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期刊信息/Journal information
农业机械学报
中国农业机械学会 中国农业机械化科学研究院
农业机械学报

中国农业机械学会 中国农业机械化科学研究院

任露泉

月刊

1000-1298

njxb@caams.org.cn

010-64882610，64882231

100083

北京德外北沙滩1号6信箱

农业机械学报/Journal Transactions of the Chinese Society for Agricultural MachineryCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是由中国科协主管、中国农业机械学会和中国农业机械化科学研究院主办的国家级学术期刊，农业工程类中文核心期刊，美国工程信息公司（EI）收录期刊。主要刊登农业机械、农业工程、农用动力和能源、农产品及食品加工机械、农机化以及有关边缘学科的基础理论、设计制造、材料工艺、测试仪器与手段的研究成果及发展动向,反映学科最新研究成果和学术水平。同时还将及时提供中国农业机械学会举办的国内外学术活动信息，可供农机乃至机械行业中、高级技术人员、大专院校师生及科研单位的有关人员阅读参考。
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    联合收获机与油菜直播机连接导轨式悬挂装置研究

    康艳廖庆喜林建新韩静轩...
    111-123页
    查看更多>>摘要：针对长江中下游地区联合收获机保有量大、利用率低,拖拉机常规三点悬挂装置纵向尺寸大、结构复杂导致机组转弯半径大、重心不稳等问题,基于模块化设计方法设计了一种用于连接联合收获机与油菜直播机的导轨式悬挂装置.在对常规三点悬挂装置运动学分析基础上,从结构紧凑、重心稳定等方面分析确定了悬挂装置的整体结构及工作原理.基于导轨式悬挂装置与联合收获机和油菜直播机的适配关系,从幅宽、重心以及耕深匹配性对其进行理论分析,确定了悬挂装置作业参数和结构参数.利用ANSYS Workbench仿真软件对悬挂装置进行了自由状态下的模态分析,通过分析机架外部激振频率特点和仿真结果,提出悬挂装置结构改进方案,优化后装置前6 阶频率分别为54.09、66.35、83.16、130.01、143.52、174.88 Hz,均不在外部激振频率范围内;对优化后的悬挂装置进行静力学分析,结果表明,悬挂装置在提升最高点和作业状态下的应力分别为 50.531、140.56 MPa,小于许用应力156.67 MPa.田间试验结果表明,整机运行稳定,当机具以前进速度3.6km/h进行田间试验时,其耕深稳定性系数为87.42%,碎土率为84.41%,秸秆埋覆率为76.32%,厢面平整度为22.93 mm,各项试验指标均满足油菜播种质量要求.

    联合收获机油菜直播机悬挂装置模态分析

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    基于Tavares模型的多面体棉籽离散元参数标定与试验

    李元超田辛亮赵岩刘学虎...
    124-131,220页
    查看更多>>摘要：针对基于离散元法的棉籽压缩破碎过程中缺少准确仿真模型的问题,本文以新陆早84 号棉籽为研究对象,结合物理试验与仿真试验,对棉籽参数进行标定.基于三维扫描技术,使用Solidworks 2022 中的网格建模功能,快速建立棉籽多面体模型.采用堆积角试验对棉籽种间参数进行标定,得到棉籽-棉籽碰撞恢复系数、棉籽-棉籽静摩擦因数、棉籽-棉籽滚动摩擦因数的最优参数组合为 0.106、0.248、0.105,仿真堆积角与实际堆积角相对误差为0.28%,证明棉籽种间参数准确.通过单颗粒压缩试验对Tavares模型参数进行标定,以棉籽破碎力与破碎能为指标进行验证,结果表明棉籽破碎力与破碎能相对误差分别为2.37%和2.87%,说明构建的棉籽模型和Tavares模型参数可以表征棉籽压缩破碎过程.

    棉籽离散元Tavares模型参数标定破碎仿真

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    基于离散元法的耕层残膜拉伸性能研究

    申世龙张佳喜蒋永新王毅超...
    132-141页
    查看更多>>摘要：由于耕层残膜回收机关键农机部件设计优化过程中缺乏准确的残膜离散元模型参数,在一定程度上制约了耕层残膜回收机残膜受力机理分析与机构优化改进.本文以棉田耕层残膜为研究对象,对耕层残膜含量和极限拉伸力进行测定,得到不同耕层深度、不同厚度的残膜含量和极限拉伸力.根据测定结果,利用 EDEM 软件选用Hertz-Mindlin with Bonding接触模型对耕层残膜进行离散元模型参数标定,选用单位面积法向刚度、单位面积切向刚度、临界法向应力、临界切向应力、粘结半径、接触半径为试验因素.通过Plackett-Burman试验,确定影响Bond键的主要参数有单位面积法向刚度、临界法向应力和粘结半径.通过最陡爬坡试验和Box-Behnken试验,最终确定最优的Bonding模型显著参数单位面积法向刚度、临界法向应力、粘结半径分别为 2.36×105 N/m3、6.47×104 Pa、0.004 mm,对参数进行了仿真试验验证,误差为5.88%,满足要求.通过对比物理试验与仿真试验的拉伸过程耕层残膜状态与拉伸曲线,表明了耕层残膜模型合理性,为后期耕层残膜回收机仿真与膜土分离机理研究提供了理论支撑.

    棉田耕层残膜极限拉伸力离散元模型Bonding模型拉伸仿真试验

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    交错勾齿式小麦精量排种器设计与试验

    王云霞黄苏同张文毅祁兵...
    142-153,167页
    查看更多>>摘要：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.

    小麦精量排种器交错勾齿式精量播种EDEM

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    油菜高速机械离心式集排器设计与试验

    廖庆喜沈文惠王磊霍佳琪...
    154-167页
    查看更多>>摘要：针对传统油菜机械离心式集排器高速作业时供种及投种能力不足,导致排种量与作业速度不匹配、排种性能不稳定等问题,设计了一种被动式供种、"圆孔+渐变孔柱"组合式型孔投种的油菜高速机械离心式集排器.构建了供种、投种过程中的力学模型,分析确定了影响排种性能的关键结构参数;利用EDEM离散元仿真开展了供种调节高度对供种速率调节量影响的试验,结果表明当供种调节高度为 3～8mm时,供种速率在 64.95～357.54 g/min范围内可调;采用两因素三水平正交试验分析了限种套筒下摆高度及倾角对初始种量、临界转速及环状种层最大高度的影响.通过台架试验确定了较优限种套筒结构参数,结合高速摄影对比了5 种型孔结构下动锥体转速与排种量关系,确定最优型孔结构为"圆孔+渐变孔柱"组合式型孔.较优参数组合集排器排种性能验证试验结果表明:当转速为115～205 r/min时,排种速率为60.96～355.76 g/min,油菜各行排量一致性变异系数均低于5.2%,总排量稳定性变异系数均低于1.3%,破损率低于0.5%,满足作业速度6～12 km/h时的排种量要求.田间试验结果表明,当机组作业速度为7.89、11.98 km/h时,油菜各行植株均匀性变异系数低于11%,种植密度为43～58 株/m2,满足油菜精量播种要求.

    油菜高速机械离心式集排器型孔结构离散元仿真

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    水稻硬质育秧盘全自动起盘机提升与叠盘装置研究

    衣淑娟王鹏李衣菲李渤海...
    168-178页
    查看更多>>摘要：针对现有叠盘暗室育秧模式下全自动起盘机存在起盘合格率和工作稳定性下降,输送阶段易造成秧苗、秧盘损伤等问题,改进设计一种具有轴向辅助推送秧盘功能的钩杆式提升装置,并构建仿真试验平台确定影响其工作性能的主要参数及取值范围;确定关键部件循环叠盘装置的结构参数,建立多情形目标评价结果函数,并通过Matlab插值法对评价指标进行标准化;采用二次旋转正交组合试验,以托盘间距、横向输送速度、抬起角为试验因素,起盘合格率、叶损伤率、硬盘损伤率和伤秧数为性能评价指标,对试验结果进行响应曲面分析、回归分析.应用Design-Expert 11 进行多目标参数组合优化.在托盘间距为 190 mm、横向输送速度为 0.20 m/s、抬起角为 72°的条件下,田间验证试验得到起盘合格率为97.5%,叶损伤率为0.52%,硬盘损伤率0.45%,伤秧数为9,与理论优化值误差小于1%,比优化前合格率提升5.6 个百分点,叶损伤率降低 3.5 个百分点,减少秧苗损伤,硬盘损伤率降低3.8 个百分点.

    水稻硬质育秧盘起盘机提升与叠盘装置离散元

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    三七收获机挖掘铲减阻特性分析与试验

    王法安倪畅张兆国徐红伟...
    179-190,199页
    查看更多>>摘要：针对丘陵山区三七机械化收获挖掘阻力大和根茎损伤率高的问题,以不同铲型挖掘铲为研究对象,开展三七收获机挖掘铲作业机理与参数优化对比试验.通过理论分析与力学计算,确定各铲型挖掘铲主要结构参数,并通过Solidworks建立挖掘铲三维模型.开展4 种铲型挖掘铲的位移流向仿真对比试验,追踪根茎颗粒和土壤颗粒空间运动轨迹,获得三轴位移分部,表明野猪头部仿生曲线特殊的曲率变化对破土阻力有显著影响,仿生铲面通过改变土壤颗粒流动方向,从而降低挖掘阻力.利用Design-Expert 13 软件,以挖掘铲铲长、铲宽和铲刃倾角为试验因素,以挖掘阻力为试验指标进行组合试验,得到最优作业参数组合为:铲长354 mm、铲宽40 mm、铲刃倾角70°,在该组合下平均挖掘阻力为439.75 N.开展高速摄影试验,获取三七根茎和土壤运动轨迹,结果表明三七根茎和土壤颗粒运动趋势与仿真试验一致,验证离散元模型可靠性.搭建试验台架,以入土角、铲片间距和挖掘速度作为试验因素,以挖掘阻力作为试验指标进行正交试验,得到不同工作参数对挖掘阻力影响的主次顺序为入土角、铲片间距、挖掘速度,最优工作参数组合为入土角15°、铲片间距 80 mm、挖掘速度 0.4 m/s.综合评估挖掘铲减黏降阻性能,仿生式挖掘铲作业效果最优.

    挖掘铲三七收获机减阻特性挖掘阻力离散元仿真

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    对辊式干辣椒脱帽装置设计与试验

    王方艳李凤刚张鹏程张良龙...
    191-199页
    查看更多>>摘要：针对辣椒机械化脱帽存在的辣椒损伤大、辣椒蒂去除不净等问题,结合辣椒物理力学特性及机械化加工要求,设计了一种对辊式干辣椒脱帽装置.该装置关键部件包括滚筒、脱帽辊和筛网3 部分,采用旋转滚筒和回转辊轴的方式实现辣椒脱帽.通过对脱帽装置工作过程分析,确定了去除辣椒蒂的临界条件.借助辣椒受力及运动特征研究,确定了滚筒及脱帽辊的关键参数.滚筒直径为1.8 m、长度为6.0 m、转速为28.83 r/min,脱帽辊的直径为36.0 mm、间隙为0.5 mm、转速为134.21 r/min.通过对筛面利用系数分析,确定了筛分效率较高的方形筛网,且筛面利用系数为60.5%.通过Design-Expert 12 软件进行试验设计及数据处理,明确了滚筒转速、脱帽辊转速对损伤率、脱净率的影响规律,并确定了较优参数组合,为辣椒机械化加工技术及装备研发提供理论依据.试验结果表明,该装置损伤率为0.6%,脱净率为98.8%,符合行业标准且满足辣椒机械加工要求.

    干辣椒对辊式脱帽辊筛网

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    铡草机切碎辊作物喂入矢角参数模型建立与试验

    王征宋占华刘平闫银发...
    200-211页
    查看更多>>摘要：饲草收获机作物喂入矢角(辊(叶片)轴心至喂入点矢径的水平夹角)对切碎辊转矩负荷及切碎性能有重要影响,通过检测传动带压力与作物喂入矢角的关系,对收获机切碎特性与作物切碎过程进行了运动学、动力学分析,揭示了饲草作物切碎质量、能耗与作物喂入矢角的关系,建立收获机切碎辊作物喂入矢角数学模型并进行了优化.试验结果表明,当优化参数组作物单位长度喂入量为5.5 kg/s、切碎辊转速为1 600 r/min、传动带初始压力为1.2 MPa时,该作业参数组下切碎作物喂入矢角数学模型精度最高,准确率达 79.52%,模型偏差为 0.491 MPa(0.957 rad),能够有效表征铡草机切碎作业负荷,同时在保证作物切碎质量下提高了铡草机作业能力,优化的切碎喂入矢角模型下切碎扰动响应时间缩短约26.41%,单位作业能耗减小约11.36%.该切碎作物喂入矢角模型丰富了铡草机切碎作业的建模方法,为饲草作物类铡草机负荷控制系统设计提供了参考.

    铡草机切碎矢角数学模型

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    基于动态边界的双吸离心泵叶片渐进磨损及泵性能预测

    沈小波李仁年韩伟陈帝伊...
    212-220页
    查看更多>>摘要：过流边界形态随磨损时间的变化对客观真实地反映双吸离心泵磨损特性及磨损形貌至关重要.采用欧拉-拉格朗日方法,配合磨损壁面几何重构的动态边界法,对黄河平均含沙量及粒径下甘肃省景泰川泵站双吸离心泵进行固液两相流计算,结合实验数据,预测了该泵叶片渐进磨损特性,分析了叶片磨损机理及壁面几何形貌变化对泵性能影响.结果表明:以冲击角函数最大值对应冲击角α0 为阈值,小于α0 磨损形貌呈类圆形凹坑,大于α0 磨损形貌呈沟槽状,冲击角在50°～75°范围且冲击速度高的叶片区域磨损率大,叶片磨损程度严重;根据该泵水力性能损失率变化特性,将预测期划分为 3 个阶段,磨损率在初期增长率最大,但在数量级上远小于中、后期,使前1000h磨损阶段扬程损失率、效率损失率、叶片质量损失率均小于其他阶段;上述 3 个参数的增长均呈初期慢、中期快、后期减缓的趋势,最大增长率均在磨损中期,参数变化曲线斜率分别为 1.51×10-3、1.97×10-3、4.12×10-3,在1000～6000 h磨损时长范围内,磨损导致双吸离心泵性能下降最快.

    双吸离心泵叶片渐进磨损磨损预测动态边界法

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