玉米联合收获机贯流风阶梯式振动筛设计与试验

为降低筛分作业后籽粒损失率,同时保证籽粒清洁率,分析了玉米脱出物在气流场中运动状态,基于贝壳筛设计阶梯式筛体,并通过籽粒碰撞理论设计阶梯缓冲带,使籽粒在阶梯暂时"滞留",减轻杂余对籽粒夹带作用。在筛面振幅19 mm条件下,采用CFD-DEM耦合仿真方法,以入风口气流速度、气流角、阶梯高度和筛面振动频率为试验因素,玉米籽粒清洁率和损失率为试验指标,进行二次正交旋转组合试验。通过响应曲面方法对试验结果进行分析,利用软件对回归数学模型进行优化。结果表明:当气流速度、气流角、阶梯高度和振动频率分别为16 m/s、25°、8.36 mm和4.45 Hz时,籽粒损失率和清洁率分别为1.69%和98.8%,通过贯流风阶梯式振动筛台架试验验证了结果的准确性。通过对比试验得到,阶梯式贝壳筛作业后籽粒损失率降低为2.12%,清洁率提高到99.16%,清选性能得到提高。     

高含水率玉米橡胶复合钉齿制备与脱粒性能试验

为降低高含水率果穗脱粒过程中的籽粒破碎率和未脱净率，以满足玉米籽粒直收技术对脱粒装置要求，改进设计了橡胶层与碳钢层复合结构的脱粒钉齿，自制丁腈橡胶、天然橡胶和三元乙丙橡胶作为复合钉齿的外层结构材料，并完成复合钉齿加工。采用台架试验方法研究不同外层材料的复合钉齿对玉米果穗脱粒性能（籽粒破碎率和未脱净率）和自身抗磨损性能（破损损失质量和表层组织磨损）的影响，脱粒试验表明：籽粒含水率范围为29.7%~30.5%、果穗喂入量为8~12kg/s时，丁腈橡胶、天然橡胶及三元乙丙橡胶复合钉齿和传统碳钢钉齿籽粒破碎率分别为4.85%~7.27%、3.77%~6.23%、2.92%~4.88%和6.90%~10.35%，未脱净率分别为0.41%~0.82%、0.35%~0.78%、0.30%~0.69%和0.24%~0.59%。磨损试验表明：由表层组织宏观磨损可见，丁腈橡胶层沟壑痕迹明显，且磨损破坏严重，三元乙丙橡胶层凹坑数量远少于天然橡胶层，两者均未导致破损失效；由SEM表层微观形貌可知，丁腈橡胶层裂纹缺陷数量最多，且组织不连续，天然橡胶层孔洞削弱组织间结合力，且易疲劳失效，三元乙丙橡胶层大部分组织相对完整连续，且具有较强抵抗外力作用。结果表明：在籽粒高含水率时，橡胶复合钉齿能显著提高玉米果穗脱粒性能，其中三元乙丙橡胶复合钉齿的脱粒与自身抗磨损的综合性能最佳，较传统碳钢钉齿籽粒破碎率降低了52.85%~57.68%，未脱净率与传统碳钢钉齿相近，能够满足玉米籽粒收获机脱粒质量评价技术规范要求。     

密植棉秆对行铲拔铺放机设计与试验

为实现机采棉密植棉秆机械化对行、低耗收获目标，融合机采棉宽窄行密植种植农艺要求，基于对行低耗铲切方法和反向推拔作用原理，设计了一种密植棉秆对行铲拔铺放机。简述了整机结构和工作原理，结合相关作业性能要求，通过分析计算确定了对行铲切装置、铲切调节装置和齿型推拔辊的结构参数，并完成了关键部件的工作参数分析，确定对行铲切装置最小铲倾角为5°、铲切调节装置铲倾角调节范围为5.00°~8.95°、齿型推拔辊转速取值范围为97.66~391.16r/min。田间试验表明，该机可实现压、铲、拔、铺放棉秆等多项作业，且具有分离泥土的功能；根据试验田密植棉秆根系扎根深度，调整机组使对行铲切装置铲切深度约为11.5cm，此时对应铲倾角约为7.1°，齿型推拔辊旋转半径为245mm；当机组作业速度为2.76~3.39km/h、齿型推拔辊转速为156~174r/min时，该机拔净率为90.87%~91.42%，生产率为0.63~0.77hm2/h，机组作业性能稳定，满足密植棉秆对行整秆铲拔作业要求。     

三移动两转动振动筛驱动机构优化与试验

为提高玉米脱出物在振动筛上的筛分效率,基于传统的平面往复振动筛,设计了一种玉米清选振动筛驱动机构,可使筛面实现3个移动2个转动;为深入研究其运动规律和筛分性能,用封闭矢量多边形法推导了筛面上任意一点的位移方程;以筛面后端振幅最小为目标,应用Isight软件优化各驱动杆件的长度,使筛面后端的振幅达到最小值15.4 mm;利用Matlab数值模拟确定筛面运动为非简谐周期运动。为确定驱动机构主轴转速和玉米脱出物喂入量对振动筛性能的影响,通过试验比较玉米籽粒在该机构筛面与平面往复振动筛面上的透筛率,试验结果表明,当玉米脱出物的喂入量为6 kg/s时,该机构主轴的最佳转速为260 r/min,玉米籽粒在该机构筛面上的透筛率比其在平面往复振动筛上的透筛率提高了5.75%,节省功耗16.1%。     

玉米收获机清选装置内杂余抛送器设计与试验

为满足不断提高的玉米产量对玉米收获机清选能力的要求,提高筛面利用率、籽粒清洁率,降低籽粒损失率,运用理论分析设计了一种能够在清选筛上部空间实现籽粒与杂余在竖直方向上分层、水平方向上分散的杂余抛送器。在竖直方向上,采用CFD-DEM耦合方法对玉米脱出物在杂余抛送器作用下的分层现象进行数值模拟。选取杂余抛送器的周向拨指数量、拨指回转半径、轴向相邻指间距、拨辊旋转角速度为试验因素,以水平方向上杂余被抛送水平位移、籽粒与杂余被抛送水平重叠位移为性能指标,设计四因素五水平中心组合试验。通过响应曲面方法对试验结果进行分析,并利用Design-Expert对回归数学模型进行多目标优化。结果表明:各因素对杂余被抛送水平位移影响由强到弱顺序为:周向拨指数量、拨辊旋转角速度、轴向相邻指间距、拨指回转半径;各因素对籽粒与杂余被抛送水平重叠位移影响由强到弱顺序为:周向拨指数量、轴向相邻指间距、拨辊旋转角速度、拨指回转半径。杂余抛送器优化参数为:周向拨指数量8个,拨指回转半径80. 18 mm,轴向相邻指间距12. 44 mm,拨辊旋转角速度15. 41 rad/s。在清选装置入口风速为12. 8 m/s、入口方向角为25°条件下,清选装置入口玉米脱出物量为5～7 kg/s时,增设杂余抛送器的清选装置籽粒清洁率均值为97. 20%～98. 74%,籽粒损失率均值为1. 65%～1. 82%,满足玉米收获机清选装置在玉米脱出物大喂入量下的清选国家标准要求。     

玉米联合收获机贯流风阶梯式振动筛设计与试验

为降低筛分作业后籽粒损失率,同时保证籽粒一定清洁率,分析了玉米脱出物在气流场中运动状态,基于贝壳筛设计阶梯式筛体,并通过籽粒碰撞理论设计阶梯缓冲带,使籽粒在阶梯暂时“滞留”,减少杂余对籽粒夹带作用。在筛面振幅19 mm的条件下,采用CFD-DEM耦合仿真方法,以入风口气流速度、气流角度、阶梯高度和筛面振动频率为试验因素,玉米籽粒清洁率和损失率为试验指标,进行二次正交旋转组合试验。通过响应曲面方法对试验结果分析,利用软件对回归数学模型进行优化。结果表明:当气流速度、气流角度、阶梯高度和振动频率分别为16 m/s、25°、8.36 mm和4.45 Hz时,籽粒损失率和清洁率分别为1.69%和98.8%,均满足玉米籽粒联合收获机性能要求,进行贯流风阶梯式振动筛台架试验验证了结果准确性。通过对比试验得到,相比于平面贝壳筛,阶梯式贝壳筛作业后籽粒损失率降低为2.12%,清洁率提高到99.16%,清选性能得到提高。     

振动筛不同运动形式对颗粒群筛分的影响

为研究不同运动形式振动筛的筛分性能,对平面往复、三移动一摆动、三移动两转动振动筛筛面上颗粒的分散程度进行分析和试验。基于颗粒非线性跳动理论,利用Matlab软件模拟得出颗粒在不同运动形式筛面上的运动状态;以分散度为试验指标,利用高速摄像机对玉米颗粒在3种振动平板上的运动进行跟踪。颗粒在振动平板上的运动规律证明了颗粒非线性跳动理论分析结果的正确性,随着振动筛主轴转速逐渐增大,颗粒群在3种振动平板上的分散度均呈现先增大、后减小的变化规律。在振动筛主轴最优转速下,玉米颗粒群在三移动一摆动、三移动两转动振动筛筛面上的综合分散度分别为38. 96 mm和40. 73 mm,较平面往复振动筛分别提高了14. 39%和19. 58%。以筛分效率为试验指标,利用3种振动筛筛面进行物料筛分试验,物料筛分试验结果表明,颗粒群在3种振动筛上的筛分效率由高到低依次为:三移动两转动振动筛、三移动一摆动振动筛、平面往复振动筛。物料筛分试验结果证明了用振动平板对颗粒群分散度进行研究的可行性,同时验证了平板试验结果的正确性。     

玉米机械化收获技术研究进展分析

玉米机械化收获技术是玉米产业转变发展方式、提质增效、增强国际市场竞争力的重要途径之一,也是玉米全程机械化的研究重点和难点。当前我国玉米收获正处于由机械化摘穗收获方式向籽粒直收转变、收获装备转型升级的关键阶段。本文从机械化果穗收获和机械化籽粒直收两方面分析了国内外收获技术与装备研究现状和发展动态,分析了自动对行、割台高度自动调节、产量与水分检测技术和脱粒参数自动控制等智能化收获技术的研究进展,提出了建立标准化、机械化检测方法与技术手段,兼顾不同需求发展高性能、高效率、高可靠性农业装备,提升装备智能化水平的发展思路。     

提高小麦光能利用效率机理的研究进展

农作物产量依赖于生物量和收获指数，过去作物产量的增加主要得益于收获指数的增加而生物量增加很小，进一步提升作物产量在很大程度上依赖于生物量的提高，而光能利用效率是提高作物生物量的瓶颈。小麦（Triticum aestivum L.）是一种在全世界广泛种植的谷类作物，可为全世界人口提供约20.0%的能量，阐明小麦光能利用效率变化的内在机理与外在因素，对提高作物资源利用效率和生产力有重要意义。本文对光能利用效率的定义、主要过程、小麦的光能利用特性和内外影响因素进行综述，表明提高光能利用效率具有较大的潜力；论述了外部因素，即光、水分、养分和耕作制度等对小麦光能利用效率的影响，主要表现为在单株尺度上主要由光合作用等内部因素控制，而在田间尺度则由温度、降水、耕作栽培方式等非生物因素控制。进一步分析了目前存在的问题以及在气候变化背景下小麦的适应机制，旨在为提升小麦光能利用效率提供理论依据。未来光能利用效率的研究可利用高通量表型观测技术，与分子标记结合，设计在目标环境下的具有高光能利用效率的理想株型，为培育高产高效小麦品种提供科学依据。