馬鈴薯收獲機(jī)的設(shè)計1
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山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文(設(shè)計)文獻(xiàn)綜述 馬鈴薯播種機(jī)具的現(xiàn)狀與發(fā)展摘要:綜述了國內(nèi)外播種機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀,并通過對國內(nèi)外幾種典型播種機(jī)的各種參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的對比并加以分析,從中發(fā)現(xiàn)國產(chǎn)播種機(jī)與國外播種機(jī)的差距,并在此基礎(chǔ)上去闡述我國播種機(jī)在研發(fā)和應(yīng)用上所存在問題并展望未來播種機(jī)的發(fā)展趨勢,同時明確馬鈴薯播種機(jī)的設(shè)計方向。關(guān)鍵詞:播種機(jī)具 馬鈴薯 精量播種機(jī) 排種器 1. 馬鈴薯在我國的生產(chǎn)現(xiàn)狀 馬鈴薯是一種高蛋白農(nóng)作物,在我國得到大面積的栽種,盡管我國年產(chǎn)量早已躍居世界第一,然而和世界除非洲以外的其他國家和地區(qū)比起來,單產(chǎn)量卻很低,因此在提高單產(chǎn)的措施上除了提高機(jī)械化生產(chǎn)水平外,還應(yīng)該改進(jìn)馬鈴薯的種子質(zhì)量以及種植方式。 1.1我國馬鈴薯的生產(chǎn)現(xiàn)狀300多年前,原產(chǎn)自美洲的馬鈴薯被引進(jìn)中國并且逐漸成為僅次于小麥、水稻和玉米的第四大糧食作物。目前,我國的馬鈴薯無論是種植面積還是總產(chǎn)量都處于全球領(lǐng)先地位。從中國馬鈴薯網(wǎng)上獲得的資訊:2007年我國馬鈴薯種植面積約8000萬畝,預(yù)計總產(chǎn)量將超過6800萬噸,占世界總產(chǎn)量的22%左右。單從總產(chǎn)量來說我國已經(jīng)是世界第一,但是單產(chǎn)量卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于歐美、澳洲的水平。例如,2003年,我國馬鈴薯的單產(chǎn)量是每公頃14842公斤,低于世界平均水平的每公頃16448 公斤,還不到單產(chǎn)量最大的國家新西蘭的每公頃44248 公斤的三分之一。1.2國外馬鈴薯的生產(chǎn)水平單產(chǎn)量排名前六位的國家:新西蘭、比利時、丹麥、美國、英國、荷蘭等歐美發(fā)達(dá)國家,他們的單產(chǎn)量都超過了每公頃40000 公斤(中國馬鈴薯網(wǎng),2007)。除了地域、氣候方面外,更重要的是栽培技術(shù)以及機(jī)械化生產(chǎn)水平的影響。顯然,這些國家的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化水平都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高過我國。反觀我國,大部分地區(qū)的馬鈴薯生產(chǎn)都還停留在人工或者半機(jī)械化生產(chǎn)的水平上,因此單產(chǎn)量低也就不足為奇。1.3目前急需解決的措施以及會遇到的困難要想提高單產(chǎn)量,首要的就是提高機(jī)械化生產(chǎn)水平。我國地域廣闊,擁有多種地型,因此不可能同時提高生產(chǎn)機(jī)械化,所以應(yīng)該根據(jù)不同的地形,不同的氣候和種植方式,從而設(shè)計符合當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械,盡量推廣播種機(jī)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。其次應(yīng)該改進(jìn)種植方式,我國的馬鈴薯種植方式一直停留在傳統(tǒng)種植的水平上,這是急需改變的。先進(jìn)的種植方式應(yīng)該從改進(jìn)種子質(zhì)量,改進(jìn)播種方式等方面進(jìn)行,同時在此基礎(chǔ)上設(shè)計相應(yīng)的機(jī)械也就顯得至關(guān)重要。2. 國內(nèi)外播種機(jī)發(fā)展及應(yīng)用的現(xiàn)狀2.1我國播種機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀現(xiàn)目前,我國大約有500家播種機(jī)生產(chǎn)企業(yè),但是這些企業(yè)中能夠生產(chǎn)與大中型拖拉機(jī)配套的播種機(jī)的企業(yè)只有西安農(nóng)業(yè)機(jī)械廠、石家莊市農(nóng)業(yè)機(jī)械廠等區(qū)區(qū)10多家,其余的企業(yè)生產(chǎn)的都是與小型拖拉機(jī)和畜力配套的拖拉機(jī)。這種與小型拖拉機(jī)和畜力配套的播種機(jī)機(jī)的產(chǎn)量占全國播種機(jī)總產(chǎn)量的90%以上(國委文,2007)。由此可以看出當(dāng)前我國已實現(xiàn)機(jī)械化播種的大部分地區(qū)的播種機(jī)仍以小型播種機(jī)進(jìn)行傳統(tǒng)的谷物條播為主,大中型播種機(jī)的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要,而且大中型生產(chǎn)機(jī)械(包括播種機(jī))的研制和生產(chǎn)水平也遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家的水平。2.2國外播種機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀相對我國而言,國外許多發(fā)達(dá)國家在第二次世界大戰(zhàn)前后,先后完成了由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的過度和轉(zhuǎn)化,經(jīng)過幾十年的發(fā)展,其農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平已經(jīng)相當(dāng)完善,現(xiàn)在正朝著大型化、智能化、精量化以及多功能聯(lián)合型方向發(fā)展(陶衛(wèi)民,2001)。美國,德國,英國等西方發(fā)達(dá)國家的發(fā)展水平已經(jīng)走在世界的前列。在國外許多發(fā)達(dá)國家,精密播種機(jī)經(jīng)過幾十年的發(fā)展和應(yīng)用,其技術(shù)水平應(yīng)經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)完善的程度,無論是工作速度、生產(chǎn)效率、工作性能、播種質(zhì)量以及播種機(jī)具的通用性和適應(yīng)性上都做得比較好。這對減少播種過程中的漏種率、種子損傷率和提高單產(chǎn)量都有很大的促進(jìn)作用。現(xiàn)在一些發(fā)達(dá)國家正把不斷更新播種機(jī)的工作原理、盡量完善其結(jié)構(gòu)、延長機(jī)具使用壽命、降低制造價格和維護(hù)費用的同時提高其工作效率以及提高播種機(jī)的通用性和適應(yīng)性作為未來更先進(jìn)的播種機(jī)研制的發(fā)展方向。2.3與國外播種機(jī)相比,我國播種機(jī)存在的不足 和國外如美國、德國、英國等發(fā)達(dá)國家的播種機(jī)比起來,我國的播種機(jī)工作效率低,工作幅寬小,通用性和適應(yīng)性低,使用可靠性不高,生產(chǎn)率也遠(yuǎn)較國外的低。另外,由于我國工業(yè)起步晚,因此在新技術(shù)的研制和在播種機(jī)上的應(yīng)用上依舊落后于國外發(fā)達(dá)國家。下面以我國幾種典型的播種機(jī)和國外的播種機(jī)作一個對比,以便從中發(fā)現(xiàn)我國播種機(jī)和國外先進(jìn)播種機(jī)的不足。 首先,從工作效率方面來看,我國播種機(jī)的工作速度低。國外播種機(jī)的工作速度大都要求達(dá)到15h,有的甚至達(dá)到20h,受到土地,氣候和一些其它因素的影響,工作速度大多采用812h,而我國工作速度大約為47h,一般工作速度為56h。比如德國早期生產(chǎn)的GL34T和GL36T兩種機(jī)型的工作速度為7.5h(韓文鋒等,2006),而我國普遍采用的2BM-2以及2BMF-2型都達(dá)不到德國這兩種機(jī)型的水平。 其次,我國播種機(jī)的工作幅寬小。和國外發(fā)達(dá)國家比起來這個環(huán)節(jié)顯得非常薄弱。例如西歐一些國家的生產(chǎn)的播種機(jī)的工作幅寬一般為56m,美國,加拿大等國家的現(xiàn)用機(jī)型大多可以達(dá)到1015m(陳興田,1999)。而我國所使用的播種機(jī)的工作幅寬絕大多數(shù)低于3.5m,例如較先進(jìn)的2BF-24A谷物條播機(jī)的工作幅寬為3.6m,其余的大都低于這個水平,工作幅寬低這個瓶頸在很大程度上限制了播種機(jī)的工作效率。 再次,排種器的排種效率低。我國很多使用播種機(jī)的地區(qū)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中依舊使用傳統(tǒng)的排種方式即“一器一行”,一個排種器只能播一行種子,顯然這樣的效率是非常低的,即使有較先進(jìn)的“一器多行”的排種器,但是技術(shù)上也表現(xiàn)得不夠成熟,也沒能進(jìn)行大規(guī)模的推廣及應(yīng)用。國外發(fā)達(dá)國家在這方面的技術(shù)和經(jīng)驗就比我國先進(jìn)得多,而且許多新技術(shù)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用,許多核心部件尤其是排種器無論是結(jié)構(gòu)還是工作原理都還有很多值得我國學(xué)習(xí)和借鑒的地方。 最后,我國的播種機(jī)的通用性和適應(yīng)性和國外發(fā)達(dá)國家比起來也還有很大的差距。在通用性方面,國外發(fā)展得比較早,技術(shù)也比較成熟,一套設(shè)備只需經(jīng)過簡單的更換即可實現(xiàn)不同種子的播種,而我國大部分播種機(jī)還都是“一機(jī)一種”,一種播種機(jī)只能夠播撒一種種子,這樣既浪費制造材料,又沒能使播種機(jī)得到充分利用。另外,我國地域遼闊,不同的土壤條件和氣候條件嚴(yán)重限制了播種機(jī)的適應(yīng)性,在保證適應(yīng)性方面的技術(shù)還很落后,而且我國研制生產(chǎn)的播種機(jī)很少考慮到適應(yīng)性這一方面的影響。3. 我國播種機(jī)的發(fā)展趨勢 雖然可以通過引進(jìn)國外先進(jìn)的播種機(jī)可以暫時彌補(bǔ)我國播種機(jī)的不足之處,但是從長遠(yuǎn)出發(fā),我國必須走自主研發(fā)的道路,通過不斷吸收國外先進(jìn)技術(shù)的同時再結(jié)合我國的國情走出一條自主創(chuàng)新的路子,研制出具有我國特色的先進(jìn)播種機(jī)。3.1加大大中型播種機(jī)的研制和開發(fā) 要想盡快縮小我國馬鈴薯等農(nóng)作物的單產(chǎn)與國外水平的差距,大中型播種機(jī)將起到至關(guān)重要的作用。我國的幾大平原地勢平坦,比較適合大中型播種機(jī)的推廣和應(yīng)用。大中型播種機(jī)械除了可以節(jié)約人力,提高工作效率外還能減少種子的損傷率和漏種率,而且大中型播種機(jī)都是朝著聯(lián)合作業(yè)和直接播種技術(shù)的方向發(fā)展,這種機(jī)械的優(yōu)點在于:一次可以完成多項作業(yè),作業(yè)效率高;保證及時播種,提高產(chǎn)量;節(jié)約能源,降低成本。3.2采用新的排種原理和排種裝置 排種裝置是播種機(jī)最關(guān)鍵的部件,先進(jìn)的排種器和排種原理對播種機(jī)的效率的提高有著很重要的作用,迄今為止,我國學(xué)者幾乎涉獵了世界上所有的排種器:如外槽輪式排種器、離心式排種器、各種圓盤式排種器等,而具有我國獨創(chuàng)特色的窩眼輪式排種器、紋盤式排種器、錐盤式精量排種器也獲得了廣泛的應(yīng)用,但是在馬鈴薯播種機(jī)上,先進(jìn)的排種器和排種方式依然制約播種機(jī)效率的一個瓶頸。因此在已經(jīng)解決種子和播種方式的情況下研制相應(yīng)的播種機(jī)顯得是關(guān)重要。顯然,在排種器方面,我國應(yīng)該朝著氣流輸送式條播排種器、孔帶式精密排種器、氣力式精密排種器以及傾斜圓盤指夾式排種器的方向發(fā)展。新的排種原理包括氣力式排種原理和機(jī)械式排種原理也應(yīng)得到廣泛的采用(陳興田,1999)。4. 小結(jié)一個比較先進(jìn)的播種機(jī)主要取決于其幾個關(guān)鍵的部件,如:開溝器、仿形機(jī)構(gòu)、覆土器以及排種器。尤其是排種器在整個播種機(jī)結(jié)構(gòu)中顯得尤為重要,排種器的好壞直接關(guān)系到播種機(jī)的播種效率,因此,現(xiàn)在國內(nèi)外播種機(jī)研制的重點依舊是放在排種器的研制上。我國在這方面也有不少的研究,尤其在氣吸式排種器,窩眼式排種器還有氣力式排種器的研究上有了一定的突破,但是和國外先進(jìn)水平還有一定的差距,因此,我國還必須加大研制的力度。新型馬鈴薯已經(jīng)研制成功并將實現(xiàn)大力推廣,在將來的幾年內(nèi),相應(yīng)的馬鈴薯播種機(jī)將對這種新型馬鈴薯的推廣起到極大的推動作用。新型的馬鈴薯將徹底改變傳統(tǒng)的馬鈴薯塊莖式播種方式,其播種方式將和玉米,油菜籽等顆粒的播種方式更為相似,但還是存在很多不同的地方,因此不能直接選用像玉米播種機(jī)或者油菜籽播種機(jī)這些現(xiàn)成的播種機(jī)型。由于現(xiàn)目前新型馬鈴薯還沒有開始實現(xiàn)大面積推廣,相應(yīng)的馬鈴薯播種機(jī)具還是一片空白?;诖?,對現(xiàn)有的馬鈴薯播種機(jī)和其余各類顆粒式播種機(jī)進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化并在此基礎(chǔ)上設(shè)計一種適合新型馬鈴薯的機(jī)械式或者氣吸式播種機(jī)就成了當(dāng)前以及未來相當(dāng)一段時間內(nèi)播種機(jī)的研制方向,同時研制的重點也將放在馬鈴薯播種機(jī)的排種器的研制上。參考文獻(xiàn):1 李寶筏農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)北京:中國農(nóng)業(yè)出版社, 20032 朱秉蘭簡明農(nóng)機(jī)手冊鄭州:河南科學(xué)技術(shù)出版社,20013 張波屏編譯播種機(jī)械設(shè)計原理北京:機(jī)械工業(yè)出版社,19824 馮小靜精少量播種機(jī)械使用與維修鄭州:河南科學(xué)技術(shù)出版社,19985 馬大敏王俊民,王秀新型農(nóng)機(jī)具使用與維修北京:高等教育出版社,19966 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Single Seed MeteringTranslation of the ASAE,1995,38(2),pp.37137522 EUOdigbohandCOAkubuo A tworow automatic cassava cuttings planter:Development、Design and Prototype constructionJournal of Agricultural Engineering Research,Volume 50,SeptemberDecember50(1991),pp.1318 23 Tao et al., 1995 Y. Tao, C.T. Morrow, P.H. Heinemann and H.J.S. Ill, Fourier based separation technique for shape grading of potatoes using machine vision, Transactions of the ASAE 38 (1995), pp. 949957. 24 H Buitenwerf,WBHoogmoed,PLerink and JMller Assessment of the Behavior of Potato in a Cupbelt PlanterBiosystems Eigineering,95 (2006),354125Siecska et al., 1986 J.B. Sieczka, E.E. Ewing and E.D. Markwardt, Potato planter performance and effects on non-uniform spacing, American Potato Journal 63 (1986), pp. 25374山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文(設(shè)計)外文翻譯 馬鈴薯播種機(jī)的性能評估 原文來源:H. Buitenwerf,W.B. Hoogmoed,P. Lerink and J. Mller.Assement of the Behavior of Potato in a Cup-belt Planter. Biosytems. Engineering, Volume 95, Issue, September 2006: 3541 大多數(shù)馬鈴薯播種機(jī)都是通過勺型輸送鏈對馬鈴薯種子進(jìn)行輸送和投放。當(dāng)種植精度只停留在一個可接受水平的時候這個過程的容量就相當(dāng)?shù)?。主要的限制因素是:輸送帶的速度以及取薯勺的?shù)量和位置。假設(shè)出現(xiàn)種植距離的偏差是因為偏離了統(tǒng)一的種植距離,這主要原因是升運鏈?zhǔn)今R鈴薯播種機(jī)的構(gòu)造造成的.一個理論的模型被建立來確定均勻安置的馬鈴薯的原始偏差,這個模型計算出兩個連續(xù)的馬鈴薯觸地的時間間隔。當(dāng)談到模型的結(jié)論時,提出了兩種假設(shè),一種假設(shè)和鏈條速度有關(guān),另一種假設(shè)和馬鈴薯的形狀有關(guān)。為了驗證這兩種假設(shè),特地在實驗室安裝了一個種植機(jī),同時安裝一個高速攝像機(jī)來測量兩個連續(xù)的馬鈴薯在到達(dá)土壤表層時的時間間隔以及馬鈴薯的運動方式。結(jié)果顯示:(a)輸送帶的速度越大,播撒的馬鈴薯越均勻;(b)篩選后的馬鈴薯形狀并不能提高播種精度。主要的改進(jìn)措施是減少導(dǎo)種管底部的開放時間,改進(jìn)取薯杯的設(shè)計以及其相對于導(dǎo)種管的位置。這將允許杯帶在保持較高的播種精度的同時有較大的速度變化空間。介紹說明升運鏈?zhǔn)今R鈴薯種植機(jī)(圖一)是當(dāng)前運用最廣泛的馬鈴薯種植機(jī)。每一個取薯勺裝一塊種薯從種子箱輸送到傳送鏈。這條鏈向上運動使得種薯離開種子箱到達(dá)上鏈輪,在這一點上,馬鈴薯種塊落在下一個取薯勺的背面,并局限于金屬導(dǎo)種管內(nèi).在底部,輸送鏈通過下鏈輪獲得足夠的釋放空間使得種薯落入地溝里。 圖一,杯帶式播種機(jī)的主要工作部件:(1)種子箱;(2)輸送鏈;(3)取薯勺;(4)上鏈輪;(5)導(dǎo)種管;(6)護(hù)種壁;(7)開溝器;(8)下鏈輪輪;(9)釋放孔;(10)地溝。 株距和播種精確度是評價機(jī)械性能的兩個主要參數(shù)。高精確度將直接導(dǎo)致高產(chǎn)以及馬鈴薯收獲時的統(tǒng)一分級(McPhee et al, 1996;Pavek & Thornton, 2003)。在荷蘭的實地測量株距(未發(fā)表的數(shù)據(jù))變異系數(shù)大約為20%。美國和加拿大早期的研究顯示,相對于玉米和甜菜的精密播種,當(dāng)變異系數(shù)高達(dá)69%(Misener, 1982;Entz & LaCroix, 1983;Sieczka et al, 1986)時,其播種就精度特別低。輸送速度和播種精度顯示出一種逆相關(guān)關(guān)系,因此,目前使用的升運鏈?zhǔn)椒N植機(jī)的每條輸送帶上都裝備了兩排取薯勺而不是一排。雙排的取薯勺可以使輸送速度加倍而且不必增加輸送帶的速度。因此在相同的精度上具有更高的性能是可行的。該研究的目的是調(diào)查造成勺型帶式種植機(jī)精度低的原因,并利用這方面的知識提出建議,并作設(shè)計上的修改。例如在輸送帶的速度、取薯杯的形狀和數(shù)量上。為了便于理解,建立一個模型去描述馬鈴薯從進(jìn)入導(dǎo)種管到觸及地面這個時間段內(nèi)的運動過程,因此馬鈴薯在地溝的運動情況就不在考慮之列。由于物理因素對農(nóng)業(yè)設(shè)備的強(qiáng)烈影響(Kutzbach, 1989),通常要將馬鈴薯的形狀考慮進(jìn)模型中。兩種零假設(shè)被提出來了:(1)播種精度和輸送帶速度無關(guān);(2)播種精度和篩選后的種薯形狀(尤其是尺寸)無關(guān)。這兩種假設(shè)都通過了理論模型以及實驗室論證的測試。材料及方法2.1 播種材料幾種馬鈴薯種子如圣特、阿玲達(dá)以及麻佛來都已被用于升運鏈?zhǔn)讲シN機(jī)測試,因為它們有不同的形狀特征。對于種薯的處理和輸送來說,種薯塊莖的形狀無疑是一個很重要的因素。許多形狀特征在結(jié)合尺寸測量的過程中都能被區(qū)分出來(Du & Sun, 2004; Tao et al, 1995; Zdler, 1969)。在荷蘭,馬鈴薯的等級主要是由馬鈴薯的寬度和高度(最大寬度和最小寬度)來決定的。種薯在播種機(jī)內(nèi)部的整個輸送過程中,其長度也是一個不可忽視的因素。形狀因子S的計算基于已經(jīng)提到的三種尺寸: 此處l是長度,w是寬度,h是高度(單位:mm),且hw001 m時,這種關(guān)系是線性的。 ,測量數(shù)據(jù);,數(shù)學(xué)模型的數(shù)據(jù); ,延長到R 0 01米; -,線性關(guān)系;R2,決定系數(shù)。3.2 馬鈴薯的尺寸和形狀 實驗數(shù)據(jù)由表三給出。顯示固定進(jìn)料率為每分鐘400個種薯的時間間隔的標(biāo)準(zhǔn)偏差。這些結(jié)果與期望值剛好相反,即高的標(biāo)準(zhǔn)偏差將使得形狀因子增加。球狀馬鈴薯的結(jié)果尤其令人吃驚:球的標(biāo)準(zhǔn)偏差高過阿玲達(dá)馬鈴薯50%以上。時間間隔的正態(tài)分布如圖七所示,球和馬鈴薯之間的差異明顯。兩個不同品種的馬鈴薯之間的差異不明顯。 表三 馬鈴薯品種對種植間距的精確度的影響 品種 標(biāo)準(zhǔn)偏差,ms CV, % 阿玲達(dá) 8.60 30 麻佛來 9.92 35 高爾夫球 13.24 46 圖七,固定進(jìn)料率下不同形狀的沉積的馬鈴薯時間間隔的正態(tài)分布。球狀馬鈴薯的這種結(jié)果是因為球可以以不同的方式在取薯勺背部定位。臨近杯中球的不同定位導(dǎo)致沉積精度降低。杯帶的三維視圖顯示了取薯勺與導(dǎo)種管之間的間隔的形狀,顯然獲得不同大小的開放空間是可行的。圖八,取薯勺呈45度時的效果圖;馬鈴薯在護(hù)種壁的位置對其釋放具有決定性影響。阿玲達(dá)塊莖種薯在沉積時比麻佛來的精度高。通過對記錄的幀和馬鈴薯的分析,結(jié)果表明:阿玲達(dá)這種馬鈴薯總是被定位平行于最長的軸線的護(hù)種壁。因此,除了形狀因子外,寬度與高度的高比例值也將造成更大的偏差。阿玲達(dá)的這個比例是1.09,麻佛來的為1.15。3.3 實驗室對抗模型測試平臺該數(shù)學(xué)模型預(yù)測了不同情況下的流程性能。相對于馬鈴薯,該模型對球模擬了更好的性能,然而實驗測試的結(jié)果卻恰然相反。另外實驗室試驗是為了檢查模型的可靠性。在該模型里,兩個馬鈴薯之間的時間間隔被計算出來。起始點出現(xiàn)在馬鈴薯開始經(jīng)過A點的時刻,終點出現(xiàn)在馬鈴薯到達(dá)C點的時刻。通過實驗平臺,從A到C點的馬鈴薯的時間間隔被測出。每個馬鈴薯的長度、寬度和高度也通過測量獲得,同時記錄了馬鈴薯的數(shù)量。測量過程中馬鈴薯在取薯杯上的位置是已經(jīng)確定好的。這個位置和馬鈴薯的尺寸將作為模型的輸入量,測量過程將阿玲達(dá)與麻佛來以400個馬鈴薯每分的速率下進(jìn)行。測量時間間隔的標(biāo)準(zhǔn)偏差如表四所示。測量的標(biāo)準(zhǔn)誤差與模型的標(biāo)準(zhǔn)誤差只是稍稍不同。對這種不同現(xiàn)象的解釋是:(1)模型并沒有把圖八中出現(xiàn)的情況考慮進(jìn)去;(2)從A點到C點的時間不一致。塊狀馬鈴薯如阿玲達(dá)可能從頂部或者最遠(yuǎn)距離下落,這將導(dǎo)致種薯到達(dá)C點底部的時間增加6ms表四 通過實驗室測量和模型計算出來的開放時間的標(biāo)準(zhǔn)誤差的差異 品種 形狀因子 標(biāo)準(zhǔn)偏差, ms 測量值 計算值 阿玲達(dá) 326 8.02 5.22 麻佛來 175 6.96 4.404. 總結(jié)這個模擬馬鈴薯從輸送帶開始釋放的運動的數(shù)學(xué)模型是一個非常有用的證實假設(shè)和設(shè)計實驗平臺的工具。模型和實驗室的測試都表明:鏈速越高,馬鈴薯在零速度水平沉積得更均勻。這是由于開口足夠大使得馬鈴薯下降得越快,這對馬鈴薯的形狀和種薯在取薯杯上的定位有一定的影響,與鏈條速度的關(guān)系也就隨之明確,因此,在保持高的播種精度時,應(yīng)該提供更多的空間以減小鏈條的速度。建議降低鏈輪的半徑,直至低到技術(shù)上的可行度。該研究顯示,播種機(jī)的取薯勺升運鏈鏈對播種精度(播種的幅寬)有很大的影響。更規(guī)格的形狀(形狀因子低)并不能自動提高播種精度。小球(高爾夫球)在很多情況下沉積的精度低于馬鈴薯,這是由導(dǎo)向的導(dǎo)種管和取薯勺的形狀決定的。因此建議重新設(shè)計取薯勺和導(dǎo)種管的形狀,要做到這一點還應(yīng)該將小鏈輪加以考慮。參考文獻(xiàn)1 Du and Sun, 2004 Cheng-Jin Du and Da-Wen Sun, Recent developments in the applications of image processing techniques for food quality evaluation, Trends in Food Science & Technology 15 (2004), pp. 230249.2 Entz and LaCroix, 1983 M.H. Entz and L.J. LaCroix, A survey of planting accuracy of commercial potato planters, American Potato Journal 60 (1983),pp. 617623.3 Koning de et al., 1994 C.T.J. Koning de, L. Speelman and H.C.P. Vries de, Size grading of potatoes: development of a new characteristic parameter, Journal of Agricultural Engineering Research 57 (1994), pp. 1191284 Kutzbach H D (1989). Influence of crop properties on the efficiency of agricultural machines and equipment. 4th International Conference on Physical Properties of Agricultural Materials, Rostock, Germany, September 48, pp 447455.5 McPhee et al., 1996 J.E. McPhee, B.M. Beattie, R. Corkrey and J.F.M. Fennell, Spacing uniformityyield effects and in-field measurement, American Potato Journal 73 (1996) (1), pp. 1671716 Misener, (1982) Misener GC (1982). Potato plantersuniformity of spacing. Transactions of the ASAE, 25, 15041505, 15117 Pavek M; Thornton R (2003). Poor planter performance: whats it costing the average Washington potato grower? Proceedings of the Washington State Potato Conference, Moses Lake, WA, USA, pp 13218 Siecska et al., 1986 J.B. Sieczka, E.E. Ewing and E.D. Markwardt, Potato planter performance and effects on non-uniform spacing, American Potato Journal 63 (1986), pp. 25379 Tao et al., 1995 Y. Tao, C.T. Morrow, P.H. Heinemann and H.J.S. Ill, Fourier based separation technique for shape grading of potatoes using machine vision, Transactions of the ASAE 38 (1995), pp. 949957.10 Zdler, 1969 H. Zdler, Ermittlung des Formindex von Kartoffelknollen bei Legemachinenuntersuchungen, Determination of the shape index of potato tubers in potato planter research. Grundlagen der Landtechnie 15 (1969) (5), p. 170. 9湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生畢業(yè)論文(設(shè)計)中 期 檢 查 表學(xué) 院: 工學(xué)院 學(xué)生姓名周少軍學(xué) 號200940615127年級專業(yè)及班級2009級農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動化(1)班指導(dǎo)教師姓名羅海峰指導(dǎo)教師職稱講師論文(設(shè)計)題目馬鈴薯收獲機(jī)的設(shè)計畢業(yè)論文(設(shè)計)工作進(jìn)度已完成的主要內(nèi)容尚需解決的主要問題1、選題2、開題報告3、資料收集4、書本借閱5、相關(guān)課題研究資料收集6、小零件圖試畫1、設(shè)計說明書2、主要原理分析3、主裝配圖CAD4、其他零件圖CAD指導(dǎo)教師意見 簽名: 年 月 日 檢查小組意見 組長簽名: 年 月 日 注:1.此表可用黑色簽字筆填寫,也可打印,但意見欄必須相應(yīng)責(zé)任人親筆填寫。2.此表可從教務(wù)處網(wǎng)站下載中心下載。湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生畢業(yè)論文(設(shè)計)任務(wù)書學(xué)生姓名周少軍學(xué) 號200940615127年級專業(yè)及班級2009級農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動化(1)班 指導(dǎo)教師及職稱羅海峰講師學(xué) 院工學(xué)院2012 年12 月3 日填 寫 說 明一、畢業(yè)論文(設(shè)計)任務(wù)書是學(xué)校根據(jù)已經(jīng)確定的畢業(yè)論文(設(shè)計)題目下達(dá)給學(xué)生的一種教學(xué)文件,是學(xué)生在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨立從事畢業(yè)論文(設(shè)計)工作的依據(jù)。此表由指導(dǎo)教師填寫。二、此任務(wù)書必需針對每一位學(xué)生,不能多人共用。三、選題要恰當(dāng),任務(wù)要明確,難度要適中,份量要合理,使每個學(xué)生在規(guī)定的時限內(nèi),經(jīng)過自己的努力,可以完成任務(wù)書規(guī)定的設(shè)計研究內(nèi)容。四、任務(wù)書一經(jīng)下達(dá),不得隨意更改。五、各欄填寫基本要求。(一)畢業(yè)論文(設(shè)計)選題來源、選題性質(zhì)和完成形式:請在合適的對應(yīng)選項前的“”內(nèi)打“”,科研課題請注明課題項目和名稱,項目指“國家青年基金”等。(二)主要內(nèi)容和要求:1工程設(shè)計類選題明確設(shè)計具體任務(wù),設(shè)計原始條件及主要技術(shù)指標(biāo);設(shè)計方案的形成(比較與論證);該生的側(cè)重點;應(yīng)完成的工作量,如圖紙、譯文及計算機(jī)應(yīng)用等要求。2實驗研究類選題明確選題的來源,具體任務(wù)與目標(biāo),國內(nèi)外相關(guān)的研究現(xiàn)狀及其評述;該生的研究重點,研究的實驗內(nèi)容、實驗原理及實驗方案;計算機(jī)應(yīng)用及工作量要求,如論文、文獻(xiàn)綜述報告、譯文等。3文法經(jīng)管類論文明確選題的任務(wù)、方向、研究范圍和目標(biāo);對相關(guān)的研究歷史和研究現(xiàn)狀簡要介紹,明確該生的研究重點;要求完成的工作量,如論文、文獻(xiàn)綜述報告、譯文等。(三)主要中文參考資料與外文資料:在確定了畢業(yè)論文(設(shè)計)題目和明確了要求后,指導(dǎo)教師應(yīng)給學(xué)生提供一些相關(guān)資料和相關(guān)信息,或劃定參考資料的范圍,指導(dǎo)學(xué)生收集反映當(dāng)前研究進(jìn)展的近13年參考資料和文獻(xiàn)。外文資料是指導(dǎo)老師根據(jù)選題情況明確學(xué)生需要閱讀或翻譯成中文的外文文獻(xiàn)。(四)畢業(yè)論文(設(shè)計)的進(jìn)度安排:1設(shè)計類、實驗研究類課題實習(xí)、調(diào)研、收集資料、方案制定約占總時間的20%;主體工作,包括設(shè)計、計算、繪制圖紙、實驗及結(jié)果分析等約占總時間的50%;撰寫初稿、修改、定稿約占總時間的30%。2文法經(jīng)管類論文實習(xí)、調(diào)研、資料收集、歸檔整理、形成提綱約占總時間的60%;撰寫論文初稿,修改、定稿約占總時間的40%。六、各欄填寫完整、字跡清楚。應(yīng)用黑色簽字筆填寫,也可使用打印稿,但簽名欄必須相應(yīng)責(zé)任人親筆簽名。畢業(yè)論文(設(shè)計)題目馬鈴薯收獲機(jī)的設(shè)計選題來源結(jié)合科研課題 課題名稱:生產(chǎn)實際或社會實際 其他 選題性質(zhì)基礎(chǔ)研究 應(yīng)用研究 其他題目完成形式畢業(yè)論文 畢業(yè)設(shè)計 提交作品,并撰寫論文主要內(nèi)容和要求馬鈴薯人工收獲作業(yè)過程勞動強(qiáng)度大、生產(chǎn)率低、作業(yè)質(zhì)量差,因此需要設(shè)計一種機(jī)械化收獲裝置滿足馬鈴薯的收獲作業(yè)。本設(shè)計的任務(wù)是設(shè)計一種一次性完成馬鈴薯起土、薯塊土壤分離、集中鋪放等作業(yè)工序的收獲機(jī),完成對收獲機(jī)的作業(yè)原理方案、動力選型、傳動系統(tǒng)和關(guān)鍵工作部件設(shè)計進(jìn)行規(guī)范設(shè)計。1.主要技術(shù)參數(shù):外形尺寸:2477mm1934mm814mm(長寬高);收獲效率:0.250.60 hmh;馬鈴薯損傷率5%;整機(jī)布局:掛接或牽引式。2.基本要求:1)所設(shè)計的馬鈴薯收獲機(jī)應(yīng)具有以下特點:能實現(xiàn)馬鈴薯田間機(jī)械化收獲功能; 作業(yè)質(zhì)量可靠、效率高、操作方便,整機(jī)達(dá)到主要技術(shù)參數(shù)的要求。2)需要提交的(電子)文稿:(1)完成2張A0圖(折合),并要求利用計算機(jī)繪圖軟件繪出裝配原理圖及各零部件圖,正稿電子檔、紙質(zhì)文檔各一份;(2)撰寫不少于10000字設(shè)計說明書,提交草稿、正稿(電子和紙質(zhì))各一份。要求計算合理、數(shù)據(jù)可靠,格式按湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)的規(guī)定;(3)設(shè)計說明書的內(nèi)容包括:課題的目的和意義;研究的主要內(nèi)容;整體方案的確定;主要零、部件的選擇和設(shè)計;工作過程分析與計算:參考文獻(xiàn);致謝。注:此表如不夠填寫,可另加附頁。主要中文參考資料與外文資料1 羅錫文.農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)學(xué),中國農(nóng)業(yè)出版社.20022 李寶筏.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué),中國農(nóng)業(yè)出版社.20033 劉鴻文.材料力學(xué),北京:高等教育出版社,1992.4 王啟平.機(jī)械制造工藝學(xué),哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.19955 田嘉海,趙清華.機(jī)械原理,哈爾濱工程大學(xué)出版社.1995.126 呂金慶.馬鈴薯挖掘機(jī)、挖掘鏟的設(shè)計,農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社.7 上海市大專院校機(jī)械制造工藝學(xué)協(xié)作組.機(jī)械制造工藝學(xué)8 農(nóng)業(yè)部農(nóng)機(jī)化技術(shù)開發(fā)推廣總站編.農(nóng)機(jī)化適用新技術(shù)讀本,兵器工業(yè)出版社.2000 9 沈再春.農(nóng)產(chǎn)品機(jī)械與設(shè)備,農(nóng)業(yè)出版社.199310 曹崇文翻譯.收獲機(jī)械,中國農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社.198411 張耀宸主編.機(jī)械加工工藝設(shè)計手冊,航空業(yè)出版社198712 戴曙.金屬切削機(jī)床,機(jī)械工業(yè)出版社.2001 13 濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(第七版),高等教育出版社14 中國機(jī)械工程學(xué)會.中國機(jī)械設(shè)計大典 江西科學(xué)技術(shù)出版社 2002 工作進(jìn)度安排起止日期主要工作內(nèi)容2012120520130106選題、社會調(diào)查,查找資料、整理資料2013010720130113開題報告2013011420130210撰寫設(shè)計說明書2013021120130319確定傳動方案、結(jié)構(gòu)布局、關(guān)鍵部件校核、繪圖2013032020130330中期檢查2013050120130506提交畢業(yè)論文初稿2013050720130513經(jīng)多次修改畢業(yè)論文初稿并提交正稿2013051320130526準(zhǔn)備畢業(yè)答辯要求完成日期:2013 年5 月06 日 指導(dǎo)教師簽名: 審查日期:2012 年12 月04 日專業(yè)委員會主任簽名: 批準(zhǔn)日期:2012 年12 月05 日學(xué)院指導(dǎo)委員會簽名(公章): 接受任務(wù)日期:2012 年12 月05 日 學(xué)生本人簽名: 注:簽名欄必須由相應(yīng)責(zé)任人親筆簽名。此表可從教務(wù)處網(wǎng)站下載中心下載。湖 南 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué)全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計 馬鈴薯收獲機(jī)的設(shè)計THE DESIGN OF THE POTATO HARVESTER學(xué)生姓名:周少軍學(xué) 號:200940615127年級專業(yè)及班級:2009級農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動化(1)班指導(dǎo)老師及職稱:羅海峰 講師學(xué) 院:工學(xué)院湖南長沙提交日期:2013年5月湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告學(xué)生姓名周少軍學(xué) 號200940615127年級專業(yè)及班級2009級農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動化(1)班指導(dǎo)教師及職稱羅海峰 講師學(xué) 院工學(xué)院2013年1月1日畢業(yè)論文(設(shè)計)題目馬鈴薯收獲機(jī)的設(shè)計一、研究意義近年來,隨著馬鈴薯的需求量進(jìn)一步增加,越來越多的人力和物力都投入到馬鈴薯產(chǎn)業(yè)中。各個省市都把馬鈴薯產(chǎn)業(yè)列入當(dāng)?shù)卣{(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),增加農(nóng)民收入的重要內(nèi)容。手工進(jìn)行馬鈴薯收獲已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了市場的需求,而且其效率較低,對勞動力的勞動強(qiáng)度要求大,這很大程度上制約了馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此,推廣應(yīng)用小型馬鈴薯收獲機(jī)勢在必行。應(yīng)用馬鈴薯收獲機(jī)可以大大提高收獲效率,降低勞動者的勞動強(qiáng)度,增產(chǎn)增收,減少收獲損失,為我國馬鈴薯生產(chǎn)奠定良好的基礎(chǔ)。為此,要求加快速度推進(jìn)馬鈴薯機(jī)械化程度,解放勞動力,研制專門用于收獲馬鈴薯的機(jī)器,即馬鈴薯收獲機(jī)。目前,市場上馬鈴薯收獲機(jī)的數(shù)量和種類已經(jīng)不計其數(shù),所獲得直接或者間接經(jīng)濟(jì)效益已經(jīng)在國內(nèi)產(chǎn)值中占有一定地位,但是,我國馬鈴薯機(jī)械化收獲仍然還有很多問題需要解決,因此,繼續(xù)研究馬鈴薯收獲機(jī),解決實際生產(chǎn)過程中遇到的各種問題來提高馬鈴薯收獲機(jī)械化水平,具有深遠(yuǎn)的意義。二、國外研究現(xiàn)狀馬鈴薯收獲機(jī)機(jī)械化的進(jìn)程緩慢,在經(jīng)歷長時間的手工收獲歷程后,只有在最近的50年才有較快的發(fā)展。馬鈴薯機(jī)械化又分為挖掘犁,挖掘機(jī)和聯(lián)合收獲機(jī)三個過程。20世紀(jì)初,歐美國家開始了馬鈴薯收獲機(jī)械化,其中最早的馬鈴薯收獲機(jī)出現(xiàn)在原蘇聯(lián),和美國在40年代初同時推廣和應(yīng)用馬鈴薯收獲機(jī)械,50年代末已基本實現(xiàn)機(jī)械化。這時的馬鈴薯主要分為升運鏈?zhǔn)胶蛼仈S輪式挖掘機(jī)。從50-60年代馬鈴薯收獲機(jī)械在俄國。歐美等國開始大量使用。聯(lián)合收獲機(jī)60年代就已經(jīng)出現(xiàn)在原蘇聯(lián),在70年代研制大功率自走式根塊作物聯(lián)合收獲,得到迅速發(fā)展,開始代替挖掘機(jī)投入生產(chǎn)使用。其中有很多是大功率拖拉機(jī)變形而來。到80年代,德、英、法、意大利、瑞士、波蘭、匈牙利、日本和韓國相繼實現(xiàn)了馬鈴薯生產(chǎn)機(jī)械化。目前,發(fā)達(dá)國家馬鈴薯收獲已經(jīng)都使用聯(lián)合收獲機(jī)收獲或用挖掘-撿拾裝載機(jī)固定分選裝置分段收獲,基本實現(xiàn)了聯(lián)合作業(yè),而發(fā)展中國家基本處于利用挖掘犁或挖掘機(jī)收獲的階段。三、國內(nèi)研究現(xiàn)狀:我國在解放之前收獲馬鈴薯都采用人工刨或舊犁挖掘的落后方式。在20世紀(jì)60年代,我國有關(guān)部門開始引進(jìn)國外歐美地區(qū)的馬鈴薯收獲機(jī),進(jìn)行測試實驗,開始研究和吸收國外技術(shù),研發(fā)適合我國當(dāng)時的同類產(chǎn)品。直到70年代中期,由于手扶拖拉機(jī)的大量推廣使用,國內(nèi)又掀起了為手扶拖拉機(jī)配套的馬鈴薯收獲機(jī)的研制熱潮,并成功研制出鼠籠式馬鈴薯收獲機(jī),但由于配套拖拉機(jī)動力的限制,未能推廣和使用。80年代初期,各省都有小批量測試和生產(chǎn),但這里機(jī)型大多都處于試驗、改進(jìn)階段。直到90年代中期。由于國產(chǎn)四輪拖拉機(jī)的大量推廣和應(yīng)用,馬鈴薯收獲機(jī)的研制工作刻不容緩。而此后,市場需求旺盛,先后有小型升運鏈?zhǔn)今R鈴薯收獲機(jī)和振動式馬鈴薯收獲機(jī)投放市場,以新型農(nóng)用液壓式挖掘機(jī),操作簡單、性能可靠,實用性強(qiáng)。簡而言之,我國對馬鈴薯收獲機(jī)的研究還處于中期階段,實用性和可靠性還有一定的問題,別如土地的差異導(dǎo)致適應(yīng)性差,土壤壅堵,薯土不能有效的分離等各種問題。四、發(fā)展趨勢(1)向機(jī)電、液壓一體的大型化方向發(fā)展,提高自動化程度和效率,獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。(2)向聯(lián)合作業(yè)方向發(fā)展,如今國外發(fā)達(dá)的國家都已經(jīng)使用聯(lián)合收獲機(jī)來代替挖掘機(jī)或挖掘犁來作業(yè),我國也會幾十年內(nèi)完成這一過渡,實現(xiàn)多種功能集一身,降低勞動成本和投資費用。(3)往自走式的發(fā)展,裝有分級裝置,降低勞動強(qiáng)度。(4)高質(zhì)量,高保證性,有著較好的互換性。五、主要參考文獻(xiàn)1 曹崇文翻譯.收獲機(jī)械M.北京:中國農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社,1984:2322 王啟平.機(jī)械制造工藝學(xué)M.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,1995:1021593 呂金慶.馬鈴薯挖掘機(jī)、挖掘鏟的設(shè)計M.農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社:15764 上海市大專院校機(jī)械制造工藝學(xué)協(xié)作組.機(jī)械制造工藝學(xué):971255 沈再春.農(nóng)產(chǎn)品機(jī)械與設(shè)備M.農(nóng)業(yè)出版社,1993:12666 李自華.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)M.農(nóng)業(yè)出版社:1227 張耀宸主編.機(jī)械加工工藝設(shè)計手冊M.航空業(yè)出版社,1987:1021808 戴曙.金屬切削機(jī)床M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001:65849 濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(第七版)M.高等教育出版社779910 劉鴻文.材料力學(xué)M.北京:高等教育出版社,6688研究方案(研究目的、內(nèi)容、方法、預(yù)期成果、條件保障等)研究目的:提高勞動效率,降低人的勞動強(qiáng)度。發(fā)展馬鈴薯、紅薯等種植業(yè),拉動農(nóng)村經(jīng)濟(jì)增長。 研究內(nèi)容:1) 馬鈴薯收獲機(jī)的總體方案設(shè)計。2)作業(yè)行數(shù)為2行,配套動力為80-100馬力;3)作業(yè)深度為200mm,作業(yè)寬度為1800mm;4) 挖掘機(jī)構(gòu)的設(shè)計與分析計算。5)分離機(jī)構(gòu)的設(shè)計與分析計算。研究方法:1)利用Solidworks軟件對馬鈴薯收獲機(jī)進(jìn)行運動仿真和受力分析。2)用CAD軟件繪制馬鈴薯收獲機(jī)相關(guān)的零件圖和裝配圖。預(yù)期成果:1)完成虛擬樣機(jī)的運動仿真。2)繪出2張A0圖紙。3)完成設(shè)計說明書的編寫。 條件保障:1)希望能有一個實習(xí)的工廠(寒假)或基地,以增強(qiáng)對機(jī)器的了解。2)希望老師能給予相關(guān)方面的指導(dǎo)和幫助。進(jìn)程計劃(各研究環(huán)節(jié)的時間安排、實施進(jìn)度、完成程度等)第一階段 20121205 20130106 選題、社會調(diào)查,查找資料、整理資料第二階段 20130107 20130113 開題報告第三階段 20130114 20130210 撰寫設(shè)計說明書第四階段 20130211 20130319 確定傳動方案、結(jié)構(gòu)布局、關(guān)鍵部件設(shè)計、繪圖第五階段 20130320 20130330 中期檢查第六階段 20130501 20130506 提交畢業(yè)論文初稿第七階段 20130507 20130513 經(jīng)多次修改畢業(yè)論文初稿并提交正稿第八階段 20130513 20130526 準(zhǔn)備畢業(yè)答辯論證小組意見 組長簽名: 20 年 月 日專業(yè)委員會意見專業(yè)委員會主任簽名: 20 年 月 日注:1.此表可用黑色簽字筆填寫,也可打印,但意見欄必須相應(yīng)責(zé)任人親筆填寫。2.此表可從教務(wù)處網(wǎng)站下載中心下載。
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