消除制造及装配误差，实际设计的弹簧刚度为32.689N/mm、预紧力为163.45N，略大于仿真弹簧参数取值结果，在试验中对压榨过程中压榨环及压盘体位置进行测量，运行过程中压榨环与压盘体最大轴向缝隙仅为2.54mm，无漏料现象，且所有运动部件均能复位到初始位置，运行平稳可靠。

关键词：液压压榨制油 ADAMS 运动仿真弹簧设计

基于卷压力的圆捆机成捆密度监测系统设计与试验

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中国农业大学学报 2024年第9期 158-166页

作者：尤泳马朋勃陈科惠云婷李思标王德成高晓宏苏佳佳中国农业大学工学院中国农业机械化科学研究院呼和浩特分院有限公司

针对当前国内圆捆机信息化程度低，草捆密度缺乏有效监测手段等问题，研究设计一种圆捆机成捆密度监测系统，依据测量草捆成捆过程中的卷压力，建立卷压力与成捆密度之间函数模型，实现对成捆密度的实时监测。监测系统主要由控制器、信... 详细信息

针对当前国内圆捆机信息化程度低，草捆密度缺乏有效监测手段等问题，研究设计一种圆捆机成捆密度监测系统，依据测量草捆成捆过程中的卷压力，建立卷压力与成捆密度之间函数模型，实现对成捆密度的实时监测。监测系统主要由控制器、信号采集模块、通信模块、显示模块以及电源模块等部分组成，根据卷压力采集装置和侧拉力采集装置，实现对圆捆机多个作业参数的监测；搭建试验台，开展成捆密度监测系统打捆性能试验，分别以卷压力和侧拉力作为成捆指标，对成捆密度进行监测，对比其差异性；进行小麦秸秆压缩规律试验，建立草捆成捆过程中卷压力与密度之间函数模型，并根据多次打捆试验对函数模型进行验证。试验结果表明：1）基于卷压力的圆捆机成捆密度监测系统，可以实现对圆捆机成捆过程中作业参数的采集监测；2）以卷压力作为成捆指标时，成捆密度最大偏差为4.38%，变异系数为3.12%，与侧拉力相比，基于卷压力的密度监测方法能够更为准确地反映成捆密度；3）含水率为15%的小麦秸秆在打捆过程中卷压力与密度之间的关系符合二次函数模型，相关系数为0.983，计算值与测量值之间的最大偏差为5.06%，成捆密度监测模型能够准确反映卷压力与密度之间的关系。综上，利用本监测系统可实现草捆成捆密度的实时监测，为圆捆机成捆密度控制提供参考。

关键词：圆捆机卷压力成捆密度监测系统

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马铃薯机械化收获技术进展与展望

农机化研究 2024年第9期46卷 1-7页

作者：汪昕杨德秋李洋刘萌萌段荣鑫中国农业机械化科学研究院集团有限公司北京100083

马铃薯是我国第四大粮食作物,种植面积和产量均居世界第一,但机械化收获技术水平与快速发展的马铃薯产业仍然不相匹配,与欧美发达国家相比存在较大差距。为此,基于国内外马铃薯机械化收获技术研究现状,分别对马铃薯分段和联合收获中关... 详细信息

马铃薯是我国第四大粮食作物,种植面积和产量均居世界第一,但机械化收获技术水平与快速发展的马铃薯产业仍然不相匹配,与欧美发达国家相比存在较大差距。为此,基于国内外马铃薯机械化收获技术研究现状,分别对马铃薯分段和联合收获中关键技术的研究进展进行归类和阐述,并对马铃薯机械化收获技术发展趋势进行展望,旨在为从事马铃薯机械化收获技术研究的工程技术人员提供参考。

关键词：马铃薯收获机械化收获分段收获联合收获

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交错勾齿式小麦精量排种器设计与试验

农业机械学报 2024年第7期55卷 142-153,167页

作者：王云霞黄苏同张文毅祁兵周荀泽丁友强农业农村部南京农业机械化研究所南京210014

针对小麦精量播种需求以及现有排种器脉动性高、均匀性差的问题,设计了一种4排交错勾齿式小麦精量排种器,利用勾齿式型孔单粒囊种,并通过勾齿交错布置使下落的种子流形成交错有序的种子面,减少种子间的碰撞重叠,提高种子的有序性。通过... 详细信息

针对小麦精量播种需求以及现有排种器脉动性高、均匀性差的问题,设计了一种4排交错勾齿式小麦精量排种器,利用勾齿式型孔单粒囊种,并通过勾齿交错布置使下落的种子流形成交错有序的种子面,减少种子间的碰撞重叠,提高种子的有序性。通过对充种过程中小麦种子姿态分析,确定了型孔的关键结构参数和曲线轮廓。运用离散元法EDEM,分析了排种轮转速和充种区域夹角对充种性能的影响规律。仿真结果表明,排种轮转速对充种时处于有利姿态的种子数量有显著影响,充种区夹角的增大有利于提高充种率,但充种区夹角过大会造成成功充入种子掉落出型孔,降低充种性能。在此基础上,以排种合格率、单粒率、空穴率为指标进行了正交旋转组合试验,获得了最优工作参数组合。在排种轮转速、充种区高度以及毛刷/排种轮转速比分别为18 r/min、73 mm、2.5条件下,与现有凸齿式小麦排种器进行对比试验,交错勾齿式小麦排种器的排量变异系数比凸齿式排种器降低0.66个百分点,落种过程中排出的种子交错有序下落,具有更好的排种均匀性。

关键词：小麦精量排种器交错勾齿式精量播种 EDEM

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同向全啮合双螺杆植物蛋白挤出机不同螺杆元件的仿真分析

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中国油脂 2024年第3期49卷 147-152页

作者：李振相海任嘉嘉卢黎明姚占斌周泓怡中国农业机械化科学研究院北京100083 中机康元粮油装备(北京)有限公司北京100083

为了明确和量化同向全啮合双螺杆挤出机各螺杆元件的功能,增加配置用于生产植物基肉双螺杆挤出机螺杆的合理性,以低温脱脂花生蛋白粉的物性参数为条件,对SLZ36型挤出机的3种元件长度为32 mm的螺杆元件双头螺旋元件、5啮合盘啮合元件及3... 详细信息

为了明确和量化同向全啮合双螺杆挤出机各螺杆元件的功能,增加配置用于生产植物基肉双螺杆挤出机螺杆的合理性,以低温脱脂花生蛋白粉的物性参数为条件,对SLZ36型挤出机的3种元件长度为32 mm的螺杆元件双头螺旋元件、5啮合盘啮合元件及3齿形盘齿形元件的剪切速率、混合指数、物料停留时间、最大剪切应力分布进行仿真分析。采用Solidworks软件建立元件的几何模型,应用Gambit软件进行模型的网格划分及网格质量分析,在Polyflow软件中进行数值模拟,通过Fieldview软件对仿真结果进行后处理分析。结果表明:通过混合指数分析得到3种螺杆元件对物料的混合性能大小为齿形元件>啮合元件>螺旋元件;通过物料停留时间分析得到3种螺杆元件的轴向混合性能大小为齿形元件>螺旋元件>啮合元件;通过剪切速率及平均最大剪切应力分析得到对物料的剪切性能大小为啮合元件>螺旋元件>齿形元件。进行植物基肉双螺杆挤出机螺杆组合时,针对目前整个螺杆配置螺旋元件最多的情况,在进行物料更换时可以合理地配置啮合元件以增加螺杆剪切能力,配置齿形元件以增加螺杆的混合能力。

关键词：同向全啮合螺旋元件啮合元件齿形元件仿真分析

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基于离散元法的多功能集成式开沟装置设计

中国农机化学报 2024年第6期45卷 1-7页

作者：白旭普王振华翟改霞吴海华周海燕杨葆华中国农业机械化科学研究院集团有限公司北京市100083 中国农业机械化科学研究院呼和浩特分院有限公司呼和浩特市010010 土壤植物机械系统技术国家重点实验室北京市100083

针对牧草免耕播种机进行退化草原补播作业时存在土壤扰动明显、播种深度不均匀、种沟保墒能力差等问题,设计一款集切根、开沟、回土功能于一体的多功能集成式开沟装置。该装置采用平面圆盘破土切根,随后采用倒“T”型开沟器形成结构稳... 详细信息

针对牧草免耕播种机进行退化草原补播作业时存在土壤扰动明显、播种深度不均匀、种沟保墒能力差等问题,设计一款集切根、开沟、回土功能于一体的多功能集成式开沟装置。该装置采用平面圆盘破土切根,随后采用倒“T”型开沟器形成结构稳定的种沟并清理种子周围土壤内的根茎,最后由回土机构将开沟过程中被挤压至地表的土壤回填至种沟内对种子进行掩埋。采用离散元法辅助开沟装置设计,选用Hertz-Mindlin with JKR接触模型创建土壤离散元模型。通过离散元仿真试验确定开沟器连接柄与地面夹角为90°时作业效果最佳。通过分析回土机构工作过程受力情况,确定仿形机构弹簧劲度系数为0.6 N/mm,弹簧初始压力为60 N。开展田间试验与离散元仿真试验检验多功能集成式开沟装置作业效果,试验结果表明该装置最佳作业速度范围为0.8~1.2 m/s;作业过程土壤扰动较小,侧垄宽不超过50 mm;开沟深度稳定可控,种沟深度波动不超过5 mm;回土机构作业效果良好,有助于改善种沟保墒能力。

关键词：开沟装置离散元法草原补播开沟器回土机构

不同制备工艺参数对PS-PVD-8YSZ涂层微结构及性能的影响

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中国表面工程 2024年

作者：何箐由晓明邹晗张雨生姜在龙张云杰中国农业机械化科学研究院集团有限公司北京金轮坤天特种机械有限公司

作为新型热障涂层工艺制备技术，等离子物理气相沉积（PS-PVD）射流具有高能高速等特性，涂层沉积时存在扰流作用导致涂层微结构及性能的显著影响，为了减少圆柱体工装扰流作用，掌握工艺参数对涂层微结构的基本影响规律，采用平面工装... 详细信息

作为新型热障涂层工艺制备技术，等离子物理气相沉积（PS-PVD）射流具有高能高速等特性，涂层沉积时存在扰流作用导致涂层微结构及性能的显著影响，为了减少圆柱体工装扰流作用，掌握工艺参数对涂层微结构的基本影响规律，采用平面工装系统研究了不同PS-PVD工艺参数下，如喷涂电流、送粉量、喷枪摆动及样品旋转参数等对涂层微结构的影响规律。研究结果表明：送粉量和喷枪-样品相对运动参数对涂层微结构影响较大，可快速实现涂层微结构的调控；喷涂电流的变化通过柱状晶尺寸和冷凝纳米颗粒含量等方面影响涂层微结构，涂层显微硬度随喷涂电流增大而降低；喷涂沉积距离的影响较小，喷涂距离增大使沉积效率和柱状晶发散生长程度降低，冷凝纳米颗粒含量提高，同时涂层显微硬度呈现先降低后升高的趋势。JL-11NP粉末表现出宽幅工艺范围内准柱状结构的获得能力，进一步掌握低沉积电流工艺条件下基于气-固-液三相复合沉积的影响规律。开展了低电流工艺参数条件下PS-PVD涂层的微结构调控及沉积机制研究，研究成果可为兼顾隔热和寿命、抗冲蚀的涂层性能结构优化及调控奠定良好基础。

关键词： 8YSZ涂层等离子物理气相沉积工艺参数微结构显微硬度

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基于多传感器数据融合的旋耕耕深检测研究

农业机械学报 2024年

作者：马若飞伟利国赵博周利明刘阳春邢高勇中国农业机械化科学研究院集团有限公司农业装备技术全国重点试验室

旋耕作业时通常用耕深衡量作业质量，适合的耕深能打破土壤板结、改善土壤结构，促进作物根系生长。目前耕深检测研究场景主要为旱田，检测方法主要为倾角传感器间接检测，而水田土质松软，作业过程中会出现机具下陷和姿态变化的问题。... 详细信息

旋耕作业时通常用耕深衡量作业质量，适合的耕深能打破土壤板结、改善土壤结构，促进作物根系生长。目前耕深检测研究场景主要为旱田，检测方法主要为倾角传感器间接检测，而水田土质松软，作业过程中会出现机具下陷和姿态变化的问题。为此，本文设计了一种适用于不同土壤环境的耕深检测系统。为检测地形起伏及机具下陷，设计一种地面仿形机构，通过耦合仿真探究其设计参数，验证可行性；为提高单传感器间接检测稳定性，使用三点悬挂倾角检测和北斗卫星系统（Beidou system， BDS）相对高程数据融合的检测方法，并建立耕深检测模型（tillage detection model， TDM）。提出自适应迭代扩展卡尔曼算法（Adaptive iterative extended Kalman filter， AIEKF）对传感器获取数据先滤波再融合，获得更稳定、准确的耕深。在参考传统耕深测量方法的基础上，提出了RTK-BDS高程差值的测量方法获取耕深真值，并和传统方法进行了对比。仿形机构耦合仿真试验表明，所设计的仿形机构检测绝对误差小于0.5cm，仿形后土槽高程最大形变量为2.89mm。田间试验结果表明，TDM检测模型能有效反映耕深变化，AIEKF处理后数据较KF处理后数据信噪比平均提升1.41dB，融合得到的耕深数据较两种单一传感器检测的耕深MAPE平均分别提高2.30%和2.07%，融合后MAPE为3.95%，平均RMSE为1.08cm。提出的RTK-BDS差值真值检测法和传统检测法最大绝对误差2.54cm，能较好完成耕深真值检测。

关键词：旋耕整地运动仿真耕深检测 RTK-BDS