4 YZPDK-4玉米收获秸秆打捆一体机的设计和试验

针对目前我国玉米秸秆回收利用率不断增长的实际需求和穗茎兼收型玉米收获机有效供给相对不足等问题,研制了一种玉米收获秸秆打捆一体机,前割台进行玉米果穗收获,中部通过甩刀式秸秆切碎装置对秸秆进行切碎收获和打捆装置打捆,使机器同时进行玉米果穗收获与秸秆打捆收获。为此,对整机机构及关键部件进行了理论分析,确定了整机结构参数;以机具前进速度、粉碎刀辊转速、打捆装置输入转速作为试验因素对草捆密度进行三因素三水平二次回归正交试验;通过Design-Expert 8. 0. 6数据分析软件,建立各因素与指标的响应面数学模型,分析了各因素与评价指标之间的关系,并对影响因素进行了综合优化。试验结果表明:各因素对草捆密度均有显著影响,影响主次顺序为粉碎刀辊转速机具前进速度打捆装置输入转速;各试验因素最优参数组合:机具前进速度为0. 53m/s,粉碎刀辊转速为1 747r/min,打捆装置输入转速为711r/min,对应的草捆密度为180. 676kg/m~3。根据该试验参数组合,进行田间试验验证,得到评价指标与理论优化值相差0. 876kg/m~3,相对误差为0. 48%,优化预测模型可靠。该研究实现了玉米果穗收获和秸秆打捆一体化,为穗茎兼收型玉米收获机提出了新的思路,可为畜牧业饲料收集提供新的途径。     

玉米根茬挖切装置功耗影响因素试验研究

针对秸秆还田机对根茬处理效果较差、功率损耗较大等问题,提出了一种安装在玉米秸秆还田机上的玉米根茬挖切装置。以刀轴转速、台车前进速度、挖茬深度为因素,挖茬功耗为指标,运用二次回归正交旋转试验方法安排试验,建立了挖茬功耗与各影响因素之间的回归数学模型。通过Design-Expert 8.0软件对试验参数进行优化,确定刀轴转速640r/min,台车前进速度1.2m/s,挖茬深度31mm为最佳参数组合,此时玉米根茬挖切装置的挖茬功耗为615W,表明该组合下试验误差较小。同时,对刀轴转速做了单因素试验,用Origin 8.0进行数据拟合并绘图,计算显示:固定挖茬深度为31mm、台车前进速度为1.2m/s条件下,完成根茬挖切作业的最低刀轴转速为626r/min。     

纵轴流辊式组合玉米柔性脱粒分离装置设计与试验

为满足黄淮海地区较高含水率玉米籽粒直收作业要求，解决现有籽粒收获机籽粒破碎率和未脱净率高、玉米芯轴苞叶易堵塞凹板等问题，在分析现有脱粒装置结构特点的基础上，设计了一种“柔性钉齿+双扭簧压力短纹杆”组合式脱粒元件和“六棱孔网格筛+鱼鳞式脱粒橡胶辊”组合式脱粒凹板相配合的柔性脱粒分离装置。对关键部件进行理论分析，确定了影响脱粒性能的主要因素，利用搭建的纵轴流辊式组合玉米柔性脱粒试验台进行单因素试验，得到脱粒性能较好时滚筒转速、辊筒传动比以及脱粒间隙的变化范围。以滚筒转速、辊筒传动比和脱粒间隙为试验因素，以籽粒破碎率、未脱净率为指标进行三因素三水平正交试验。结果表明，对籽粒破碎率和未脱净率影响由大到小均为滚筒转速、辊筒传动比、脱粒间隙；最优参数组合为滚筒转速475r/min、辊筒传动比1.5、脱粒间隙45mm，此时籽粒破碎率为3.76%，未脱净率为0.52%。对该组合进行试验验证，各指标符合国家相关标准要求。     

与微耕机匹配的振动式根茎类收获机设计与试验

针对我国小区域耕地花生、马铃薯、大蒜、生姜等根茎类作物收获时存在的人工作业劳动强度大、收获效率低及损伤率较高等问题,设计了一种与微耕机匹配的振动式根茎类收获机。该收获机由微耕机提供动力,采用高频振动式前进方式,可一次完成切土、松土、挖掘及提升等作业。其作业性能稳定、操作方便且收获效果良好,能满足根茎类作物收获的农艺要求。阐述了该收获机的主要结构及工作原理,介绍了关键部件及技术参数,并利用Simulation Xpress软件对关键部件进行了运动学仿真、应力分析和有限元分析,为我国根茎类作物收获机的研制提供了参考。     

鲁中平原井灌区小麦玉米机械规模化生产研究

通过鲁中平原井灌区小麦-玉米周年生产现有规模化经营主体经营现状的调研,对影响小麦-玉米全程机械化生产的种植规模、种植方式、机具配备、机械作业过程及机械作业成本效益等进行分析总结,提出一种适合鲁中平原井灌区小麦-玉米全程机械规模化生产的规范化作业技术,并对机械化作业薄弱环节提出了解决思路及对策。     

大豆窄行密植播种机单盘双行气吸式排种器设计

为满足大豆窄行密植播种作业要求，解决传统大豆播种机窄行密植行距过大，不易调节，排种性能差等问题，设计了一种单盘双行气吸式排种器，阐述了其基本结构与工作原理，并对工作过程及关键部件进行了理论分析，确定了影响排种性能的主要因素，利用搭建的单盘双行气吸式排种器试验装置进行单因素试验，得到排种性能较好情况时负压真空度、排种盘转速以及单圈吸种孔数的合理变化范围。以负压真空度、排种盘转速和单圈吸种孔数为试验因素，以合格指数、漏播指数和重播指数为指标进行3因素3水平正交试验。结果表明：对合格指数、漏播指数和重播指数各指标影响最显著的因素分别为排种盘转速、负压真空度、负压真空度；当参数组合为单圈吸种孔数64孔、排种盘转速18 r/min、负压真空度5 kPa时，内圈合格指数为98.45%，重播指数为0.72%，漏播指数为0.53%；外圈合格指数为97.82%，重播指数为0.63%，漏播指数为1.35%，对该因素组合进行试验验证，各指标优于行业标准要求。该文设计的单盘双行气吸式排种器实现了播种单体120 mm窄行密植播种，排种性能好，为黄淮海地区大豆密植播种机的研发提供参考。     

青贮收获机动定刀间隙自动调节装置与控制系统研究

国产玉米青贮收获机切碎装置的动定刀间隙依赖人工手动调节,过程繁琐且调节精度较低,尚未实现自动化控制,为此,本文提出了先接触后退刀的动定刀间隙调节思路,设计了一种电驱摇臂偏心式动定刀间隙调节装置,在动刀为人字形排布的切碎装置两侧各安装一组,同步调节定刀先“接触”动刀使间隙“清零”,后退定刀,重新调节间隙至设定值;设计了基于振动加速度传感器的控制系统,通过定刀即将接触旋转动刀时的振动加速度信号判断接触状态;搭建了青贮收获机动定刀间隙自动调节试验台,以间隙设定值和滚筒转速为试验因素,以左、右两侧动刀与定刀间隙的均匀性变异系数为评价指标进行双因素重复试验。结果表明,间隙设定值、滚筒转速对间隙调节均匀性均具有显著影响,二者交互作用不显著;左、右两侧间隙同步调节误差仅为0.12%（＜1%）;滚筒转速为500r/min时,各间隙设定值下左、右两侧间隙调节精度均最高,间隙设定值为0.2、0.6、1.0mm时,间隙均匀性变异系数均值分别为6.03%、5.78%、5.36%,符合设计要求（≤10%）;试验结果表明滚筒转速越低,间隙设定值越大,间隙调节越均匀。该研究实现了人字形排布的平板式动刀与定刀间隙的精准调节与控制。     

仿生手掰穗玉米收获装置结构及运行参数优化

针对板式摘穗含杂率高,辊式摘穗果穗啃伤、籽粒损失严重等问题,该文提出了一种仿生掰穗手式玉米收获机构。通过对该机构及关键部件的理论分析,确定整机结构参数,掰穗手数目1~3个、掰穗手速度0.95~2.85 m/s、夹持导轨行进速度0.83~1.67 m/s;利用搭建的仿生掰穗手式玉米收获台架试验装置,以掰穗手数目、掰穗手速度、夹持导轨行进速度作为试验因素对籽粒损失进行三因素三水平二次回归正交试验;通过Design-Expert 8.0.6数据分析软件,建立各因素与指标的响应面数学模型,分析了各因素与评价指标之间的关系,同时,对影响因素进行了综合优化。试验结果表明:各因素对籽粒损失率均有显著影响(P0.05),影响主次顺序为掰穗手速度掰穗手数目夹持导轨行进速度;得到各试验因素最优参数组合为掰穗手数目2个,掰穗手速度2.15 m/s,夹持导轨行进速度1.14 m/s,对应的籽粒损失率为0.031%。根据该试验参数组合,进行台架试验验证,可以得到籽粒损失率为0.04%,评价指标与理论优化值的相对误差仅为0.009%,远低于国家标准(2%),优化预测模型可靠。该研究实现了玉米果穗的低损收获,验证了模仿人工掰穗的可能性,为低损伤玉米收获的研发提供了参考。     

卧辊式摘穗机构摘穗辊高度差对玉米籽粒损失的影响

针对卧辊式摘穗装置存在的玉米籽粒损失严重、含杂率高等问题,该文通过理论分析和台架试验相结合的方法对摘穗过程中两辊高度差对玉米损伤的影响及趋势进行了分析。单因素试验和方差分析表明,θ(两辊轴线垂直的平面内,两辊中心连线与水平面的夹角用θ表示)对玉米籽粒损失率有显著的影响(P0.05)。θ在24°~30°范围内,玉米平均籽粒损失率呈现明显的下降趋势,θ在30°时玉米平均籽粒损失率最小,3次试验的平均籽粒损失为0.242%~0.483%;θ在33°、36°时,籽粒损失率较小,且相差不大。利用高速摄像技术对摘穗过程分析发现,θ较小时,果穗滞留摘穗辊和"弹跳"现象是造成果穗二次损伤的主要原因;θ较大时,玉米植株喂入困难,玉米秸秆弯曲严重甚至折断。为此,提出了在低位辊上安装弧形隔板的优化方案,试验验证表明,果穗通过弧形隔板滚动出摘穗区域,避免了低位辊对果穗的损伤,有效降低了玉米果穗的啃伤和籽粒损失率。该研究为卧辊式玉米摘穗装置的优化改进提供了参考。     

青贮玉米收获机平板式动刀自动磨削装置及控制系统设计与试验

针对目前国产青贮玉米收获机手动磨削动刀操作复杂，耗时耗力，磨削精度与质量不理想等问题，该研究设计了一种由"油缸双向移动+链轮链条"组合增程移动机构和"棘轮+磨石"微量进给机构（磨石机构）组成的自动磨刀装置，开发了基于多传感器信息融合的自动磨刀控制系统，实现磨石自动均匀往复磨削及微量进给。以人字形平板式动刀为研究对象，搭建了青贮玉米收获机的自动磨刀试验台，阐述了工作原理。以磨削周期用时、滚筒转速和周期磨削量为试验因素，以滚筒平均功耗和平均磨削力为试验指标，采用Ansys workbench开展响应面磨削仿真试验，并利用Design-Expert 10.0进行多目标寻优。仿真结果表明，对滚筒平均功耗和磨石平均磨削力影响由大到小的因素依次均为滚筒转速、周期磨削量和磨削周期用时；最优参数组合为磨削周期用时15.5 s，滚筒转速516 r/min，周期磨削进给量0.045 mm；各影响因素变化对磨石平均磨削力的影响较小。圆整磨削周期用时、滚筒转速、周期磨削进给量为15.5 s、516 r/min、0.044 mm进行台架试验，得到滚筒平均功耗为5.53 kW，与仿真优化结果的相对误差为7.86%，表明仿真模型可靠；磨石往复运动控制准确性试验表明，该装置最高磨削周期控制相对误差为4.25%。台架试验验证了自动磨刀装置的合理性、控制系统的精确性以及磨削仿真试验的准确性。该研究填补了国产青贮玉米收获机自动磨刀技术的空白，研究结果可为自动磨刀装置的优化设计提供参考。