油菜收割机脱粒分离装置的试验研究

目前的油菜联合收割机都是利用原有的稻麦联合收割机进行改进而来,存在损失率高和脱粒不净等问题.为此,分析了影响物料脱粒分离工作性能的影响因素,并选取试验研究因子,将其按照正交试验原则进行油菜脱粒分离装置的设计.对由不同脱粒分离部件组合的脱粒分离装置进行了对比试验,得出了最佳工作参数,优选出最佳脱粒分离装置,为油菜联合收割机脱粒分离系统的研究提供了理论依据.     

Spatial distribution of Lolium rigidum seedlings following seed dispersal by combine harvesters

This paper considers the relationships between the dispersal of seeds and the distribution pattern of an annual weed. A comparative study of seed dispersal by combine harvesters, with and without a straw chopper attached, was established using Lolium rigidum, a common weed in Mediterranean cereal crops. Seed dispersal distance was quantified and the relationships between dispersal and fine‐scale seedling distribution evaluated. Primary dispersal of L. rigidum seeds occurs in a very limited space around the parent plants, but the density of seed is low because most seeds do not fall from spikes spontaneously. In contrast, many seeds are spread by combine harvesters. In this study the maximum dispersal exceeded 18 m from established stands in cereal fields, although the modal distance was close to the origin. In addition, the action of the combine harvesters tended to accumulate L. rigidum seeds predominantly under the straw swath, with some lateral movement. This action could explain the fine‐scale banded pattern of L. rigidum in cereal fields. Although the treatment of straw by the standard and straw chopper combines differed, the resultant seed distribution showed few differences.     

胡萝卜联合收获机单圆盘对顶切割装置设计与试验

针对胡萝卜联合收获过程中对顶切割装置作业后胡萝卜损伤率高、切净率低等问题,设计了一种单圆盘对顶切割装置,并阐述了其主要结构及工作原理。在统计分析胡萝卜基本物理特性的基础上,通过理论计算确定了斜拉式导向齐平对顶机构的两对齐基板间距、拉齐区长度和对齐基板斜边角度等主要结构参数,达到胡萝卜茎叶精准拉齐的目的。以螳螂前肢胫节曲线为原型,将拟合优化后的曲线形状应用至圆盘动割刀和直割刀刃口上,构建切割机构-胡萝卜茎叶力学模型,分析其满足胡萝卜被高效切断的条件。对圆盘割刀进行运动学分析,建立圆盘割刀前进方向的运动学模型,确定影响装置工作性能的因素为胡萝卜输送速度和圆盘割刀转速。以胡萝卜收获机夹持输送皮带轮转速(胡萝卜输送速度)和圆盘割刀转速为试验因素,以胡萝卜根茎损伤率、茎叶切净率、切割平整度为试验指标,进行了二因素五水平二次正交旋转组合试验,通过对试验结果进行分析优化,确定最佳参数组合。结果表明,当胡萝卜收获机夹持输送皮带轮转速为113 r/min、圆盘割刀转速为156 r/min时,对顶切割装置性能最优,此时胡萝卜损伤率均值为0.53%、切净率均值为95.41%、平整度均值为94.10%。对优化结果进行田间试验验证,验证结果与优化结果基本一致,作业过程中装置工作平稳。     

基于SDAE-BP的联合收割机作业故障监测

为了解决联合收割机作业故障的非线性特征信号难以提取的问题,该研究提出了一种基于堆叠去噪自动编码器(Stack Denoising Auto Encoder, SDAE)和BP神经网络(Back Propagation,BP)融合的联合收割机作业故障监测及诊断的方法(SDAE-BP)。以转速传感器采集联合收割机脱粒滚筒转速、籽粒搅龙转速、喂入搅龙转速、杂余搅龙转速、风机转速、输送链耙转速、割刀频率以及逐稿器振动频率,并将采集的数据集作为系统的输入。利用SDAE提取输入信号的深层次特征,并由BP神经网络辨识收割机作业状态,实现联合收割机故障监测。在SDAE-BP模型训练过程中,去噪自动编码器(Denoising Auto Encode, DAE)依次经带有不同分布中心噪声的原始数据进行训练,然后将其堆叠,并通过误差反向传播算法对模型参数进行优化,以提升模型识别故障性能和泛化能力。试验结果表明,对于2018年联合收割机田间试验数据,模型的故障诊断准确率达到99.00%,与SDAE和BP神经网络相比,分别提高了1.5和4.5个百分点。将SDAE-BP故障诊断模型用2019年的试验数据进行更新,并用2018年和2019年试验数据进行测试,结果表明,更新后的模型对2018年试验数据的故障识别准确率为99.25%,对2019年试验数据的故障识别准确率为98.74%,更新后模型在2019试验数据集上的故障识别准确率较未更新模型提高了6.52个百分点。该文所建模型能够准确识别联合收割机的故障类型,且具有较好的鲁棒性,对旋转型机械故障监测及预警具有参考价值。     

基于鲁棒反馈线性化的联合收获机割台高度控制策略

谷物联合收获机割台高度控制非常重要，有效的割台高度控制有助于提高喂入量的稳定性、降低整机各环节的负荷波动。本文提出一种基于鲁棒反馈线性化的割台高度控制策略，该方法可以使割台跟随地面起伏进行俯仰控制调节。首先，基于割台结构和动力学分析建立系统数学模型，选取正弦角度的近似约简条件，将多变量的复杂非线性系统线性转换为典型的非线性系统；通过分析传统的反馈线性化控制研究可控仿射的模型构建方法，在集成鲁棒优化设计控制器基础上，提出鲁棒反馈线性化（Robust feedback linearization，RFL），通过构建灵敏度方程、选取增益来稳定系统；选取液压控制机构，根据控制液压输出的电流参数设计为基于鲁棒反馈线性化控制系统的控制器。将传统的PID控制和本文提出的鲁棒反馈线性化控制进行对比实验，结果表明，在不同行驶速度、地形正弦振幅和地形周期条件下，鲁棒反馈线性化控制下的高度误差均小于传统的PID控制；以3种不同行驶速度在同一起伏地面上行进，鲁棒反馈线性化控制下的高度误差受行驶速度增加的影响小于传统的PID控制。     

稻麦联合收获机分段式脱粒装置设计与优化

针对纵轴流联合收获机在收获稻麦时出现的脱粒不彻底、分离不完全等问题,该研究设计了一种分段式纵轴流脱粒分离装置。该装置主要由锥形脱粒滚筒、脱粒强度可调式凹板筛、360°分离式凹板筛、作业参数电控调节系统等构成。通过单因素试验,分别获得了脱粒强度可调式凹板筛的开关板针对小麦和水稻脱粒的最佳开关状态。为寻求装置作业参数对脱粒效果的影响规律及最优参数组合,进行了多目标优化试验。以滚筒转速、导流板角度、凹板筛脱粒间隙、凹板筛分离间隙及喂入量作为影响因素,以破碎率、损失率、脱出物含杂率为试验指标,建立了破碎率、损失率、脱出物含杂率的数学模型。试验结果表明:各因素对破碎率影响的显著性大小顺序为滚筒转速、凹板筛脱粒间隙、导流板角度、喂入量、凹板筛分离间隙;对脱出物含杂率影响的显著性大小顺序为滚筒转速、导流板角度、凹板筛脱粒间隙、喂入量、凹板筛分离间隙;对损失率影响的显著性大小顺序为滚筒转速、导流板角度、凹板筛脱粒间隙、喂入量、凹板筛分离间隙。通过多目标参数优化分析,确定装置进行小麦脱粒的最优作业参数组合为脱粒滚筒转速905 r/min、导流板角度69°、凹板筛脱粒间隙18 mm、凹板筛分离间隙19 mm、喂入量4 kg/s。在该参数组合条件下进行了田间验证试验,结果表明,与常规纵轴流脱粒装置相比,整机作业破碎率由1.46%降为1.00%,含杂率由1.85%降为1.43%,损失率由1.72%降为1.20%,各指标实测值与模型优化值的相对误差均小于5%,满足国家相关标准要求。该装置有效解决了破碎率高、脱粒不干净、分离不彻底的问题,研究结果可为纵轴流联合收获机脱粒装置的结构改进和作业参数优化提供参考和依据。     

基于视景仿真技术的联合收割机牵引及加载性能研究

随着农业机械化的不断发展,联合收割机的应用越来越普遍,大大地提高了农业生产效率。然而,在联合收割机使用中还存在一些驾驶员视域不开阔、可视环境差等不安全因素。针对这些问题,本文引入了视景仿真技术概念,通过构建基于视景仿真技术的联合收割机牵引及加载性能模型,对联合收割机的牵引及加载性能进行仿真分析。结果显示,将视景仿真技术应用与联合收割机,方便了驾驶员及时掌握实地信息,提高了牵引性能和加载性能,降低了驾驶危险系数。     

梳脱式联合收割机脱粒与输送装置模糊控制系统

建立了梳脱式联合收割机脱粒与输送装置的动力学模型，应用Fuzzytoo1box设计了模糊控制器。当作物属性变化等因素而引起该装置的工作负荷发生较大变化时，模糊控制器能够对机组前进速度傲出相应的调整，使被控量迅速恢复到设定值附近，且能保持稳定，有利于发挥机器的最大的工作潜能，提高机器的可靠性，降低机器故障率。     

小型大豆联合收获机开发前景

从分析黑龙江省小型大豆收割机开发现状入手，阐述了当前小型大豆收获机开发中存在的问题，分析了小型大豆收获机械化的发展前景。     

走系统工程之路加快玉米联合收获发展步伐

对玉米联合收获机推广应用较多的山东、山西及河北等省的玉米联合收获机试验情况进行了研究分析．其结果表明，影响玉米联合收获机推广的诸多因素中，最为关键的因素就是行距的适应性问题。为此，结合小麦联合收获机推广经验，指出了加快玉米联合收获机推广应用速度的关键是实现玉米生产过程机械化，而在小麦玉米一年两熟地区则要从小麦的种植规格入手，即实现小麦玉米全过程的机械化；并将系统工程的方法运用于种植收获的全过程，真正实现优质与高效的现代化农业生产。