【摘要】：三七屬于五加科人參屬植物,系我國西南地區(qū)特有的名貴中藥材,具有巨大的藥用與經(jīng)濟價值。近年來隨著市場需求量不斷增加,三七種植面積增長勢頭迅猛,但三七收獲仍采用人工采挖,其效率低下,勞動強度很大,相關人員針對三七的種植模式與農(nóng)藝要求研發(fā)了一系列三七收獲機械,取得了一些成果,但三七機械化收獲的某些關鍵技術與裝備仍需進一步改進研究。本文針對三七種植的農(nóng)藝要求,在課題組前期研究的基礎上對三七的挖掘系統(tǒng)、升運系統(tǒng)以及根土分離系統(tǒng)進行優(yōu)化改進。研制開發(fā)一種集三七采挖—輸送—脫土于一體的三七收獲試驗平臺,并進行臺架試驗與田間試驗。本論文依托云南省重點新產(chǎn)品開發(fā)項目“三七生產(chǎn)機械化關鍵裝備研究開發(fā)"進行課題研究,具體研究內(nèi)容及結論如下:(1)以云南省文山州種植三七為主要研究對象,同時對云南省石林、彌勒等多個三七種植地區(qū)進行實地調(diào)研,了解最新的農(nóng)藝要求。對三七塊根的力學特性與土壤的物理機械性能進行深入研究,確定三七收獲試驗平臺系統(tǒng)整體結構。(2)針對目前三七收獲機中存在的問題,提出各個關鍵裝置的解決方案。設計出一種新型組合式挖掘鏟,在不降低三七收獲率的前提下,可降低機前壅土程度;改進升運鏈,選用抖動輪,提高升運裝置的可靠性;研制根土分離裝置,利用碾壓的方式對三七根土復合體進行擠壓、剪切作用,實現(xiàn)根土快速分離。(3)采用EDEM軟件對三七挖掘過程進行離散元仿真分析,通過與普通挖掘鏟的挖掘阻力的對比,證明組合式挖掘鏟在工作速度0.5m/s、0.7m/s、0.9m/s,挖掘深度100mm、150mm、200mm下其阻力皆優(yōu)于傳統(tǒng)挖掘鏟。并采用組合式挖掘鏟工作時其周圍土壤顆粒軌跡佐證出三七運動趨勢,驗證在減阻的前提下仍可保證較高的收獲率。(4)將三七塊根與附著在三七上的土壤看作一個天然的根土復合體,建立三七根土復合體的仿真計算模型,采用ANSYS/EXPLICIT顯示動力學仿真軟件對其進行碾壓過程的仿真,仿真結果表明三七根土復合體在受到碾輥與帶孔托板的擠壓與剪切破壞的過程中,隨著碾輥的旋轉(zhuǎn),土壤在碾輥旋轉(zhuǎn)的正方向與反方向同時變形破壞,其中以與碾輥直接接觸部分的土壤破碎最為明顯。碾輥接觸的土壤被擠壓破碎,土壤在與碾輥直接接觸的部位應力值最大,發(fā)生斷裂與破碎現(xiàn)象。(5)制作樣機進行三七收獲率的田間試驗,建立了以三七收獲率為響應值的回歸模型,分析得出了各因素對收獲率的影響的主次順序為:入土隙角、鏟面傾角、作業(yè)速度。通過模型中交互作用有顯著影響的因素,進行響應面分析,得出了鏟面傾角與入土隙角對收獲率的變化規(guī)律。應用所建模型優(yōu)化得到最佳作業(yè)參數(shù):鏟面傾角20°、入土隙角12°、作業(yè)速度0.75m/s。田間驗證試驗收獲率達到98.38%,與模型優(yōu)化結果相近,滿足作業(yè)要求。同時樣機三七傷根率平均值為3.6%,作業(yè)效率達到0.3 hm2/h,主要技術指標均已達到合格要求。(6)以田間收獲后的三七根土復合體進行二次碾壓根土分離試驗,采用兩組正交試驗設計,分別探討第一級碾壓與第二級碾壓在以三七去土率為響應者的最優(yōu)組合。試驗得出兩個碾輥的表面形狀都為方凸塊,碾輥與帶孔托板的碾壓間隙都為23mm,第一個碾輥的轉(zhuǎn)速為200r/min,第二個碾輥的轉(zhuǎn)速為100r/min時為整個根土分離裝置的最優(yōu)工作方案。其中第一級碾壓與第二級碾壓正交試驗中各因素的主次順序都為:碾壓間隙→碾輥表面形狀→碾輥轉(zhuǎn)速。
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【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S225

【參考文獻】

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本文編號：2389640