玉米摘穗割台刚柔耦合减损机理分析与试验

为探究刚柔耦合结构在玉米摘穗中的减损作用及机理，以板式摘穗机构和具有缓冲弹簧的轮式摘穗机构为2种基本结构，以刚性触穗表面和柔性触穗表面为2种基本表面，构建4种摘穗机构作为研究对象，进行摘穗速度下的玉米果穗碰撞试验，分析碰撞参数和籽粒损失情况。结果显示，刚柔耦合结构可有效改变碰撞参数，并降低果穗籽粒损失。缓冲弹簧可缩短果穗的碰撞时间，当轮式摘穗机构触穗表面分别为刚性、柔性材料时，碰撞时间比板式摘穗机构分别缩短62.2%、67.3%，碰撞冲量降低60.6%、76.0%，掉粒质量降低14.4%、25.6%。柔性触穗表面可降低果穗受到的冲击力，在板式和轮式摘穗机构上，柔性触穗表面的果穗碰撞时间比刚性触穗表面分别延长78.4%、53.8%，最大冲击力降低45.1%、55.2%，碰撞冲量降低19.9%、51.2%，掉粒质量降低34.1%、42.8%。本研究可为玉米摘穗割台的减损设计提供理论依据。     

小区玉米收获机摘穗装置的设计

为解决小区玉米摘穗时果穗损失率高、籽粒破碎高率等问题,研制了一种摘穗装置。该装置采用可调式板式摘穗机构,利用摘穗板仿形及表面喷塑处理,能够大大降低育种玉米割台摘穗过程中的果穗损失率和籽粒破碎率。室内台架试验和田间试验结果表明:该摘穗装置的果穗损失率为1.22%,籽粒破碎率为0.86%,与其他同类装置相比果穗损失率和籽粒破碎率分别降低了18%和21%。该研究为小区玉米收获割台的优化提供了有益的借鉴和理论支撑。     

玉米梳脱摘穗果穗受力分析与高速摄影试验

为了明确玉米梳脱摘穗过程中的果穗受力特征,对梳齿杆与果穗的作用环节进行了力学分析,基于能量平衡理论得知果穗的弹性势能同籽粒与梳齿杆运动的相对速度有关,并对梳齿杆沿碰撞方向的运动速度进行了分析。借助高速摄影手段对摘穗过程进行分析,得到梳齿杆摘穗的主要作用形式为冲击、梳刷、折断。通过梳齿杆与果穗作用的简化力学分析,明确了果穗在不同摘穗形式下的摘穗特点。冲击摘穗作用形式下依靠冲击力将果穗摘落,梳刷摘穗下果穗分离的主要作用力为拉引力,折断摘穗主要依靠果柄折断实现果穗分离。研究可为我国不分行玉米收获机的设计及理论分析提供参考。     

基于激振理论的玉米多棱摘穗辊设计与试验

针对当前纵卧辊式玉米收获机作业存在籽粒啃伤严重和落粒损失大的问题,以激振理论为指导,以玉米果穗与茎秆分离为条件,建立了适于玉米机械化收获的玉米激振摘穗理论模型;以该激振摘穗模型为指导,构建并优化了适于玉米激振运动的摘穗辊外形结构和配置方式,开发了相应的激振摘穗试验台;采用Box-Behnken试验设计方法,研究了激振摘穗辊棱边数、振幅、摘穗辊转速对果穗摘穗过程籽粒破损率和落粒损失率的影响规律,建立了试验因素与考察指标之间的回归方程,并生成了相应的响应曲面。结果表明,激振摘穗装置中棱边数、振幅和摘穗辊转速对收获过程果穗籽粒破损率和落粒损失率有显著的影响。以非线性规划理论为指导,确定了最佳组合为摘穗辊转速950 r/min、棱边数8、振幅0. 75 cm,在该条件下进行了试验验证,得出平均籽粒破损率为0. 124%,平均落粒损失率为0. 228%,均低于国家玉米收获机械技术标准要求。     

玉米梳脱摘穗割台设计与仿真分析

针对我国玉米种植行距多样,割台行距固定、适应性差的问题,设计玉米梳脱摘穗割台。该割台主要由梳脱摘穗单体机构、防堵机构、分禾杆、输送搅龙以及传动装置等构成。通过理论分析对梳脱摘穗单体机构、防堵机构、分禾杆、输送搅龙等部件的关键参数进行设计。对梳脱摘穗机构摘穗过程进行仿真分析,结果表明:在收获机前进速度为1 m/s,梳脱摘穗机构转速为140 r/min、150 r/min、160 r/min和170 r/min时,摘穗机构对果穗的作用力分别为600.06 N、779.49 N、837.43 N、906.34 N,随着梳脱摘穗机构转速的提高,果穗所受作用力增大,果穗破损的几率越大,并通过试验台试验验证仿真试验结论。     

新品展台

玉米联合收获机4YJL—3型玉米联合收获机(见图1)是河北省农机化研究所和邯郸纺织机械厂在多年的设计经验和优良的加工手段基础上开发的最新产品。它为自走式机型，一次作业收获3行玉米，行距在560 mm～700 mm间可调，可完成摘穗、果穗集箱及秸秆粉碎还田工序。配套动力为64 kW，生产率为0.6 hm2/h。该机采用棱刀式拉茎辊与折弯式摘穗板组合式摘穗机构，避免了拉茎辊被缠绕的故障，减轻了摘穗时子粒的破损，提高了作业可靠性；在果穗升运器末端增设了茎叶切碎装置，有效地改善了茎秆的粉碎效果；其新型的继盘式制动系统改善了整机的制动性…     

自走式制种玉米联合收获机设计与试验

大田玉米收获机收获制种玉米时容易产生伤穗落籽、杂物堵塞等现象,本文针对适收期制种玉米生物特性,设计了一种大型制种玉米联合收获机,采用小行距对行柔性板式摘穗割台和可替换组合式剥皮装置,确保低损摘穗、输送、剥皮作业,降低籽粒损失与损伤;其中割台上方配备钢质覆胶弧形摘穗板,“橡胶+钢质”夹持输送链和六棱低速拉茎辊,可替换组合式剥皮装置采用柔性破皮+揉搓+降速组合形式。通过Plackett-Burman试验设计筛选提取影响机具指标的主要因素,采用Box-Behnken试验设计原理,以机具前进速度、拉茎辊转速和剥皮辊转速为试验因素,以总损失率与含杂率为性能指标,通过田间试验对机具进行检验,优化得出机具最佳作业参数。试验结果表明,优化后,当机具前进速度为4.87km/h、拉茎辊转速为877.27r/min、剥皮辊转速为442.52r/min时,果穗总损失率为1.61%,含杂率为0.55%。田间试验结果表明,当收获机前进速度为4.9km/h、拉茎辊转速为880r/min、剥皮辊转速为450r/min时,果穗总损失率为1.64%,含杂率为0.57%,满足制种玉米机械化联合收获的作业要求,可为制种玉米联合收获机设计与试验提供参考。     

小型玉米收获机的设计与试验

针对云南地区地形特点、玉米种植模式及玉米品种,根据现有玉米收获技术设计了小型玉米收获机,阐述了整机、传动系统、摘穗装置、剥皮装置、切碎还田装置的设计及特点。对整机部件进行合理配置,使整机的设计结构紧凑;摘穗辊采用金属与橡胶两种材料结合的方式,能够有效降低摘穗过程中玉米果穗的损伤率;对剥皮装置进行设计及优化改进,有效提高了玉米苞叶剥净率,降低了玉米果穗的损伤率及玉米籽粒破碎率。田间试验表明:机具作业状态符合玉米收获机行业标准,平均损失率为3.5%,苞叶剥净率为88.6%,籽粒破碎率≤1%,回转式切碎装置对玉米秸秆的切碎效果较好,可为云南地区的玉米收获机械化发展提供借鉴。     

玉米激振摘穗机理分析与参数试验优化

针对玉米立式激振摘穗缺乏相应摘穗机理的深入研究,开展了玉米摘穗机理的探讨,确定了适合玉米高效低损摘穗的激振波频特性曲线,建立了激振摘穗模型,分析了夹持位置、激振频率和振幅对玉米摘穗效果的影响规律;采用激振试验台开展了夹持位置、振幅、频率对其摘穗性能影响规律的单因素试验,确定了满足玉米果穗摘穗的参数取值范围;通过响应面分析试验,确定了适合玉米高效摘穗的最佳参数组合,即在籽粒含水率30.58%情况下,其夹持位置距离果穗重心10.8cm、激振波振幅0.6cm、激振波频率17.8Hz时,玉米摘穗断茎率为2%,摘穗成功率为98%,满足玉米收获的作业技术要求。     

轴流式玉米脱粒装置钉齿元件优化与试验

为降低黄淮海地区高含水率玉米果穗脱粒时的破碎率,以轴流钉齿式玉米籽粒收获机的脱粒系统为基础,通过对钉齿工作过程理论分析,优化设计一种弧面钉齿;利用离散元软件（Engineering discrete element method,EDEM）,分别对梯形钉齿与弧面钉齿与果穗接触时的受力进行分析,得到梯形钉齿和弧面钉齿与果穗接触时受到的切向力均值分别24.47、20.65N,法向力均值分别为50.93、45.47N。分别采用Q235钢、丁腈橡胶套和聚氨酯橡胶材料制作弧面钉齿,以滚筒转速、脱粒间隙、喂入量为变量进行单因素试验,试验材料为籽粒含水率为28%的郑单958。结果表明,当果穗喂入量为10kg/s、脱粒间隙为55mm、滚筒转速为300r/min,采用丁腈橡胶套弧面钉齿和聚氨酯橡胶弧面钉齿脱粒时,破碎率较传统梯形钉齿下降20%,未脱净率不大于1.02%。该研究可为解决高含水率情况下果穗脱粒装置的设计提供参考。     

玉米收获机激振摘穗装置设计与试验

针对当前玉米果穗收获存在损伤大、效率低的问题，在原来激振摘穗技术研究的基础上，从激振辊夹持果柄实现激振波有效传递入手，结合激振摘穗实现果-茎分离的条件，开发了基于椭圆截面的新型摘穗装置，确定了该型摘穗辊结构参数的设计方法；根据激振摘穗过程中产生的激振波波形确定了椭圆激振辊的布局和结构参数，建立了椭圆激振摘穗试验台；通过正交试验确定了影响摘穗质量（果穗啃伤率、落粒率和茎秆折断率）的主次因素依次为激振辊长短径之比、激振辊基圆直径、摘穗辊转速；确定了较优组合，即当激振辊长短径之比为0.7、激振辊基圆直径为7.5cm、摘穗辊转速为1000r/min时，果穗啃伤率为0.38%，落粒率为0.12%，茎秆折断率为0.49%，均低于国家玉米收获机械技术标准要求。在较优参数组合下进行了试验验证，结果表明激振辊长短径之比为0.7、激振辊基圆直径为7.5cm、摘穗辊转速为1000r/min时，果穗啃伤率为0.39%，落粒率为0.12%，茎秆折断率为0.48%，与前期试验结果基本保持一致。     

玉米摘穗辊试验台的设计和试验

阐述了影响辊式摘穗装置工作性能的诸因素和卧辊式玉米摘穗试验台的设计要点。设计中考虑了进行单因素试验和多因素试验中调控各相关工作参数、国产主要玉米收获机卧辊式摘穗辊的装拆以及数据采集等各环节中的技术问题。通过试验分析了辊式摘穗机构在摘穗中对玉米穗啃伤的影响因素,确定了在辊型一定的条件下,摘穗辊转速是主要因素。     

间距自适应差速玉米摘穗辊设计与试验

分析了影响卧辊式玉米收获机摘穗过程中作业质量的主要因素。通过改变摘穗辊间距以适应不同直径的玉米秸秆,有效解决了玉米收获机工作时堵塞的问题。通过两摘穗辊转速不同步的办法减少了玉米果穗的掉粒损失。通过CATIA软件对间距自适应差速摘穗辊进行了建模,并通过ADAMS软件与间距固定摘穗辊进行了仿真对比分析,通过ADAMS仿真试验,确定了内外摘穗辊的最佳转速,即内侧摘穗辊转速为900 r/min,外侧摘穗辊转速为860 r/min。田间试验中无秸秆堵塞摘穗辊现象发生,且籽粒破损率和损失率之和为0.11%,远小于国家标准的5%。     

四种新型玉米联合收获机械

１．北京４YZ—３B／C型自走式玉米联合收割机该机（见图１）由北京收获机械集团北京市机械设备厂研制，经过２年的田间试验和不断改进，已通过北京市经贸委组织的鉴定，现已批量生产。该机可１次完成摘穗、果穗收集、集箱、茎秆粉碎还田等项作业。在收获玉米时，收获机沿着玉米行间行走，玉米茎秆被茎秆扶持器导入茎秆导槽，再被喂入链抓取进入摘穗装置，又被拉茎辊拉过摘穗板的工作间隙，这时果穗被摘下，而茎秆被粉碎装置切断并粉碎还田。摘下的果穗由喂入链送到果穗搅龙输送器，再由果穗搅龙输送器送到升运器，通过除杂后送入果穗箱。…     

五因素玉米剥皮试验装置与试验设计研究

以黄淮海地区为代表的一年两熟制地区,由于玉米可生长期短、收获时间紧,收获时果穗含水率较高,摘穗时易产生断茎,且苞叶与果穗贴合紧密,剥皮作业质量效果较难保证,剥净率与啃穗率、脱落籽粒破损之间矛盾突出。目前,对高含水率(≥40%)果穗剥皮装置的系统理论与试验研究均较少,因而本文设计了5因素玉米剥皮试验装置,可以进行槽型布置和平面布置两种剥皮装置的室内试验。通过调整压送器与剥皮辊距离、剥皮辊倾角、剥皮辊转速、压送轮转速及剥皮辊组合形式等关键因素水平,以苞叶剥净率、啃穗落粒率和籽粒破损率为评价指标,进行多因素多水平正交试验,确定剥皮装置的最佳参数组合,为玉米联合收获机剥皮装置选型和参数设计提供依据。     

凸轮摇杆式摆动型玉米株间除草装置设计与试验

为满足我国北方玉米苗间机械除草作业需求,设计了一种凸轮摇杆式摆动型玉米株间除草装置,阐述了除草装置的总体结构与工作原理,对其关键部件凸轮摇杆机构和除草刀进行参数化设计,通过对除草装置避苗过程的运动和受力分析,得到影响其作业效果的主要因素及各因素的取值范围。以前进速度、弹簧刚度和除草刀转速为试验因素,以除草率、伤苗率为试验指标,在室内土槽中进行L9(34)正交试验,以考察试验因素对除草装置工作性能的影响。结果表明,各因素对指标影响的主次顺序为弹簧刚度、前进速度、除草刀转速;最优水平组合为弹簧刚度60 N/mm、前进速度0.6 m/s、除草刀转速130 r/min。以最优水平组合进行验证试验,结果为除草率89.8%,伤苗率2.1%,证明其具有较优的作业性能。     

玉米收获机多棱立辊式摘穗装置设计与试验

针对现有玉米收获机摘穗装置存在籽粒啃伤、啃落导致损失严重等问题,设计了一种结构简单、摘穗效果好、可靠性高的多棱立辊式摘穗装置。研究了立式激振折断的摘穗机理,分析了多棱立辊式摘穗装置主要结构参数的设计方法;通过正交试验确定了影响摘穗质量的主次因素为棱边数、摘穗辊转速和摘穗辊直径;较优组合为:摘穗辊直径为7 cm、棱边数为8、摘穗辊转速为950 r/min,在该条件下本摘穗辊的籽粒破损率为0.13%、落地籽粒损失率为0.28%、茎秆折断率为0.53%,满足国家标准要求。在较优组合条件下进行了调整内角Δ大小的验证试验,通过试验可知调整内角Δ为16°时,即最大调整范围的一半时摘穗质量最好。     

秸秆回收式玉米收获机割台设计与试验

针对玉米收获后玉米秸秆散落,二次捡拾含杂率高,造成环境污染与资源浪费等问题,提出一种秸秆回收式玉米收获机割台装置。割台装置分上下两部分:上层部分主要有摘穗齿轮箱、摘穗装置、拨禾轮以及分禾器;下层部分主要有秸秆切茬装置和揉切装置。对秸秆回收式割台装置的揉切装置和切茬装置进行试验研究,对揉切装置的动刀片和动刀主轴静力学分析后,制作样机并进行田间试验。试验结果表明,秸秆回收式玉米收获机割台的落地籽粒损失率为1.84%,果穗损失率为1.71%,籽粒破损率平均值为0.73%,秸秆的平均留茬高度为96.2 mm,秸秆揉切长度合格率平均为90.04%,秸秆回收率达95.78%,主要性能指标达到预期试验目标,本研究为秸秆回收式玉米收获机割台设计和改进提供了理论参考。     

基于ADAMS的玉米植株收获过程仿真

在Pro/E中建立了摘穗辊及玉米植株收获模型,利用Pro/E与ADAMS的接口MECHANISM/Pro将所建模型导入了ADAMS中,通过分析植株受力,在ADAMS中建立了玉米植株与摘穗辊收获过程的虚拟样机模型,并添加约束和驱动.运用传感器技术,通过脚本仿真控制实现了玉米植株与摘穗辊收获过程的仿真,分析了玉米植株在倾角为79°时的收获数据,最后依据收获时间、果穗啃伤分析了倾角对收获过程的影响,得出了玉米植株收获的理想倾角为89°,为立辊式玉米收获机关键部件的设计提供了参数支持.     

4YB-3型玉米联合收获机

农哈哈玉米收获机为背负式机型,可与国产44kW(60马力)以上轮式拖拉机配套使用,收获行数为3行,一次可完成摘穗、果穗集箱、秸秆粉碎还田等作业。●以现有拖拉机为动力,可提高拖拉机的利用率。购机投入较低,回收期较短。●采用拉茎辊与摘穗板组合式摘穗机构进行摘穗,收获作业时籽粒破碎率低。●秸秆粉碎装置的传动系统中设置了超越离合器,避免了秸秆粉碎装置可能反带拖拉机动力输出轴带来的不利影响,可有效保护其传动系统,减少故障、延长使用寿命。●该机采用折转式升运器,可使升运器随割台联动实现同步升降,避免割台升降时,输送搅龙与升运器…