横置差速轴流脱分选系统设计与试验

针对横置轴流滚筒长度受限和脱出物在清选筛入口一角堆积严重的问题,设计了以同轴差速脱粒滚筒、圆锥形清选风机、双层振动筛和螺旋板齿式复脱器为主要工作部件的横置差速轴流式脱分选系统。为了提升横置差速轴流脱分选系统工作性能,设计了喂入量为2 kg/s的试验台,采用二次正交旋转组合设计法进行工作性能试验,考察差速滚筒转速组合、圆锥形风机叶片锥度、差速滚筒高低速段长度配比3个因素对损失率、破碎率、含杂率和脱粒功耗4个性能指标的影响。建立了损失率、破碎率、含杂率、脱粒功耗的回归数学模型,利用Matlab优化工具箱对回归数学模型进行了多目标优化计算。结果表明:影响横置差速轴流脱分选系统损失率、含杂率的3个因素主次顺序依次为差速滚筒转速组合、圆锥形风机叶片锥度、差速滚筒高低速段长度配比;影响横置差速轴流脱分选系统破碎率、脱粒功耗的3个因素主次顺序依次为差速滚筒转速组合、差速滚筒高低速段长度配比、圆锥形风机叶片锥度;最优参数组合为:差速滚筒转速组合750、850 r/min,风机叶片锥度3.8°,高速段比例30%;对应工作性能指标为:损失率1.57%、破碎率0.71%、含杂率0.38%,脱粒功耗6.67 k W/kg。田间试验结果表明,横置差速轴流脱分选系统工作性能指标优于行业标准。     

荞麦割前气吸摘脱试验台设计

针对现有谷物联合收获装备难以适应荞麦收获特性的问题,研制了一种荞麦割前气吸摘脱收获试验台。以喂入速度、喂入口风压和滚筒转速为影响因素,收获率和飞溅损失率为评价指标进行试验研究。通过正交试验确定了影响收获率的主次因素为滚筒转速＞喂入口风压＞喂入速度;影响飞溅损失率的主次因素为喂入口风压＞喂入速度＞滚筒转速。以收获率最大、飞溅损失率最小为优化目标,获得最佳参数组合为滚筒转速500 r/min、喂入口风压80 Pa和喂入速度0.5 m/s,此条件下可得试验台收获率86.37%、飞溅损失率9.23%。该研究可为荞麦机械化收获装备的相关设计提供参考。      

割前摘脱联合收割机复脱试验装置的设计

脱粒装置是联合收割机的核心部件之一,它直接影响整机和其它部件的工作性能。参考国内外各类脱粒分离、清选装置的组成特点及改进思路,分析了现阶段各种梳脱式割前摘脱联合收割机设计过程中存在的问题。结合当前梳脱式联合收割机上复脱分离、清选装置的相关参数及工作环境,考虑到梳脱式联合收割机收获工艺与传统全喂入、半喂入式联合收割机的明显不同,对割前摘脱联合收割机上的复脱分离、清选装置进行了较系统的理论分析和试验研究。对提高我国现阶段联合收割机的工作性能,加速新老产品的更迭,以及新型脱粒装置的研制具有很好的理论意义和实用价值。     

半喂入联合收割机双速回转脱分装置设计与性能试验

为解决传统半喂入联合收割机收获超级杂交稻时,存在脱不净、夹带损失与籽粒破碎损失之间矛盾,设计了半喂入联合收割机双速回转脱粒分离装置,该装置主要由同轴双速脱粒滚筒和回转式凹板筛构成,阐述双速回转脱分装置结构及工作原理。以低/高速滚筒转速、回转凹板筛线速度、夹持链速度为试验因素,籽粒损失率、破碎率和含杂率为性能指标,进行三因素二次回归正交旋转组合设计试验,运用Design-Expert 6.0.10软件对试验结果进行分析,建立该脱分装置性能指标数学模型,优化确定最佳工作参数组合,并进行双速回转脱分装置与传统单速脱分装置对比试验。结果表明,双速回转脱分装置低/高速滚筒转速为505/680 r/min、回转凹板筛线速度为1.00 m/s和夹持链速度为1.26 m/s时,籽粒损失率、破碎率和含杂率分别为1.94%、0.21%和0.56%,性能指标优于传统单速脱分装置。本研究可为半喂入联合收割机新型脱分装置的设计提供理论依据。     

大白菜种子收获分离清选装置设计与试验

针对大白菜种子机械化收获时滚筒脱出物各组分农艺形态差异大、物理特性复杂等问题，设计了一种由内流式圆筒筛（内置螺旋输送器）、横流吸杂风机等组成的分离清选装置。阐述了该装置的结构组成和工作原理，通过理论分析确定了其关键部件的结构与工作参数。选取圆筒筛转速、内螺旋输送器转速和横流风机转速为试验因素，以含杂率和损失率为性能指标，结合单因素试验结果，开展正交试验，采用综合评分法优化得到了装置最佳工作参数组合并进行了试验验证。结果表明：影响装置清选性能指标的试验因素由大到小为：横流风机转速、圆筒筛转速、内螺旋输送器转速，装置的最优参数组合为：圆筒筛转速70r/min、内螺旋输送器转速200r/min、横流风机转速700r/min。在该参数组合下进行了性能验证试验，试验结果为含杂率2.75%，损失率0.62%，满足行业相关标准要求。     

全喂入稻麦联合收获机复脱系统设计

横置轴流脱粒的履带式全喂入稻麦联合收获机籽粒含杂率高,从尾筛落下的杂余随籽粒进入粮箱是主要原因。通过测定单位时间所产生的杂余量及其构成,设计了以螺旋板齿式复脱器为核心的复脱系统,计算了整个系统的物料轴向速度和输送量,并对应用此复脱器的联合收获机进行了田间试验测定。结果表明：螺旋板齿式复脱系统能使占喂入量9%～10%的杂余顺畅地收集、输送、再脱粒、经二次清选后进入粮箱,使含杂率从7%下降到行业标准要求的2%以下。     

油菜联合收获机滚筒筛式复清装置设计与试验

针对油菜联合收获机脱粒分离作业后脱出物组分杂,籽粒细小不易分离,导致清选作业清洁率低、人工复清劳动强度大等问题,设计了一种挂接在粮箱上的模块化滚筒筛式复清装置。基于运动学与动力学分析了物料提升螺旋输送器和筛分装置的结构参数与运行参数范围;以滚筒筛式复清装置的损失率、清洁率及筛分效率为评价指标,以滚筒筛转速、筛网内助流螺旋叶片螺距和筛孔直径为影响因素,基于EDEM开展了三因素三水平正交试验,确定了最佳参数组合,并利用收获关键部件试验台开展了验证试验。仿真结果表明：当喂入量为0.6kg/s时,滚筒筛式复清装置的较优参数组合为筛孔直径5mm、滚筒筛转速105r/min、筛网内助流螺旋叶片螺距250mm,此时滚筒筛式复清装置损失率为0.92%、清洁率为98.96%、筛分效率为95.12%。台架验证试验表明,带有滚筒筛式复清装置的清选系统工作顺畅,在最佳参数组合条件下,滚筒筛式复清装置的损失率为0.96%、清洁率为98.67%、筛分效率为95.36%,对比未增加滚筒筛式复清装置前清洁率提升了4.38个百分点。研究可为油菜联合收获机清选装置结构改进和优化提供参考。     

纵轴流花生摘果系统喂入装置的设计与试验

为解决花生捡拾联合收获机摘果喂入过程中荚果易破碎、秧果易拥堵等问题,设计了一种用于花生捡拾联合收获机摘果系统的螺旋喂入装置。通过对花生植株喂入输送过程分析,确定了摘果滚筒螺旋喂入头、锥形套筒的设计参数。以挖掘条铺并经田间自然晾晒3天的花生植株为试验对象,以荚果破碎率为试验指标,以摘果滚筒转速、喂入量、喂入间隙为试验因素进行试验台试验。试验结果表明:当摘果滚筒转速483.962r/min、喂入量3.176kg/s、喂入间隙9.529mm时,破碎率达到最小值为0.228%。经田间试验验证,整机花生荚果破碎率≤1.2%,满足花生低损收获要求。研究可为我国花生捡拾联合收获机喂入及摘果系统的研究提供理论和实践依据。     

4LZ-2.1Z型双速双动水稻联合收割机设计与试验

为适应南方丘陵山区作业环境,解决全喂入联合收割机收获超级杂交稻时,易发生脱粒滚筒堵塞,脱不净、夹带损失与籽粒破碎损失之间矛盾,提高水稻机械化收获水平,研制4LZ-2.1Z型双速双动水稻联合收割机。对机具整体设计方案进行描述,并对可调节伸缩式割台、双速双动脱分装置和清选总成等进行设计,确定其关键结构参数。该装备采用高/低速脱粒滚筒、回转式凹板筛构成的双速双动脱分装置和全喂入收获方式,能够一次实现水稻扶禾、切割、喂入、脱粒、清选等功能,满足丘陵山区水稻收获要求。田间试验表明,该样机作业性能稳定,损失率、含杂率和破碎率分别为1.34%、0.40%和0.20%,各项性能指标均优于检测标准。     

油菜联合收获机切抛组合式纵轴流脱离装置设计与试验

针对传统油菜联合收获机链耙式输送器输送距离长、且易引起油菜高粗茎秆堵塞的问题,设计了一种切抛组合式纵轴流脱离装置,实现油菜的强制喂入、切断抛送、脱粒分离功能于一体,整机关键部件全部采用液压驱动,可保证其无级调速和运转平稳。通过对茎秆的运动学与动力学分析,确定了喂入辊、切碎滚筒和脱粒滚筒的结构参数与工作参数,以夹带损失率和功耗等为评价指标,开展了切碎滚筒转速、脱粒滚筒转速和脱粒间隙的正交试验。正交试验结果表明:较优参数组合为切碎滚筒转速450 r/min、脱粒滚筒转速450 r/min、脱粒间隙30 mm,此时夹带损失率为0. 415%,脱出物短茎秆质量分数为10. 43%,切碎滚筒和脱粒滚筒总功耗为4. 16 kW,排草口茎秆平均长度134. 8 mm,对应的旋风分离清选系统籽粒总损失率为6. 13%、清洁率为91. 97%。田间试验表明,切抛组合式纵轴流脱离装置能实现物料由割台至脱离装置的均匀连续输送和脱粒分离功能,可满足油菜联合收获机的作业要求。     

半喂入联合收获机回转式栅格凹板脱分装置设计与试验

针对半喂入联合收获机在收获高产水稻时容易发生脱粒滚筒堵塞、影响作业效率等问题,设计了可沿脱粒滚筒圆弧方向循环运转的回转式栅格凹板脱粒分离装置。对被脱物质点进行了受力分析,建立了回转式凹板的动力学微分方程;在自行设计的回转式栅格凹板脱分装置试验台上进行了二次旋转组合试验,建立了脱粒滚筒转速x1、回转栅格凹板线速度x2、夹持喂入链速度x3对损失率y1、破碎率y2、含杂率y3和脱分选功耗y4等工作性能指标的回归分析模型,并进行了多目标优化计算。结果表明:动态的回转栅格凹板可有效防止脱粒滚筒堵塞;最佳工作参数组合为x1=550 r/min,x2=1 m/s,x3=1.2 m/s,对应y1=2.14%、y2=0.2%、y3=0.6%。田间对比试验表明:具有回转式栅格凹板脱分装置的试验机收获高产稻时可全幅快速顺畅作业,工作效率比固定式栅格凹板的对比机提高30%以上。经法定机构检测,各项性能指标符合国家标准规定。     

水稻割前脱粒收获机器系统

介绍的机器系统包括自走式割前脱粒收获机和供田间运输粮袋与割晒已脱粒的稻草用的履带式自走底盘。在该收获机上用滚筒式脱粒装置对站立的水稻进行脱粒,并用气流吸运以减少脱粒损失、有扶禾器拨禾以利于收严重倒伏的作物。采用轴流滚筒和贯流风机进行复脱、分离和清选。     

小型梳穗收获机收获损失的分析与试验

小型梳穗收获机运用梳穗收获原理,一次完成田间站秆谷物梳脱、粒穗分离、复脱、清选和装袋等工序.梳穗收获中,谷物损失率是衡量小型梳穗收获机性能的重要指标.为此,对影响其损失率大小的因素进行了分析,进行了一系列室内外单因子性能试验和正交试验,找出了最佳的结构参数.     

寒地超级稻摘脱台设计参数的试验研究

为进一步改善寒地超级稻霜前收获摘脱台的性能，降低梳脱损失，通过对影响摘脱台工作性能的主要参数和结构特点的分析，在4ZTL-1800型气吸式割前摘脱稻麦联合收割机研究基础上，设计了一种具有可更换3种滚筒的摘脱台。以摘脱台的总损失为评价指标，对摘脱滚筒线速度、喂入速度、喂入口开度与喂入口风速进行了单因素和多因素正交试验。单因素试验表明：摘脱滚筒线速度、喂入速度和喂入口风速三因素对摘脱损失有显著影响。正交试验表明：最佳组合为滚筒线速度23 m/s，喂入速度1.1 m/s，喂入口开度120 mm，喂入口气流速度14 m/s，此技术条件下摘脱损失不大于1%。所设计的摘脱台满足超级稻收获要求，并为超级稻割前摘脱联合收割机摘脱台的设计提供依据。     

玉米种子脱粒过程高速摄影观察分析

为优化差速式玉米种子脱粒机脱粒系统的有关参数,进而降低玉米种子在脱粒过程中的损伤,采用高速摄影方法对单个玉米果穗喂入与脱粒过程进行了观察分析.分析结果表明:果穗在开始喂入阶段,籽粒破碎大;在脱粒起始阶段,果穗撞击强烈,越到后段,撞击越弱;果穗在正常脱粒情况下,脱下籽粒多,籽粒运动轨迹可近似为沿直辊与果穗接触点的切线方向;而果穗非正常脱粒情况下,脱下籽粒少,籽粒运动规律呈杂乱状态,没有一定飞行方向;螺旋辊的转速偏大造成果穗的非正常脱粒加大,果穗的非正常脱粒会影响果穗的脱粒质量和脱粒效率.     

小型摘穗收获机的研制

运用摘穗收获原理，研制了米麦套作地区小麦收获用的小型摘穗收获机，可一次完成田间站秆摘穗脱粒、粒穗分离、复脱、清选和装袋等工序。小型摘穗收获机与传统收获机相比。具有结构简单、工作可靠等特点。     

4QM-4.0型麻类青饲料联合收获机割台结构设计与试验

针对现有牧草收割机收割饲用苎麻作物时，割台输料不畅，搅龙易被麻类纤维缠绕的问题，设计一种专用收割机割台。该割台由往复式切割装置、拨禾轮、茎秆捡拾输送器及螺旋搅龙组成。根据饲用苎麻的田间生长特性及物料特点，开展收割机割台设计。通过理论计算与试验分析，确定割台各关键装置结构参数：拨禾轮的圆周半径为840 mm、切割器离拨禾轮轴高度为1 470 mm、拨禾轮转速27.9 r/min、升降行程为700 mm、往复式割刀曲柄转速为540 r/min、茎秆捡拾输送器拨齿轮滚筒半径为150 mm、转速为152.80 r/min，喂入搅龙直径为320 mm、转速为170 r/min。田间试验表明：该机收获损失率为3%，标准草长率为91%，作业小时生产率为0.25~0.35 hm2/h，割茬高度为150 mm。收割时，割台未出现堵料及纤维缠绕现象；收割后，苎麻割茬整齐，未发现作物茎秆基部存在明显撕裂现象。试验结果表明往复式切割器切割效果良好，整机工作性能稳定，该收割机割台能够满足对饲用苎麻作物的收割要求。     

草谷比对多滚筒脱粒分离装置性能影响的试验研究

为研究不同草谷比的水稻对多滚筒联合收获机脱粒分离装置的功耗、脱粒损失率及杂余含量的影响,在多滚筒脱粒分离装置试验台上采用切轴流滚筒与双横轴流滚筒组合式3滚筒脱粒分离装置（简称切轴轴3滚筒脱粒分离装置）,在相同结构参数和工作参数下对喂入不同草谷比的水稻（即不同茎秆长度的水稻）进行脱粒分离性能对比试验。试验结果表明：喂入茎秆长度越短的水稻（即草谷比越小）。脱粒滚筒功耗和脱出物杂余含量越低,但脱粒损失率越高,在保证脱粒损失率≤0．6％并尽可能降低多滚筒脱粒分离装置功耗和杂余含量的情况下选取最佳喂入水稻长度为675mm,当喂入量为4．5kg／s且喂入水稻长度为675mm时．切轴轴3滚筒脱粒分离装置的总功耗为22．47kW,脱粒损失率为0．587％,脱出物杂余含量为6．92％。     

螺旋锥体离心式排肥器扰动防堵机理分析与试验

针对传统排肥器因肥料架空结拱堵塞而影响排肥性能的问题，通过构建螺旋锥体离心式排肥器排肥过程颗粒化肥的运动模型及扰动破拱防堵机理分析，阐明了螺旋扰动叶片破拱防堵作用机理。采用EDEM离散元软件，进行了有、无螺旋扰动杯的排肥器排肥过程仿真对比分析，螺旋叶片能够为肥箱出肥口与排肥器连接处及扰动杯内的颗粒化肥提供卷携扰动作用，同时可增大颗粒化肥下移速度，防止肥料架空结拱堵塞。高速摄像试验表明：肥箱出肥口与有螺旋扰动杯排肥器连接处的颗粒化肥做与弧形锥体圆盘转速相同方向的向下运动，颗粒化肥运动流畅，无断层下落问题；无螺旋扰动杯排肥器与肥箱出肥口连接处的颗粒化肥做缓慢的向下运动，且运动过程中出现了颗粒化肥断续下落问题。台架试验表明：有螺旋扰动杯的排肥器排肥频率稳定性系数在96%以上，排肥量稳定性变异系数不超过5.57%，满足施肥质量要求，明显优于无螺旋扰动杯的排肥器。     

6P-400型荞麦脱皮机设计与试验

针对荞麦脱皮机脱皮率低、整仁率低等问题,设计了一种卧式滚筒荞麦脱皮装置。采用柔性脱皮元件,与滚筒间形成大间隙配合,来实现对荞麦籽粒的撞击、揉搓和挤压作用,完成脱皮过程。在对甜荞籽粒结构参数和破皮压力进行测试的基础上,分析了该装置的脱皮过程及机理。以转速和喂入量为试验因素,荞麦籽粒脱皮率、半仁率和整仁率为试验指标,完成单因素试验和正交试验。单因素试验表明:转速1 200 ~1 300 r/min时,脱皮率达到80%以上;喂入量0.09~0.11 kg/s时,半仁率和整仁率分别为45%和15%。运用Design-expert 8.0软件对正交试验进行数据处理和响应面分析,确定最优参数为转速1 200 r/min、喂入量0.09 kg/s。对最优参数重复3次验证试验,结果取平均值得到脱皮率82.5%、半仁率50.8%、整仁率16.3%,误差较小,模型预测可靠。