水田蓮藕采挖機(jī)設(shè)計與研究.pdf

1、蓮藕具有很好的藥用和食用價值，是深受廣大人民群眾喜愛的一種水生蔬菜，在我國分布廣泛（柳承芳和劉樂承2013）。然而，蓮藕的采收問題一直困擾著廣大藕農(nóng)，制約著蓮藕產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。人工挖藕勞動強(qiáng)度較大且生產(chǎn)效率低下，而蓮藕采收機(jī)械化發(fā)展水平低，存在很大問題，鑒于至今國內(nèi)外蓮藕采挖機(jī)械化技術(shù)發(fā)展嚴(yán)重滯后，其適用裝備尚屬空白，研究開發(fā)適合我國國情的先進(jìn)適用技術(shù)及裝備具有重要的戰(zhàn)略意義。本文開展了蓮藕物料特性研究，設(shè)計出一臺以船式拖拉機(jī)為動力的蓮藕采

2、挖機(jī)，對其進(jìn)行優(yōu)化并開展田間試驗。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴開展了蓮藕的物料特性研究，探索蓮藕在壓縮過程中的壓力—位移規(guī)律，得出不同藕節(jié)之間屈服極限大小關(guān)系依次為S3＞S2＞S1，破壞極限大小關(guān)系依次為B2＞B3＞B1。壓縮速度和不同藕節(jié)對蓮藕屈服極限影響顯著水平P的值分別為1.89×10-6＜0.01和2.88×10-3＜0.01，兩者交互作用對蓮藕屈服極限影響顯著水平P的值為0.32＞0.05，即兩者分別對屈服極限影響極為顯

3、著，但其交互作用對屈服極限無顯著影響。壓縮速度和不同藕節(jié)對蓮藕破壞極限影響顯著水平P的值分別為2.28×10-5＜0.01和6.37×10-6＜0.01，兩者交互作用對蓮藕屈服極限影響顯著水平P的值為0.41＞0.05，即兩者分別對破壞極限影響極為顯著，但其交互作用對破壞極限無顯著影響。通過藕節(jié)抗彎試驗得到藕節(jié)之間最大抗彎壓力值的分布范圍為150N～250N。⑵開展蓮藕采挖機(jī)總體設(shè)計方案研究，采用船式拖拉機(jī)作為動力機(jī)，完成水力系統(tǒng)、液壓

4、傳動系統(tǒng)、機(jī)械采挖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能設(shè)計及布局研究。借助Pro/E軟件對整機(jī)各部分系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計建模，運用流體力學(xué)知識對水流在管道中的能量損失進(jìn)行分析計算得到總的阻力損失3.44m。⑶在ANSYSWorkbench中建立靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析分析項目，分別選取截面外邊長為40 mm、50 mm、60 mm三種不同尺寸的方形空心型鋼進(jìn)行靜態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)仿真載荷分析，其對應(yīng)的質(zhì)量、最大等效應(yīng)力、最大變形分別為7.73 kg、158.42 MPa、1.28 mm

5、，9.87 kg、96.31MPa、0.91 mm和7.73 kg、158.42 MPa、1.28 mm，最終選擇出既滿足工作強(qiáng)度，質(zhì)量相對較小的邊長為50 mm的方形空心型鋼作為后懸掛架的用材。⑷借助于FLUENT15.0軟件，開展了蓮藕采挖機(jī)噴頭分水器內(nèi)部流場仿真分析，通過速度、壓力分布云圖對二進(jìn)口和三進(jìn)口的進(jìn)水方式進(jìn)行比較分析。二進(jìn)口分水器6個出口最大速度、平均速度的均值分別為4.01 m/s和3.34 m/s，標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.1

6、1 m/s和0.09 m/s;三進(jìn)口分水器6個出口的最大速度、平均速度的均值分別為3.97 m/s和3.59 m/s，標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.01 m/s和0m/s。接合速度、壓力云圖可以得出三進(jìn)口分水器的出水口速度較大且均勻性也較好，故最終選擇三進(jìn)口為泵體分水器的進(jìn)水方式。⑸針對不同深度的泥腳藕田開展了田間試驗，對蓮藕采挖機(jī)的田間作業(yè)性能進(jìn)行了試驗研究，得出田間作業(yè)速度為0.32 m/s，作業(yè)幅寬1.32 m，蓮藕挖凈率76.5％，蓮藕損傷率