全膜双垄沟起垄覆膜机镇压作业过程仿真分析与试验

为深入研究全膜双垄沟起垄覆膜机镇压作业过程中不同工作参数对机具运行及种床构建质量的影响,该文利用ABAQUS软件建立镇压装置轮组与种床土壤互作的三维有限元模型,模拟镇压作业过程中触土部件与土壤相互作用的动态过程。采用三因素三水平Box-Behnken试验设计方法,建立载荷、机具前进速度、土壤含水率与垄面沉陷量、水平牵引阻力及渗水孔偏移量之间的数学模型,寻求覆膜机镇压轮组的最优作业参数组合。仿真试验中采用基于ALE算法的自适应网格划分技术解决网格畸变导致的仿真中断问题。仿真结果确定了3种不同土壤条件下较优的作业参数组合,并进行田间验证试验。结果表明,土壤含水率为15%条件下,机具前进速度为1.01m/s,施加载荷为100N时镇压轮组所受水平牵引阻力均值为44.15 N,大垄垄面平均沉陷量为11.82 mm,渗水孔平均偏移量为8.25 mm,试验结果满足全膜双垄沟种床构建质量要求。本文建立的三维有限元模型可用于预测镇压装置工作过程中的作业情况,可为机械化双垄沟种床构建作业方式及起垄覆膜机镇压装置的设计提供参考。     

半夏块茎离散元参数标定与试验验证

针对半夏块茎收获、加工等机械化作业过程采用离散元法仿真分析时,半夏块茎本征参数和接触参数缺乏等问题,以旱半夏块茎为研究对象,分别测定其三轴尺寸、含水率、密度、泊松比、弹性模量和剪切模量等本征参数;通过碰撞弹跳试验和斜面滑移试验测定半夏块茎与钢板之间碰撞恢复系数和静摩擦因数;根据块茎特征创建离散元模型,通过斜面滚动试验和EDEM仿真标定半夏块茎与钢板之间的滚动摩擦因数;以半夏块茎堆积角平均值为响应值,基于二次回归正交旋转组合试验的响应面优化法,确定半夏块茎间碰撞恢复系数、静摩擦因数和滚动摩擦因数的较优参数组合。结果表明：半夏块茎的三轴尺寸基本呈正态分布规律,尺寸值在4.03～26.68 mm之间,密度为1 012.68 kg·m^-3,湿基含水率为45.54%,泊松比为0.416,弹性模量平均值为35.93 MPa,剪切模量平均值为15.68 MPa;半夏块茎与钢板之间碰撞恢复系数、静摩擦因数和滚动摩擦因数分别为0.509、0.349和0.0735;半夏块茎间碰撞恢复系数、静摩擦因数和滚动摩擦因数分别为0.587、0.453和0.086。应用所得参数进行侧壁坍塌验证试...     

玉米秸秆揉丝破碎过程力学特性仿真与试验

由于玉米秸秆揉丝破碎过程缺乏有效数值模拟方法,在一定程度上降低了加工设备结构改进效率。该文基于离散元法(discrete element method,DEM)建立了玉米秸秆离散元模型,并通过物理试验和虚拟试验相结合对玉米秸秆粘结接触模型(bonded particle model,BPM)进行了参数校核。最后针对玉米秸秆离散元模型进行了破碎仿真以及试验验证。结果表明:以5 mm/min为加载速度进行秸秆压缩和剪切试验时,最大临界载荷分别为2 260和110 N;对BPM粘结模型进行参数校核后,得到法向刚度系数、切向刚度系数、临界法向应力、临界切向应力及粘结半径分别为9.60×10~6 N/m、6.80×10~6 N/m、8.72 MPa、7.5 MPa、2 mm,此时离散元模型力学特性与含水率为87.8%的收获期玉米秸秆相接近;仿真结束后,物料可分为短型、标准型、长型及未完全破碎型4种,与试验结果相一致,不同类型物料质量与试验结果数据偏差保持在10%以内。研究结果表明离散元法应用于玉米秸秆揉丝破碎过程仿真是可行的。     

基于压痕加载曲线的谷物籽粒物理特性试验与仿真

利用CMT8102微机控制材料试验机对豌豆、玉米、小麦、绿豆进行了加载-卸载试验,得到了4种谷物籽粒的载荷-压痕深度曲线.在谷物籽粒弹塑性力学性能研究中引入Venkatesh反向运算法则,计算出了4种谷物籽粒的弹性模量、屈服应力、硬化指数、接触刚度、最大接触面积等力学特性参数;把得到的弹性模量、屈服应力理论值添加到Abaqus的材料属性模块,对4种谷物籽粒的压入过程进行模拟仿真,得到了压痕形貌图和仿真曲线.仿真和试验曲线拟合结果说明了仿真的有效性,并且验证了Venkatesh反向运算法则在谷物籽粒材料特性研究中的准确性;压痕形貌图说明谷物籽粒具有弹塑性.研究还表明谷物籽粒硬度与应变硬化指数、最大等效接触应力、残余应力和屈服应力呈正比,与应力集中区域呈反比.     

鞭式刀具工作性能研究分析

秸秆还田机鞭式刀具在田间作业时能一次完成秸秆粉碎及碎秸秆与土壤的均匀混拌,有着良好的工作特性与推广前景。本文在分析鞭式刀具结构及工作原理的基础上,借助虚拟样机(ADAMS)对鞭式刀具运动规律进行了动力学仿真分析,得到了刀具运转时的关键工作参数,并结合刀具对各工作参数进行了分析讨论,为该刀具优化设计及推广应用提供了参考依据。     

自走式遥控喷药车的设计

设计了自走式遥控喷药车.该车可以在各类农作物整个生长期内不受限制地完成农药喷洒作业,尤其是针对胡麻作物的中后期植保作业,可以做到不伤苗、不压苗,适用于胡麻茎秆同高作物生长期的喷药作业.该喷药车应用单片机技术、红外遥感技术可实现行走、转向、喷杆的升降折叠等远程控制.通过整机性能及田间试验的调试和验证,结果表明,该喷药车转...     

冬小麦籽粒受挤压特性的有限元分析及试验验证

为降低小麦籽粒在收获、贮藏、运输过程中的机械损伤,掌握小麦籽粒粉碎机理,运用有限元法建立小麦籽粒的力学模型,研究小麦籽粒在压缩载荷作用下的应力分布规律。在材料力学万能试验机上进行压缩试验,测得不同含水率9.1%～21.6%的小麦籽粒在3种压缩型式下的弹性模量为98.86～206.59 MPa,屈服强度为0.8～1.95 MPa,破碎负载为63.44～154.77 N,最大应变为0.71%～1.02%。结果表明：在3种压缩型式下,破碎负载、弹性模量、屈服强度随着含水率的增加均有明显下降;在同一含水率下,B型压缩时破碎负载最大,L型压缩时次之,H型压缩时最小;屈服强度和最大变形在采用B型和L型压缩时较大,在H型压缩时较小;其主要破碎形式为在腹沟位置产生裂纹。比较3种压缩型式下的试验值的和仿真值,二者最大差异是12%,验证了仿真数值解可行性。     

匍匐缠结牧草收割期茎秆生物力学特性试验

以北方典型多年生豆科牧草小冠花的匍匐型和直立型两个新品系以及原始亲本绿宝石小冠花(半匍匐型,为对照品种)的收割期茎秆为研究对象,采用微机控制电子万能试验机和波钦诺克方法,测试了茎秆的主要生物力学特性.结果表明:直立型小冠花茎秆的抗拉强度最大(14.88～26.80 MPa);匍匐型、半匍匐型、直立型小冠花茎秆平均最大载荷力分别为88.88 N、152.70 N和187.10 N,鲜样纤维素平均质量分数分别为13.59%、13.87%、15.52%,木质素平均质量分数分别为4.47%、4.18%、3.95%,蛋白质平均质量分数分别为3.83%、4.55%、2.74%,并随含水率的降低(或生育期增长),纤维素、木质素、蛋白质的质量分数均增大.匍匐缠结牧草茎秆强度和刚度主要取决于纤维素、木质素的质量分数及其链接形式和排列方式.新品系直立型小冠花木质素/纤维素质量分数比值较匍匐、半匍匐型低,较易机械化收获.     

纵轴流锥型滚筒脱粒装置设计与试验

为了降低功耗,加快脱粒滚筒轴向物料输送速度,提高小区育种小麦种子收获机清机效率,设计了一种纵轴流锥型滚筒脱粒装置,滚筒采用锥型短纹杆-板齿结构。试验结果表明,该纵轴流锥型滚筒脱粒装置在作业时小麦脱粒混合物料轴向输送速度快、功耗低,罩壳内部种子残留量小,无需人工清机,适用于以旋风分离器为气流清选装置的半喂入式小区育种小麦种子收获机。     

玉米籽粒力学性能试验分析

对甘肃省玉米种植主导品种金穗4号玉米籽粒的压缩和剪切力学性能进行了实验研究,采用针尖压入法对玉米籽粒各组分的硬度作了试验分析.实验结果表明,含水率以及压缩和剪切位置对玉米种子籽粒静压破损特性和硬度有明显的影响;角质胚乳的硬度明显高于粉质胚乳和胚,而粉质胚乳的硬度略高于胚.