小型轴流滚筒结构及工作参数优化试验

解决动力偏低是小动力拖拉机配套联收机的关键问题,为寻求降低脱粒、分离部件功耗的途径,本研究设计了专用试验台架,用正交试验法,就脱粒滚筒的结构、工作参数优化等问题,进行了两年的室内试验。结果表明,当喂入量在0.75kg/s时,脱粒、清选全部功耗可控制在4.4kW以下。文中对根据试验结果研制的飞龙-0.75联收机的功耗、性能、田间实测情况也作了简要介绍。     

基于单目视觉的谷物联合收获机产量测量方法

为准确获取农田中作物产量信息,以联合收获机刮板式升运器为研究对象,提出了一种基于单目视觉的联合收获机产量测量方法。首先,根据真实的升运器内部谷堆图像,提出了一种更加精确的刮板上谷物堆积模型。然后,基于视觉测量和图像处理技术,开发了一种谷堆体积测量方法。在辅助光源照射下,通过工业相机采集升运器内刮板和谷堆的侧面图像。采用邻域微分法提取图像感兴趣区域,再利用Otsu法和形态学处理方法从背景中准确分割出谷堆。根据相机成像模型,计算谷堆在世界坐标系中的实际侧面积,并通过谷堆几何模型得到谷物的体积。最后,将每个刮板上的谷堆体积累加求取产量。为验证所提方法的有效性,搭建了基于单目视觉的谷物测产系统,并在升运器试验台上开展了试验验证。试验结果表明,在不同的升运器转速工况下,所提方法测量的相对误差为-4.08%~3.41%,能够满足联合收获机产量测量精度要求。     

联合收获机知识组织与知识库系统研究

针对联合收获机知识缺乏系统化组织与分类、难以在设计时高效获取并应用的问题,应用装备谱系及谱系拓扑图形式对联合收获机知识进行层次化组织;按照联合收获机智能化设计实际应用需求,对知识库系统功能模块进行架构分析;分析了农机装备设计知识的表现形式,综合利用产生式规则和框架表示的混合表示方法对设计过程进行分析和表达,建立了设计体系。以Visual Studio 2015平台为开发工具,在.Net环境下,应用ADO.Net技术、CATIA二次开发技术及SQL Server数据库,将联合收获机设计知识、参数化模型等数字化资源融和,进行组织管理,构建了联合收获机知识库系统。通过人机交互的方式,将知识表达形成的设计体系系统化,应用模糊查询方法、推理机和ADO.Net技术实现系统中知识的查询、推理及编辑功能,并将知识推送的结果传递给关联的参数化模型驱动,在不同需求下快速构建模型,实现了知识的高效获取与应用,提高了设计效率,为联合收获机零部件设计提供了一种通用方法。系统测试表明,该系统具有可行性和有效性,适用于联合收获机系列产品的开发。     

联合收获机喂入量模糊控制系统研究

【目的】设计喂入量模糊控制系统,为提高联合收获机收获效益提供支撑。【方法】采用油压力传感器检测喂入量,根据滚筒扭矩与行走速度之间的关系,建立喂入量模型。设计模糊控制器并在MATLAB下进行仿真,利用PLC建立模糊控制系统,通过电控静液压系统控制行走速度来调整喂入量,并以新疆-3稻麦联合收获机为试验机型,进行喂入量自动控制田间试验。【结果】基于模糊控制系统调整后的联合收获机损失率小于1.2%,破碎率小于1.0%,损失率和破碎率均与经验丰富的驾驶员手动控制结果基本持平,符合国标要求。在作物密度不均匀的区域进行试验,指令喂入量取2kg/s时计算平均喂入量为2.04kg/s;指令喂入量取3kg/s时计算平均喂入量为3.08kg/s,喂入量能稳定控制在±10%的范围以内。【结论】联合收获机喂入量模糊控制系统稳定可靠,能提高收获效益。     

水稻联合收割机收获紫云英种子的应用效果研究

为了研究水稻联合收割机收获紫云英种子的应用效果,对比分析了机械收种和人工收种两种方法的种子产量、劳动效率、收割成本和经济效益。结果表明,与传统人工收种方法相比,机械收种降低了紫云英种子的损失率,比人工收种产量增加了92.7 kg/hm2,增幅为16.3%;提高了劳动效率,一台收割机一天收获的紫云英种子数量相当于18~20人一天的收种量;节约了紫云英留种生产的劳动成本,提高了紫云英种子生产的经济效益,采用机械收获紫云英种子比人工收种直接降低劳动成本2 175~3 000元/hm2,增加经济收入3 307~4 099元/hm2。该技术的推广应用对缓解南方稻区紫云英种子的短缺问题以及加快紫云英绿肥作物的发展具有重要的作用。     

履带式丘陵山地胡麻联合收割机设计与试验

针对丘陵山区地块面积小、道路狭窄,大型联合收割机运输难、进地难、转场难、操作难等现状,解决胡麻茎秆易缠绕、易堵塞、难喂入等问题,该研究设计了一种履带式丘陵山地胡麻联合收割机。该机采用防缠绕低损割台、纹杆+杆齿组合式小锥度横轴流脱粒滚筒、组合式窄栅格凹板等结构,可实现胡麻茎秆的防缠绕快速喂入、分段式脱粒与分离、清选等作业。试验结果表明:胡麻籽粒含水率为5.42%时,脱净率为98.76%、含杂率3.61%、破损率0.18%、割台损失率1.07%、夹带损失率0.25%,清选损失率0.81%、飞溅损失率0.26%、总损失率2.36%。作业期间整机运行平稳,作业指标符合胡麻机械化收获标准,满足胡麻机械化收获要求,可以作为丘陵山地胡麻联合收割机使用。     

紫云英联合收获物料分离清选机设计与试验

针对紫云英联合收获物料组分构成复杂及其小差异混杂特性,使其在分离清选作业过程中存在高含杂、多损失等问题,提出“先筛分、再气流清”的作业模式,设计了紫云英联合收获物料分离清选机,并对喂料斗出口处料层厚度调节机构、筛分装置、集杂除尘装置等关键部件进行了设计选型与参数计算。基于DEM-CFD耦合数值模拟方法,确定了物料层调节厚度、筛分装置驱振振幅和吸杂管道风量调节手柄挡位等主要影响因素合理的取值范围,运用Minitab进行正交试验设计,以籽粒清洁率和夹带总损失率为响应值,得到影响紫云英联合收获物料分离清选机作业质量的最优因素参数组合：物料层调节厚度为16.8mm、筛分装置驱振振幅为35mm、吸杂管道风量调节手柄在挡位5,此时,籽粒清洁率均值为98.07%,夹带总损失率均值为2.96%,试验结果满足设计要求。     

油菜籽联合收获机作业效果综合测评

我国油菜机收损失率过高,一个重要原因是在实际生产中大多用谷物联合收割机兼收油菜,收获损失难以精准把控,割台损失率、脱粒清选损失率、破碎率都过高,总损失率难以达到行业标准要求,亟待对专用油菜籽联合收获机实际作业性能进行科学准确评价,加大专用油菜籽联合收获机推广应用力度。为此,农业农村部农业机械化总站组织对国内主流的3款专用油菜籽联合收获机开展了包括作业性能和经济性能在内的作业效果综合测评。结果显示,3款机具的含杂率、破碎率、总损失率等作业性能指标均达到行业标准要求,满足生产需要,充分说明油菜籽专用联合收获机的作业性能比兼用收获机更为可靠;3款机具的作业效率均是人工收割油菜的100倍以上,包括人工、机具折旧、燃油在内的作业总成本只有人工的1/10,经济效果显著。通过结果分析,提出以收定种、耕种收一体推进油菜机收,大力发展高效低损油菜收获机具装备,加大机手培训指导减少机收损失等措施建议。     

马铃薯联合收获机环形减损集薯升运装置设计与试验

针对现有马铃薯联合收获机升运输送行程长而导致伤薯率高、破皮率高、机具结构不紧凑等问题,结合北方马铃薯主产区收获模式,设计了一款适用于马铃薯升运作业的环形减损集薯升运装置。在阐述总体结构及工作原理基础上,结合马铃薯运动学模型和碰撞特性分析,得到影响升运效率和薯块损伤的主要因素,通过DEM-MBD耦合构建薯块和装置模型,得到最优参数组合：升运挡板高度为199.21 mm、升运挡板与升运输送带间夹角为75.86°、相邻两升运挡板间距为240.35 mm。台架试验表明：上料量为24 t/h,升运输送带运行速度为0.8、1.0、1.2 m/s时,电子马铃薯采集的碰撞加速度峰值平均值为636.63、593.29、685.63 m/s²,破皮率为1.13%、1.06%、1.21%,碰撞加速度峰值均小于马铃薯临界损伤阈值。田间试验表明：作业速度为0.6、0.7、0.8 m/s时,伤薯率为0.94%、1.06%、1.12%,破皮率为1.09%、1.21%、1.33%,环形减损集薯升运装置运行正常,未出现薯块掉落等现象,各部件配合协调,满足装袋型马铃薯联合收获机高效稳定的作业要求。     

谷物流量传感器试验台的设计与试验

为了配合切纵流谷物联合收割机大喂入量流量监测系统的开发,该文根据测产需要,研制了一种谷物流量传感器标定试验台。试验台采用刮板式升运器结构,升运器倾角70°～90°。谷物由入粮箱喂入后,通过对插板的调节,可控制试验过程中不同谷物流量大小。基于图像化编程语言LabVIEW,采用NI(national instrument)数据采集卡,建立了一个多通道数据采集系统,可实现喂入粮箱的质量信号、振动信号及谷物流量信号波形和数值的实时显示、存储和分析。室内标定试验结果表明,在没有外力影响的情况下,喂入量的大小对测产精度的影响较大,尤其小流量时,测产误差达到6.55%。系统动态质量平均误差为4.02%,测产平均误差为4.24%,基本满足大喂入量流量监测系统的需要。本试验台研制为谷物流量传感器提供了一个开发平台。