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气流分配式牧草播种机关键部件优化与试验

作 者: 王振华
导 师: 王德成
学 校: 中国农业大学
专 业: 农业机械化工程
关键词: 牧草 播种机 多功能 机架 排种器 优化
分类号: S817.82
类 型: 博士论文
年 份: 2014年
下 载: 5次
引 用: 0次
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内容摘要


牧草种子特殊的生长特性和物理特性,以及草地土壤状况有别于大田作物土壤状况,国内现有播种机对牧草种子播种适应性较差。针对这一问题,论文根据牧草种子播种工艺流程,对气流分配式牧草播种机的总体布局、功能结构、电子监测系统和关键部件的主要技术参数进行了设计与优化,并进行了不同牧草种子的播种试验验证。主要研究内容如下:1)通过对牧草种子主要物理特性的系统分析,设计了一种中央外槽轮装置集中向分配器供料的排种机构,可以根据不同种子类型,精确控制排种量,克服了传统独立式外槽轮排种器播牧草种子时,稳定性差、堵塞、架空等问题。2)设计了单体仿形多连杆开沟镇压机构,应用Adams分析软件,对其进行了运动学分析以及仿真模拟,设计出与机架铰接的平行四连杆-拉簧结构,保证了开沟器在不平整地面保持最佳入土角,提升了开沟器作业质量;开沟深度由开沟器弹簧来精确控制,每组开沟器都有独立的安全拉簧,通过对开沟器弹簧的设计,得出选用材料为油淬火碳素弹簧钢丝B类,钢丝直径d=8mm,圈数n=241/4圈,中径D=41.7mm。3)为了保证均匀一致的破茬深度,设计了装有独立安全大压簧的波纹圆盘破茬器,通过对破茬器压力弹簧的设计,得出选用材料油淬火碳素弹簧钢丝B类,钢丝直径d=15mm,圈数n=14圈,中径D=60mm;通过磨损试验和扫描电镜(SEM)分析,对不同材料常用波纹圆盘破茬刀进行组织性能分析和耐磨性评价,结果显示,65Mn钢在磨损过程中发生形变诱导相变,而被加工硬化,提高其耐磨性。4)利用Ansys软件对整机机架进行有限元分析,在不增加重量的前提下,进行了结构优化,提高了整机强度和刚度。5)完成了播种机测控系统的设计,对风机转速、工作速度、播种面积等参数的采集分析,实现对播种机工作状态的监控。6)完成了气流分配式牧草播种机性能试验和生产试验。结果表明,开沟深度和宽度测定结果全部合格;浅松深度稳定性测定结果全部合格;浅松层膨松度为63%;滑移率为3.7%;各行排量一致性变异系数分别为:苜蓿3.41%,披碱草6.04%;总排量稳定性变异系数分别为:苜蓿1.6%,披碱草3.77%;苜蓿破碎率0.92%,披碱草破碎率1.61%,以上数据均达到国家标准要求。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
正文图表目录  9-12
第一章 绪论  12-22
  1.1 研究目的和意义  12-13
  1.2 我国草地机械化应用现状  13-15
  1.3 国内外相关研究现状  15-18
  1.4 研究工作基础、目标、内容与技术路线  18-22
第二章 排种装置关键部件设计  22-30
  2.1 常见牧草种子形态  22
  2.2 牧草种子物理特性  22-25
  2.3 排种装置关键部件的设计和分析  25-29
  2.4 本章小结  29-30
第三章 开沟装置的优化  30-44
  3.1 开沟机构设计及优化  30-38
  3.2 开沟器弹簧设计  38-42
  3.3 开沟装置结构改进  42-43
  3.4 本章小结  43-44
第四章 破茬机构关键部件的设计和优化  44-54
  4.1 破茬机构的结构组成与工作原理  44-45
  4.2 破茬器压力弹簧的分析与设计  45-49
  4.3 波纹圆盘破茬刀的耐磨性试验与分析  49-53
  4.4 本章小结  53-54
第五章 整机参数分析与机架设计及优化  54-64
  5.1 整机基本参数分析  54-56
  5.2 机架的有限元分析与优化  56-62
  5.3 本章小结  62-64
第六章 播种机测控系统设计及分析  64-72
  6.1 测控系统的分析  64-65
  6.2 测控系统在PIC单片机控制下的工作过程  65-67
  6.3 系统程序设计  67-71
  6.4 电路设计  71
  6.5 本章小结  71-72
第七章 牧草播种机试验  72-82
  7.1 试验内容  72
  7.2 性能试验  72-78
  7.3 监测系统的检测试验  78-79
  7.4 田间生产试验  79-80
  7.5 本章小结  80-82
第八章 结论与建议  82-84
  8.1 结论  82-83
  8.2 论文特色与创新点  83
  8.3 建议  83-84
参考文献  84-90
致谢  90-92
作者简介  92-93

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