4 YZPDK-4玉米收获秸秆打捆一体机的设计和试验

针对目前我国玉米秸秆回收利用率不断增长的实际需求和穗茎兼收型玉米收获机有效供给相对不足等问题,研制了一种玉米收获秸秆打捆一体机,前割台进行玉米果穗收获,中部通过甩刀式秸秆切碎装置对秸秆进行切碎收获和打捆装置打捆,使机器同时进行玉米果穗收获与秸秆打捆收获。为此,对整机机构及关键部件进行了理论分析,确定了整机结构参数;以机具前进速度、粉碎刀辊转速、打捆装置输入转速作为试验因素对草捆密度进行三因素三水平二次回归正交试验;通过Design-Expert 8. 0. 6数据分析软件,建立各因素与指标的响应面数学模型,分析了各因素与评价指标之间的关系,并对影响因素进行了综合优化。试验结果表明:各因素对草捆密度均有显著影响,影响主次顺序为粉碎刀辊转速机具前进速度打捆装置输入转速;各试验因素最优参数组合:机具前进速度为0. 53m/s,粉碎刀辊转速为1 747r/min,打捆装置输入转速为711r/min,对应的草捆密度为180. 676kg/m~3。根据该试验参数组合,进行田间试验验证,得到评价指标与理论优化值相差0. 876kg/m~3,相对误差为0. 48%,优化预测模型可靠。该研究实现了玉米果穗收获和秸秆打捆一体化,为穗茎兼收型玉米收获机提出了新的思路,可为畜牧业饲料收集提供新的途径。     

打捆试验台设计与试验

对我国打捆机械当前存在的问题进行了分析,总结了打捆部件方面的设计不足与缺陷。为了改善打捆装置的工作性能,设计一套打捆试验台用于验证打捆工作性能,并介绍了试验台的组成及工作原理。采用三因素五水平正交旋转组合试验方法,通过数据处理得到回归方程与对试验指标的主次因素关系,应用Design-Expert软件得到响应曲面,通过分析获得最优工作参数为草捆长度750mm、喂入量2.5kg/s、飞轮转速80r/min时,草捆密度最优值为165.8kg/m3,满足使用要求。     

草捆稳定性的影响因素试验研究*

针对玉米秸秆成捆后,收集搬运过程中易散捆的问题,从玉米秸秆草捆受力分析入手,分别研究了草捆静置、移位和变形过程中载荷的变化规律,以及影响草捆稳定性的因素;利用本团队开发的打捆试验台,开展了草捆密度、草捆长度和捆绳数量对草捆抗摔率影响的试验,确定了满足草捆质量稳定性的参数取值范围;通过响应面分析试验,确定了适合草捆收集搬运的最优参数组合为草捆密度为175 kg/m³,草捆长度为88 cm,捆绳数量为3根,草捆抗摔率为93.5%。草捆稳定性完全满足生产要求,为方捆打捆机的研究提供了理论指导。     

自带传动动力恒频方草捆捡拾压捆机设计与试验

阐述了自带传动动力恒频方草捆捡拾压捆机的基本结构及工作原理,对压捆机的总体结构、捡拾器、输送喂入机构和压缩机构进行了结构设计和参数分析。试验结果表明：本机结构合理、自动化程度高,其成捆率达到了99.1%,规则草捆率为98%,草捆密度达到了130～230kg/m3,可对牧草、农作物秸秆进行捡拾、压缩和打捆联合作业。     

4YF-1300型大方捆打捆机设计与试验

针对玉米秸秆的打捆压缩特性和直燃发电对秸秆燃料规则捆型上料系统的要求,对打捆机的传动系统、物料捡拾和喂入系统、机械式预压缩室、压缩机构以及液压密度控制系统进行了设计和参数计算.采用合理的捡拾喂入参数、二级预压缩原理和双液压油缸及其反馈控制系统保证了机器作业的可靠性.试验结果表明:4YF-1300型大方捆打捆机样机的打捆率达到了97.2%,规则捆包率为94.4%,捆包密度达到了190～210 kg/m~3.     

水稻收获打捆一体机影响因素研究

课题组以型号为4SDZ-2的水稻收获打捆一体机为研究对象,对其进行单因素试验研究,单因素试验以喂入量、草捆长度和出口高度为影响因素,以成捆率、规则捆率及草捆密度为性能指标。在单因素试验结果的基础上进行正交试验。通过正交试验的结果来确定较优的参数组合,并对得出的较优参数组合进行验证,验证结果表明,较优参数组合为最佳选择。     

基于响应面法的棉秆压捆试验研究

针对棉秆压缩打捆密度低、压缩打捆装备可靠性差等问题,采用设计的棉秆压捆试验平台,将棉秆含水率、棉秆切断长度、棉秆喂入量和压缩活塞压缩频率作为试验因素,以压缩活塞端面压力、压缩室压力和棉秆压捆密度作为试验性能指标进行棉秆压缩打捆单因素和中心组合试验,建立各试验因素和试验性能指标之间的回归方程,确定各试验因素对性能指标的影响规律,并进行优化计算,对优化结果进行试验验证。结果表明:棉秆压缩打捆的最优组合为棉秆含水率30%,棉秆切断长度25 cm,棉秆喂入量2.15 kg/s,压缩活塞压缩频率110次/min,压缩活塞端面压力13.84 kN,压缩室压力3.36 kN,棉秆打捆密度145.83 kg/m~3,为棉秆压缩打捆机械的设计提供理论指导。     

玉米秸秆打捆灭茬一体机设计与试验

为解决黄淮海地区秸秆贮运困难、劳动强度大等问题,研制玉米秸秆打捆灭茬一体机。对整机结构和工作原理进行分析,通过理论计算确定曲柄半径、连杆长度和灭茬刀转速分别为275 mm、577 mm、415 r/min。样机田间试验结果表明:草捆密度、规则草捆率、成捆率、根茬粉碎合格率以及秸秆捡拾损失率分别为119.3 kg/m~3、96.5%、100%、90%以及6%,各项指标达到设计要求。该机田间作业安全可靠,其结构参数和工作参数组合,更好地满足旱地农业保护性耕作要求并有效改善生态环境。     

秸秆打捆机柱塞驱动机构的结构设计与分析

针对目前玉米秸秆收集效率低的问题,进行了打捆机柱塞驱动机构结构设计与参数优化,通过理论计算设定了柱塞驱动机构3组结构尺寸,利用Solid Works软件对打捆机构进行三维建模,并采用有限元对其进行仿真分析。根据仿真分析结果获得驱动连杆应力和应变分布情况,最终确定柱塞驱动机构采用对心式空间布置,曲柄、连杆长度分别为330mm与750mm。进行了整机性能验证试验,试验结果表明:成捆率达到98.3%,规则草捆率达到97.7%,草捆密度达到165~180kg/m3,机器运行安全、可靠、性能优良。该机构能够满足玉米秸秆打捆作业工艺要求,研究结果可为相关技术研究提供参考。     

内置式玉米秸秆收集打捆装置设计与试验

针对我国玉米收获作业存在的秸秆回收利用率低、果穗收获与秸秆收获不能同时进行等问题,设计了一种内置式秸秆收集打捆装置,将该装置内置到自走式玉米收获机上,使玉米收获机在实现果穗收获的同时实现玉米秸秆捡拾、粉碎和打捆的功能,减少了收获机械进地次数,降低了成本。为此,通过对秸秆收集打捆装置整体机构及关键部件的理论和仿真分析,确定了主要结构参数。以碎刀辊转速、螺旋输送器转速、打捆机输入转速为试验因素,打捆密度为试验指标对秸秆收集打捆装置进行正交试验,因素取值范围为:粉碎刀辊转速1300～1700r/min、螺旋输送器转速120～180r/min、打捆装置输入转速700～800r/min。试验结果表明:各因素对草捆密度均有显著影响,影响主次顺序为粉碎刀辊转速打捆装置输入转速螺旋输送器转速;当粉碎刀辊转速为1700r/min、螺旋输送器转速为150r/min、打捆装置输入转速为800r/min时,打捆密度最高为180kg/m~3。该装置结构设计合理,为中国北方一年两熟地区夏玉米秸秆收获提供了技术支持。     

4YF-1300型大方捆打捆机设计与试

针对玉米秸秆的打捆压缩特性和直燃发电对秸秆燃料规则捆型上料系统的要求，对打捆机的传动系统、物料捡拾和喂入系统、机械式预压缩室、压缩机构以及液压密度控制系统进行了设计和参数计算。采用合理的捡拾喂入参数、二级预压缩原理和双液压油缸及其反馈控制系统保证了机器作业的可靠性。试验结果表明：4YF-1300型大方捆打捆机样机的打捆率达到了97.2%，规则捆包率为94.4%，捆包密度达到了     

联合收获机后不落地打捆装置的设计与试验

为了解决联合收获机收后秸秆直接打捆问题,在现有的圆捆打捆机的基础上,对相应的工作单元进行了改进设计,开发了联合收获机后不落地打捆装置;同时,介绍了该机的总体结构和工作过程,并对打捆部件的选择、动力选择、传动系统的设计、联合收获配置与挂接方式以及喂料与绕绳机构进行了详细分析。田间试验表明:该机工作安全可靠,打捆率达到了98%,规则捆包率为95%,草捆密度达到172kg/m3。     

秸秆打捆机软件可视化系统应用研究

以秸秆打捆机可视化监控系统为研究对象,搭建打捆机可视化监测硬件系统,利用MDK和Software模块进行可视化监测系统软件设计,并进行系统应用过程中的软件测试研究。测试数据曲线表明:秸秆打捆机可视化监测系统能够对打捆的实时参数进行监测及曲线显示,显示结果较好地反应了打捆过程中的单草捆质量及密度,且曲线数据可对秸秆草捆的打捆时间、打捆累计质量、累计体积及当前打捆平均密度进行实时反应。     

小麦秸秆压缩弯曲特性试验研究

为给秸秆圆捆打捆装置和其它打捆机构提供相应的力学参数和理论基础,根据麦茎秆的几何尺寸,并利用万能试验机控制夹具加载速度对不同含水率的麦秸秆进行弯曲、轴向压缩和径向压缩等力学特性试验,得出载荷-位移等曲线,并获得相关力学参数数据。利用Origin将数据直观地反映出来,再用MatLab对试验数据进行拟合,得出拟合方程。试验结果表明:麦秸秆压缩所需要的力大于弯曲所需的力;含水率和夹具加载速度在一定范围内时,无论是在麦秸秆的弯曲试验还是压缩试验中,载荷峰值的大小与加载速度和含水率都有关,因此在设计打捆压缩成型机构时需考虑含水率与其关键机构工作转速对打捆装置的影响。     

青饲料收获打捆包膜一体机的设计与研究

针对当前我国秸秆利用率低的问题,本文旨在设计研究青饲料收获打捆包膜一体机。文中提出一体机的设计方案,对青饲料收获打捆包膜一体机的割台喂入机构、打捆装置和包膜装置进行优化设计,并研发设计表面有斜面人字形花纹的压辊滚筒,使形成的草捆外紧内松。设计的青饲料收获打捆包膜一体机集青贮、打捆、包膜于一身,能够有效地提高秸秆的利用率,对提升我国秸秆利用的机械化水平有着重要的作用。     

牵引式玉米秸秆切割揉碎方捆打捆机设计与试验

针对我国玉米秸秆收储、利用难及现有秸秆收获机械可靠性低、适应性差等问题,从切割揉碎打捆理论与试验研究角度,探明秸秆切割揉碎打捆作业技术。设计了一种对田间直立、铺放或散状整株玉米秸秆可一次性完成切割、揉碎、输送和打捆作业的牵引式玉米秸秆切割揉碎方捆打捆机。对牵引架、切割揉碎装置、网筛式物料导流装置和压缩打捆装置等关键部件进行了结构设计,并开展了样机试制及试验。试验结果表明,样机破节揉碎率91.3%,成捆率99.0%,秸秆捆密度167 kg/m3,规则秸秆捆率95.6%,秸秆捆抗摔率93.5%,样机作业性能良好,符合相关标准要求。研究成果实现了直立、铺放或散状整株玉米秸秆切割、揉碎和打捆一体化技术融合,可为秸秆打捆机的设计提供参考依据。      

水稻秸秆压块成型工艺参数试验优化

田间移除秸秆可以减轻水稻重金属超标的问题,水稻秸秆压块成型可以为田间快速移除秸秆提供有利条件,因此对水稻秸秆快速压块成型设备关键部件和液压系统进行设计选型。选取压块成型过程中素秸秆长度、含水率、批次装填量等主要影响因素,以压缩块成型效果和密度为指标进行单因素试验,并在该基础上选取合适的作业范围进行多因素试验,极差分析和方差分析得到最优组合为稻秸秆含水率25%、切碎长度25 mm、批次装填量30 kg,对应稻秸秆压块成型密度为0.77 g/cm~3,压块成型效果最佳。     

基于小型秸秆圆捆机的秸秆摩擦特性研究

针对水稻与甘蔗秸秆利用小型秸秆圆捆机收集打捆效率低的现状,研究了圆捆机卷捆室内打捆的情况,为圆捆机的结构改进提供必要的理论和技术依据。秸秆能否在卷捆室顺利形成草芯主要涉及辊子与秸秆的摩擦因数的问题。为此,利用自制的滑动摩擦因数测试装置,对秸秆进行摩擦特性试验研究,采用三因素三水平的正交旋转组合试验设计方案,探究秸秆含水率、取样部位以及滑板材料3个变量因素对摩擦因数的影响规律。结果表明:含水率对稻秆影响最大,滑板材料对甘蔗叶影响最大,3种滑板材料都是与橡胶的摩擦因数最大。由此得出:小型圆捆机卷捆室内下半部分辊子可以考虑选用橡胶沿着钢辊锯齿形凸起表面贴紧的方式,这种胶辊对快速形成草芯更有利。     

小型秸秆圆捆机喂入机构的设计与试验

针对传统小型秸秆圆捆机打捆作业时经常会出现堵塞的问题,结合打捆要求,设计一种由前置喂入对辊、后置挤压对辊和护板组成的新型喂入机构,并以稻秆为试验原料,采用3因素5水平正交旋转设计方法进行试验研究,分析前置喂入对辊的间距、后置挤压对辊的间距以及挤压倾角对秸秆喂入性能的影响,试验表明当前置喂入对辊的间距为50 mm、后置挤压对辊的间距为22 mm、挤压倾角为19°时,喂入机构可有效减少小型秸秆圆捆机出现堵塞的问题,满足日常打捆需求。该研究可为圆捆机的结构设计提供参考。     

自走式秸秆收获打捆机设计与试验

为自走式秸秆收获打捆机的设计与试验。该自走式秸秆收获打捆机主要由收割台、驾驶室、输送机构、行走底盘、打捆机构等部分组成。该研究主要解决行走、割台收割、输送喂入环节拥堵等技术难题,其主要技术参数为:工作幅宽2m,额定作业速度为3~5km/h,草捆截面为360×460mm,成捆长度500~1 200mm,割茬≤100mm,可一次性完成切割、收获、压捆等多项功能。田间试验表明,该机性能良好,草捆密度≥100kg/m3,成捆率≥98%,规则草捆率≥95%,总损失率≤3%,各项性能指标均达到企业标准,满足实际农业生产要求。该研究结果可为秸秆收获打捆机的研究和生产提供借鉴。