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。     

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。     

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。     

复合式秸秆混土还田机设计与试验

针对目前我国存在的秸秆随意堆放、焚烧现象以及秸秆还田机功能单一、灭茬效果和秸秆抛洒均匀度差等问题,设计了一种可以实现秸秆粉碎、灭茬、混土、深埋、镇压等功能,满足一机多用的复合式秸秆混土还田机,主要由限深轮装置、秸秆粉碎装置、秸秆混土装置、传动装置及镇压装置等组成。在临淄试验田和庆云试验田进行了试验,结果表明:秸秆切碎合格率分别为94.2%和96.3%,抛撒不均匀度分别为12.4%和10.1%,灭茬混土深度分别为4.2mm和4.8mm,秸秆切碎长度分别为28mm和26mm,满足秸秆还田技术指标要求。     

喂入调节式秸秆破包揉丝机设计与试验

为解决小型揉丝机难以同时处理属地人工打包的整株捆与机械压制的小方捆玉米秸秆的问题，设计了一种秸秆破包揉丝机。通过进行秸秆受力与运动分析确定影响机器工作的主要结构与工作参数，并对整机传动系统与各轴转速进行设计与匹配。研究整株及方捆秸秆在初始喂入、内部运动和筛分排出过程中关键结构与工作参数对工作效率和丝化效果的影响，以电机输出转速、筛孔直径和喂入间隙为试验因素，以标定单位功率生产率和秸秆丝化率为评价指标，采用三元二次回归正交旋转中心组合试验方法进行了试验与分析，建立了试验因素与评价指标的回归模型。结果表明：对标定单位功率生产率的影响主次顺序为电机输出转速、喂入间隙、筛孔直径，对秸秆丝化率的影响主次顺序为筛孔直径、电机输出转速、喂入间隙；最优工作参数组合为：处理整株秸秆时，电机输出转速1353r/min、筛孔直径47mm、喂入间隙12cm，处理方捆秸秆时，电机输出转速1072r/min、筛孔直径46mm、喂入间隙35cm；验证试验表明，整株及方捆秸秆的标定单位功率生产率和秸秆丝化率均值分别为99.34kg/（kW·h）、98.86%和113.56kg/（kW·h）、98.30%，满足设计要求。     

基于ANSYS Workbench的方捆机刀架静力学与模态分析

切割揉碎装置中刀架对秸秆切割揉碎方捆机的性能有重要影响。为避免作业过程中出现刀架结构强度不足和共振问题，运用SolidWorks软件建立秸秆切割揉碎方捆机的三维模型，将刀架模型简化后导入ANSYS Workbench软件，并对其分别进行静力学和模态分析。静力学分析结果表明：刀架在静载荷下最大位移为0.259 3 mm、最大应力为54.77 MPa，小于刀架材料Q345的屈服强度极限。模态分析结果表明：刀架前20阶固有频率的范围为32.61~257.83 Hz，与拖拉机产生的激励频率0~15 Hz不在同一区间内，因此秸秆切割方捆机在作业时不会产生共振现象。田间试验结果表明：秸秆切割揉碎方捆机纯工作小时生产率为4.49 t/h，成捆率为98.5%，规则草捆率为97.01%，抗摔率为95.52%，试验指标符合试验要求，刀架综合性能满足设计要求。     

圆草捆缠膜机设计与试验

针对我国传统牧草收贮工艺落后、营养成分损失严重等问题,研制出适应市场需求的新型圆草捆缠膜机,对秸秆、牧草圆草捆进行缠膜青贮。为此,阐述了9YM-1.5型圆草捆缠膜机的总体结构及工作原理,对缠膜平台、旋转臂系统、切膜机构、薄膜卷退卷装置穿膜方案、膜卷拉伸薄膜的预拉伸量及缠膜重叠系数进行了结构设计和参数确定。试验结果表明:本机结构设计合理,缠膜平台转速与旋转臂转速的转速比接近1,缠膜机缠绕草捆的薄膜重叠率是基本均匀的;草捆缠膜时间约为1min,成包率为100%,纯工作小时生产率为60捆/h,各项指标均达到设计要求。     

92YG-0.9型圆打捆机的改进设计与试验

针对目前92YG-0.9型打捆机作业时出现的捡拾器堵草、漏草等问题,从捡拾器的结构参数及与前压缩室的配合关系入手,对打捆机作业时出现的堵草等问题进行了研究。由于增加捡拾器的弹齿数量,捡拾器的工作宽幅增至2 170mm,为保证两侧加长部分的作物秸秆能够及时进入压缩室,捡拾器两侧设计安装了搅龙,搅龙长度为600mm,并重新设计了捡拾器的传动方式,通过在捡拾器后侧增加挂接轴及更换链轮的方式,增加了喂入器的效率。田间试验表明:机器性能稳定,作业顺畅,没有出现捡拾器堵草问题,喂入量1.0~1.2kg/s,平均成捆时间为131s,成捆率为100%,秸秆总失率为1%~2.5%,捡拾损失率为0.5%~1%,成捆损失率为0.5%~1.5%,大幅度减少了秸秆的损失率,提高了捡拾效率,为进一步优化打捆机收获水平提供了参考。     

水稻收获打捆一体机压缩装置设计与试验

为了解决水稻秸秆回收难题,防止秸秆焚烧污染环境,设计了水稻收获打捆一体机。本文针对压缩机构选择依据不足,对一体机压缩机构进行参数设计,应用ADAMS虚拟样机确定压缩机构参数与驱动转矩的影响关系,为小方捆压缩机构设计选择奠定基础。对新压缩机构设计田间试验,设计三因素五水平正交旋转试验,得到回归方程与影响草捆密度的主次因素,应用Mat Lab软件计算打捆最优参数组合为:草捆长度为650mm、喂入量为2.5kg/s、出口高度为240mm,最优值为155kg/m^3。在该参数下进行田间验证试验,草捆密度为150~160kg/m^3,满足使用要求。     

带状深松灭茬机灭茬部件设计与试验

东北垄作区播种前的根茬处理及深松作业,能够提高播种质量,促进作物生长。针对现有深松灭茬机作业过程中存在动土量大、灭茬效果不理想以及刀辊易缠草堵塞等问题,同时为适应东北寒地保护性耕作技术模式,满足垄体深松灭茬的农艺要求,设计了一种带状深松灭茬机,并对其灭茬部件、深松部件及垄台成形部件结构进行了设计。以机具的作业速度、灭茬深度和灭茬刀正切刃滑切角为试验因素,以灭茬率、灭茬深度稳定性系数为试验指标,对影响整机性能的结构与作业参数进行田间试验。结果表明:机器的作业速度为2.8 km/h、灭茬深度为84.9 mm、正切刃滑切角为6.5°时,灭茬率为93.26%,灭茬深度稳定性系数为95.25%,灭茬效果好,满足机具作业质量要求。     

秸秆切割揉碎卷制成型机设计与试验研究

针对我国农牧业生产中农作物秸秆产量不断增加，秸秆收储难、利用率低的现状，以及现有秸秆卷制成型机功能单一、可靠性差等问题，研制了一种新型秸秆切割揉碎卷制成型机具。设计了切割揉碎装置、强制喂入装置、成捆室和缠网机构等主要工作部件，并对机具进行了田间性能试验。试验结果表明:捡拾幅宽为2.2 m，成捆率为100%，草捆密度为150.8 kg/m3，牧草总损失率为1.95%。该机工作性能可靠，各项性能指标均达到了国家标准规定的要求，对研究秸秆高效、高质量收获具有重要的指导意义。      

南方双季稻区秸秆集捆机设计与试验

针对南方双季稻区田块小、土壤湿软、秸秆含水率高导致秸秆收集困难问题,设计一种南方双季稻区秸秆集捆机,与半喂入式稻麦收割机配合使用,可一次性完成水稻收获与秸秆集捆。该机设计一种曲柄摇杆机构模仿手动耙草原理进行进料和压缩,正时机构调节周期准确进行水稻秸秆扎捆,偏心轮排料机构顺利将秸秆排出;作业采用扎垛式,有利于水稻秸秆通风干燥,便于长期储存。试验结果表明:该机结构简单,操作方便,作业半径小,工作性能稳定,机具作业速度越快,草捆规范度程度越差;采用中速档作业,其生产率为0.21 hm~2/h,成捆率达到95.9%。     

喂入式秸秆圆捆机的设计

针对当前我国秸秆打捆机工作效率低下的问题,旨在设计研究喂入式秸秆圆捆机。在现有的草捆圆捆机械化技术的基础上,对喂入式秸秆圆捆机的料仓、传送带、压辊滚筒、绕绳机构、放捆装置等部分进行设计优化。通过试验对圆捆机的草捆密度、成捆率、损失率等指标进行验证。试验表明:此喂入式秸秆圆捆机工作效率高、形成的圆草捆密度大,易于存放和运输,满足秸秆青贮的工艺要求。机器适用于牲畜养殖户和农场,提高秸秆圆捆机的技术水平,有效地促进农业和畜牧业的可持续发展。     

1GJH-230型组合式秸秆粉碎灭茬混土还田机设计与试验

针对粗放式秸秆还田技术存在的诸多问题,开展秸秆田间精细化处理装备的研发,通过对所设计秸秆粉碎机的理论计算,对关键部位进行优化设计,研制出一款可以实现秸秆更细碎、灭茬更彻底、埋土更全面、混土更均匀、地表更平整的型号为1GJH-230型的组合式秸秆粉碎灭茬混土还田机。经田间试验测定,该组合式秸秆粉碎灭茬混土还田机可实现碎杆长度62 mm,秸秆根茬混合粉碎率86.9%、灭茬深度86 mm、灭茬深度稳定性97.15%、作业小时生产率1.2 hm~2/h。杜绝秸秆田间焚烧现象,作业后土地平整,有利于种子发芽和生长,是一种可同时服务于秸秆资源化利用和保护性耕作的新型农机装备。     

方草捆集捆机设计与试验

为解决方草捆捡拾效率低、费用高,长途运输难等问题,设计了方草捆集捆机。该机由底盘、捡拾器、推草机构、举草机构、压绳器和卸草机构等部件组成,基于EPEC2024搭建了控制系统,只需单人驾驶和操作,通过变量泵、马达和油缸驱动各部件快速实现对方草捆的捡拾、挤压和捆扎。按照作业功能对各结构部件采用分模块设计,通过计算各液压回路的流量保证作业速度和作业效率,匹配硬件电路并使用Codesys编写程序控制作业流程。分别在内蒙古自治区赤峰市和辽宁省黑山县对方草捆和秸秆方捆进行了捡拾及捆扎的场地试验,结果表明:整机最大牵引车速达到20.5 km/h,作业时系统最大流量为101.6 L/min,一次能实现12个方草捆的捆扎。方草捆的集捆成捆率达到89.5%,纯工作小时内集捆生产率为12大捆/h,同等条件下与人工捡拾方式相比,捡拾效率提高了34.5%,人工费用降低了62.5%,综合费用降低了18.2%,而且增强了对自然环境的适应性,缩短了长途运输的准备周期,满足实际生产的使用要求。     

方草捆收集车的设计与试验

针对我国农牧业地区成形草捆的捡拾、装卸主要依靠人工作业,劳动强度高,工作效率低,导致牧草不能及时高效收贮,严重制约了我国饲草、秸秆商品化生产的现状,设计了直接挂接在打捆机上就可对成形草捆进行收集的方草捆收集车,并对方草捆收集车的总体结构、草捆喂入装置、推草机构、卸草机构及电液控制系统进行了设计。试验结果表明:本机结构设计合理,生产率为180捆/h,1次收集草捆数量为15捆,草捆组整齐率为100%,卸草捆离合器接通响应时间低于1s。     

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。     

秸秆二次压缩特性试验机的整体设计

田间捡拾打捆机无法生产出高密度草捆,有必要对这些草捆进行二次压缩。为了获得秸秆二次压缩特性参数,得出最佳的压缩力、最佳的初始、最终压缩密度和实现压缩比能耗的最优化,主要从结构、液压传动和测试系统出发,设计了一种结构简单、制造成本低廉的闭式秸秆压缩特性试验机;然后,运用ANSYS有限元软件对秸秆压缩试验机进行静力学和动力学仿真分析。通过分析,验证了所设计的试验机满足强度要求,并且工作过程中不会产生共振,工作时安全可靠。     

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.