【某割草机样机的试制与试验分析案例3300字】

某割草机样机的试制与试验分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u24060某割草机样机的试制与试验分析案例 1275031.1割草机样机的试制 175511.2割草机的试验与研究 1242021.2.1试验内容与方法 188051.2.2割草试验评价指标 2235011.3单因素试验 448331.4正交试验 5115691.4.1正交试验设计 590331.4.2正交试验结果分析 699451.5田间试验验证 830291.6小结 91.1割草机样机的试制通过上文的分析，确定了适应于柑橘果园的甩刀式割草机的结构及参数后，使用计算机三维建模软件建立模型，与武汉众然品知科技有限公司合作加工加工割草机上的零件，并完成样机的试制。最终装配好的甩刀式割草机样机如图5-1所示：图5-1割草机样机图Fig.5-1Prototypediagramoflawnmower1.2割草机的试验与研究1.2.1试验内容与方法试验前对割草机样机进行调试，启动柴油机，然后通过遥控控制液压油缸的升降，使其升降到合适的高度，开启割草机的工作开关，通过节流阀与手持式测速仪控制调节割草机转速，使割草机具甩刀轴保持需要的转速并稳定运行，在柑橘果园中开始试验。在割草样机完成割草后的行驶路径中选取测量点，记录所测得的留茬高度。图5-2所示为割草机样机果园完成试验割草前后对比效果图，图5-3为割草机工作图。（a）割前(b)割后图5-2割草机切割前后对比图Fig.5-2Comparisonoflawnmowerbeforeandaftercutting图5-3割草机工作图Fig.5-3Workingdiagramoflawnmower1.2.2割草试验评价指标（1）杂草粉碎合格率。每个线框区域随机测定1平方米的面积，收集所有杂草茎秆进行与长度不合格的杂草茎秆分别进行称重。按照以下公式计算，几个检测区域的粉碎合格率并且取平均值（刘鹏等2020）。杂草粉碎合格率：（5-1）其中，一每个检测区域的杂草粉碎合格率，%；一每个测量区域内打碎杂草的质量，单位，kg；一每个测量区域粉碎合格杂草质量，kg。图5-4果园杂草粉碎合格率测量图Fig.5-4Themeasurementofthequalifiedrateofcrushinginanareaof1squaremeter图5-5碎草称量Fig.5-5Weighingbrokengrass（2）留茬高度评价指标选取割草机样机割草试验中的割过的6垄草地，每一垄选取6个数据，每个数据间隔0.6m进行测量，为了避免试验数据测量过程中，误差过大引起的数据真实不足，在该实验中，测量地点随机选取。割草平均留茬高度为：（5-2）1.2.试验设备及仪器试验机器：甩刀式割草机样机其他工具：计时器、卷尺、电子秤、手持式测速仪等。1.3单因素试验为了研究割草效果的影响因素，分别以甩刀轴转速（r/min）、割草机前进速度（m/s）和刀尖离地高度（mm）为因素，对三种因素分别进行试验研究，变直接进行单因素试验。（1）割草机甩刀轴转速对割草机性能指标的影响为研究割草机甩刀轴转速对割草作业后的杂草粉碎合格率、留茬高度，割草机前进速度为0.8m/s，割草机甩刀轴的转速为1500r/min～3000r/min；由于割草机对杂草的粉碎没有相应的国标，现引用秸秆还田机粉碎国标，即草茎大于150mm为不合格草茎，在草茎测量时，草茎长度不包括韧皮纤维；每次试验重复3次，测量计算数据，并且取平均值。试验结果如下表所示：表5-1甩刀轴转速对割草机指标的影响Table5-1Theinfluenceofthespeedofthemulchershaftontheperformanceindex甩刀轴转速/r/min杂草粉碎合格率/%留茬高度/mm150073.8142180090.1134210093.2131240091.8125270096.5116300097.1101通过试验结果可知，随着割草机甩刀轴转速的增大，杂草粉碎合格率也逐渐上升；当甩刀轴转速到达1800r/min～3000r/min时，杂草粉碎合格率达到90%以上，甩刀轴转速越大，甩刀的线速度越快，对杂草草茎的打击力变大，杂草粉碎合格率也变高。随着甩刀轴转速的增大，留茬高度缓慢地减少。（2）割草机前进速度对割草性能指标的影响为研究割草机前进速度对割草作业后的杂草茎秆粉碎合格率与留茬高度的影响，根据割草机的影响因素的参数，作业时的要求割草机前进速度为0.5m/s、0.8m/s、1.1m/s，割草机甩刀轴的转速为1800r/min；每次试验重复3次，测量计算数据，并且取平均值。试验结果如下表所示：表5-2割草机前进速度对割草指标的影响Table5-2Theinfluenceoftheforwardspeedofthelawnmowerontheperformanceindexofmowing割草机前进速度/m/s粉碎长度合格率/%留茬高度/mm0.591.21100.886.61341.179.2156割草机前进速度对留茬高度的影响如表5-2所示，割草机前进速度从0.5m/s增大到1.1m/s的过程中杂草粉碎合格率随之降低，留茬高度则有所增加。（3）刀尖离地高度对性能指标的影响为研究割草机刀尖离地高度对割草作业后的杂草粉碎合格率与留茬高度的影响，根据割草机的影响因素的参数，作业时的要求割草机前进速度为0.8m/s、割草机甩刀轴的转速为1800r/min；每次试验进行3次，记录下数据，并且取平均值。试验结果如下表所示：表5-3刀尖离地高度对割草的影响Table5-3Theeffectoftheheightofthebladetipoffthegroundonmowing刀尖离地高度/mm杂草粉碎合格率/%留茬高度/mm5091.5607590.38210083.4106试验结果分析，甩刀刀尖离地高度对杂草粉碎长度合格率与留茬高度的影响如表5-3所示，甩刀刀尖离地高度从50mm～100mm的范围过程中，杂草粉碎合格率有所降低，留茬高度呈现增加的趋势。1.4正交试验1.4.1正交试验设计通过单因素分析，分析出A、B、C三个因素分别对试验指标的影响，为了确定割草机前进速度、甩刀轴转速、刀尖离地高度的最优组合方案，为了减少庞大的工作量，进行正交试验分析。选用表进行正交试验，如表5-4所示，其中A、B、C为因素水平值（冯斌2014）。表5-4因素水平表Table5-4FactorsHorizontalTable水平因素ABC甩刀轴转速（r/min）前进速度（mm）刀尖离地高度（mm）116000.550220000.875324001.11001.4.2正交试验结果分析根据表5-5中的因素水平表设置参数并进行依次试验，记录并整理数据，可得如下试验结果：表5-5正交试验结果Table5-5Orthogonaltestresults试验号ABCD（空）试验结果杂草粉碎合格率/%留茬高度/mm1111192.3652222192.2823333187.41254123293.51185231297.5626312286.1907132396.1858213386.71349321388.169 （1）极差分析为了得到因素A、B、C对杂草粉碎合格率、留茬高度的优水平，主次顺序以及优化组合，分别对杂草粉碎合格率、留茬高度进行极差分析。表5-6为杂草粉碎合格率的极差分析，表5-7为留茬高度的极差分析。表5-6杂草粉碎合格率极差分析Table5-6Analysisoftheextremelypoorqualificationrateofcrushinglength参数ABCD（空）K1281.9261.1277.9271.9K2276.4273.8274.4277.1K3261.6281.0267.6270.9极差R20.316.910.3优水平主次因素A、B、C由表5-6可知，杂草粉碎合格率最优组合是，即割草机前进速率0.5m/s、割草机甩刀轴转速转速2400r/min、刀尖离地距离100mm。表5-7留茬高度极差分析Table5-7Rangeanalysisofstubblestabilitycoefficient参数ABCD（空）K1268289196272K2278269257270K3284272377288极差R1620181优水平主次因素C、B、A由表5-7可知，留茬高度最优组合是，即割草机前进速度0.5m/s、甩刀轴转速转速1800r/min、刀尖离地高度50mm。（2）方差分析表5-8三种因素的方差分析表Table5-8Analysisofvariancetableforthreefactors指标差异源SSdfMSF显著性杂草粉碎合格率/%A73.487236.7443.654不显著B47.727223.8641.187不显著C18.0629.03误差e22.16211.08总误差项161.4348留茬高度/mmA43.556221.778B83.002241.5012.154不显著C2298.70421149.35254.415显著误差e64.9332总误差项2149.1958有方差分析表可知，对于试验指标杂草粉碎合格率，A、B、C三个因素均对其不显著；对于试验指标留茬高度，A与B因素对其不显著，C因素对留茬高度显著。因此在A因素选择上选择，在B因素选择上选择，C因素选择上选择，即，甩刀轴转速转速2400r/min、割草机前进速度0.5m/s，刀尖离地高度50mm。1.5田间试验验证基于正交试验结果，将割草机转速调至2400r/min，设置割草机前进速度为0.5m/s并调节仿形轮的高度，使得刀尖离地高度为50mm，在华中农业大学柑橘园进行试验，试验测量方法为：选取割草机样机割草试验中的割过的4垄，每一垄选取4个数据，每个数据间隔0.6m进行测量，为保证试验数据测量的真实性与准确性，测量地点随机选取。1）留茬稳定性系数为：（5-3）其中，—留茬高度平均值，mm；—测量值，mm；—测量的数量；—留茬稳定性系数，%；2）割幅宽度评价指标割草机割幅利用率：（5-4）其中，—单次的割幅利用率；—单次的实际割幅均值；—单次的理论割幅。表5-7试验结果与参照指标Table5-7Testresultsandreferenceindicators项目杂草粉碎合格率/%留茬稳定系数/%割幅利用率/%参照指标≥80%≥90%≥85%试验结果96.394.693.51.6本章小结本章主要简述了履带式割草机样机进行田间试验和分析，得到以下结论：通过单因素试验，分析确定了割草机试验的影响因素，分别以茎秆粉