皮带夹持式拔棉秆装置设计与试验

为提高棉秆起拔率,实现棉秆的整株拔取,设计了一种皮带夹持式拔棉秆装置,主要由前悬挂装置、分禾器、起拔输送装置以及液压系统构成。机具关键部位为起拔输送装置,作业时通过皮带夹持将棉秆拔出,随后输送皮带将拔起的棉秆输送至机具一侧,并有序地铺放在地表上。在单因素试验基础上,以前进速度、主动轮转速、拔秆高度为影响因素,以棉秆拔断率和漏拔率为试验指标,开展三因素三水平正交试验。试验结果表明：较优工作参数组合为主动轮转速250r/min、拔秆高度80mm、前进速度2km/h,在此工作参数组合下,棉秆拔断率为3.83%,棉秆漏拔率为5.93%,满足拔秆作业要求。研究结果可为后续棉秆收获机的研究提供参考。     

基于苹果朝向的最大横切面直径检测方法

为提高运动苹果的采后分选精度,设计一种基于苹果朝向的最大横切面直径检测方法。采集苹果在传送杆上多位置、多姿态RGB图像,利用张氏标定法进行图像畸变校正,通过颜色分割和形态学处理方法提取苹果区域;基于R通道分量的梯度变化获取苹果果梗/花萼区中心,通过对称性判断苹果朝向。计算垂直于朝向的最大直径,将其作为最大横切面直径;针对相机投影角增大产生的投影失真问题,构建投影校正方程以校正检测结果。结果表明：1）对60个苹果（富士和黄元帅各30个）的720幅图像进行直径检测,以单张图像检测结果在±5 mm内作为检测准确的判断标准,所提出的投影校正算法将单张图像的直径检测准确率从65.3%提升至95.3%。2）对每个苹果的12张图像的直径检测结果求平均值作为最终果径,准确率达100%,其中,86.7%的富士和93.3%的黄元帅检测直径在±2 mm以内,均方根误差分别为1.5 mm和1.1 mm。总体结果表明,本研究提出的最大横切面直径检测方法能够精确检测苹果果径,可为苹果大小分级提供技术支持,也为近球形的果蔬分选提供了有效参考。     

夹持带式棉秆收获机设计与试验

为降低棉秆收获时的拔断率，提出双柔性带裹夹拉拔的收获方式，设计了夹持带式棉秆收获机，该机4个带轮交叉放置，延长了带夹路径与时间，从而避免因棉秆未完全拔出而导致的漏拔。通过正交试验研究带夹部件各因素对棉秆收获效果的影响，建立以漏拔率和拔断率为响应值的多元二次回归模型，并进行了工作参数优化与大田验证试验。结果表明，当带轮1转速为272.3r/min、拉拔角为38.65°、机具前进速度为2.5km/h时，模型得到的漏拔率为1.85%、拔断率为7.72%；验证试验得出：在前进速度2.5km/h、拉拔角40°和带轮1转速270r/min时，漏拔率为6.84%，拔断率为9.98%，与优化值相近，说明所构建的模型合理，夹持带式棉秆收获机满足相关设计要求。     

前置式皮带夹持输送棉秆起拔机设计与试验

为解决棉秆起拔机拔断率高、起拔后铺放散乱的问题,基于带夹原理设计了一种前置式皮带夹持输送棉秆起拔机。该机关键部件为起拔输送机构,作业时通过皮带将棉秆夹持拔出,随后将其输送至机具一侧,有序铺放到地面上。首先分析棉秆起拔过程中产生漏拔及拔断的原因,其次进行拔秆机理理论分析,确定影响拔秆效果的主要因素及其取值范围。在棉花高度为750mm、根部直径为10mm、棉秆含水率为25%~35%的试验地进行正交试验,进一步研究各影响因素对棉秆起拔效果的影响。试验结果表明,优化后的参数组合为机具前进速度2.27km/h、张紧量71.26mm、主动轮转速244.98r/min,此时棉秆拔断率为3.53%,棉秆漏拔率为5.09%。验证试验表明,在参数组合为机具前进速度2km/h、张紧量70mm、主动轮转速250r/min条件下,棉秆拔断率为3.67%,棉秆漏拔率为5.32%,与优化值相对误差均小于5%,证明样机设计合理,满足棉秆整株起拔的作业要求。     

横轴对辊式棉秆起拔装置设计与试验

针对现有棉秆起拔机械作业需对行、漏拔率及拔断率高等问题,该研究设计了横轴对辊式棉秆起拔装置,其主要工作部件为送秆装置与拔秆装置,依据部件作业过程与动力学分析完成了结构参数确定,并获取了作业性能影响因素及其取值范围。以机具前进速度、拨禾杆线速度和拔秆辊转速为影响因子,棉秆漏拔率和拔断率为响应值进行三因素三水平二次回归正交试验,建立了响应面数学模型,并进行了参数优化与验证。结果表明,漏拔率影响因素的显著性顺序为前进速度、拨禾杆线速度和拔秆辊转速,拔断率影响因素的显著性顺序为拔秆辊转速、拨禾杆线速度和前进速度,最优参数组合为前进速度0.68 m/s,拨禾杆线速度1.75 m/s,拔秆辊转速221 r/min,在此参数组合下测得棉秆漏拔率为5.24%,拔断率为3.75%,与理论预测值相对误差均小于4%。研究结果可为棉秆起拔机械设计提供参考。