振动式甘薯收获机的设计与试验

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甘薯是我国重要的农业产品,其种植面积约为500万hm~2,所以甘薯收获机有着很大的市场需求。但目前的甘薯收获机在收获作业时还会存在:明薯率低、伤薯率高、前进时受到的阻力大、机架安全性和稳定性不足等问题。针对这些问题,对振动式甘薯收获机进行设计与试验,用以解决上述问题。本文的主要内容有:(1)通过查阅资料,结合了我国甘薯的农艺模式和收获要求,确定了甘薯收获机的整机设计方案。该收获机的主要组成部分包括:挖掘铲、机架、振动筛土部件等,并设计了链轮传动系统。(2)对挖掘铲、机架进行了受力和仿真分析。为了在收获时保证甘薯的完整性和降低前进阻力,确定铲刀铲刃的角度为42°和挖掘铲的倾角为25°,并根据甘薯垄的宽度,确定挖掘铲宽幅为900 mm。利用ANSYS软件对挖掘铲进行了静力学分析,保证了其在工作中不会发生断裂。对机架进行了静力学分析,验证了机架在正常工作时,安全性可靠;通过模态分析,得出机架的本身固定振频和外界激励振频不在同一范围,不会产生共振现象,机架的结构设计不会在收获时对甘薯产生额外的伤害。(3)介绍了振动筛土部件的主要组成部分。主要的组成部分包括:驱动轴、异形振动轮、筛网。对驱动轴的结构进行了介绍,对异形振动轮的作用进行了说明,并通过计算和分析确定了振动轮的轮叶数为3。根据甘薯的体积大小和筛网的筛土效果,确定筛网上圆钢间的间隙为55 mm;通过受力分析得出,筛网输送带的线速度应大于牵引机的前进速度,最后对甘薯在筛网上的运动进行了运动学分析,确定了筛网的倾斜角为20°,输送带的线速度为1.5 m/s。(4)对振动式甘薯收获机进行田间试验。在完成振动式甘薯收获机的试制后,进行初步试验,试验结果为明薯率为100%,伤薯率为2.9%,破皮率为1.81%,满足行业标准。在参数优化试验设计中,以收获机的前进速度、筛网传送带的线速度和筛网的振幅,作为因素参数,以伤薯率和净薯率作为评价指标进行试验,利用Design-Expert软件分析试验的结果,得出各因素对收获指标的影响。得出的最优参数组合为:前进速度为1.0 m/s,筛网的带速为1.48 m/s,振动幅度为32.9 mm。按照最优参数进行试验,试验结果为破皮率1.60%,净薯率96.1%。
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