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。     

大豆脱粒过程籽粒力学特性试验研究

为了更准确地研究机械收获中大豆籽粒与机器脱粒分离部件之间的作用力、揭示大豆籽粒力学性能变化规律,采用万能材料试验机对5个大豆品种进行了压破、剪切和顶破试验。选取含水率作为试验因素,针对不同的受力方向、加载速度、刀片角度、钢针锥度、压入深度等试验方式,获得了不同试验条件下籽粒压破力、极限剪切力及硬度的变化规律,并对其函数关系进行了拟合。结果表明:大豆籽粒压破力与受力方向有很大关系,压破力随加载速度的增加而降低,随含水率的升高呈现先升高后降低的趋势;极限剪切力随刀片角度的增加而增大,随加载速度的增加而降低,随含水率的升高而降低;压入深度在0.2～1mm范围内,硬度与压入深度无明显关系,硬度随钢针锥度的增加而增大,随含水率的升高而降低。研究结果可为改进大豆脱粒和输送装置、确定大豆最佳机械收获时间和其它工艺参数提供理论依据和参考。     

高地隙植保机速度自动控制系统研制

针对当前高地隙植保机自动化程度不高、作业时行驶速度变化较大影响施药质量等问题,设计具备手动、自动切换功能的速度自动控制系统。以雷沃ARBOS高地隙植保机为研究平台,采用机电一体化控制方法对其变速执行机构、速度控制过程与特性进行分析,采用基于比例微分算法的速度控制方法,实时计算并控制速度执行机构的动作,实现行驶速度的自动调节。田间试验表明,高地隙植保机速度自动控制系统能够按照速度指令控制静液压行走驱动系统的输出,在平均行驶速度为0.21、0.83和0.94 m/s时,最大速度控制误差分别为0.05、0.10和0.10 m/s,满足高地隙植保机行驶速度控制的基本要求。     

纵轴流双螺旋滚筒的设计与试验分析

为解决目前国内大豆机械收获出现的损失率大、含杂率高、破碎率高的问题,设计出一款纵轴流双螺旋脱粒滚筒。由于滚筒工作环境及工作载荷复杂,为防止脱粒滚筒在脱粒工作过程与其他结构引起共振或者谐振而影响脱粒效果和机具损坏,利用ANSYS Workbench对设计的纵轴流双螺旋脱粒滚筒进行模态分析。模态分析结果表明:纵轴流双螺旋脱粒滚筒的1阶固有频率为43.881Hz,远大于滚筒自转和发动机自转产生的激励频率,螺旋滚筒结构是安全的。以收获速度为试验因素,破碎率、含杂率、损失率为试验指标,对纵轴流双螺旋脱粒滚筒与普通齿杆脱粒滚筒的作业效果进行对比试验,得出纵轴流双螺旋脱粒滚筒损失率、破碎率、含杂率最大为0.153 9、4.75、3.86,普通杆齿脱粒滚筒最小损失率、破碎率、含杂率为0.502、6.85、0.29。试验结果表明:设计的螺旋脱粒滚筒的破碎率、损失率均低于普通滚筒,能够满足大豆收获的需求。该研究可以为大豆收获脱粒装置的设计提供参考。     

联合收割机纵轴流脱粒系统研究进展

目前国内外联合收割机大都采用纵轴流脱粒系统。脱粒装置的性能直接影响谷物脱粒的效果,对脱粒装置的研究有助于提高机械化收获效率,降低破碎率和损失率。为此,通过脱粒装置理论研究、参数优化、智能控制等方面综述国内外纵轴流脱粒系统的研究现状,并在加强对纵轴流脱粒装置脱分机理分析,针对不同作物脱分特性的参数优化,脱粒系统自适应技术研制三个方面阐述未来纵轴流脱粒系统的研究重点。     

黄淮海地区两种大豆脱出物物理特性测定与分析

大豆收获时,脱出物主要包括大豆籽粒、短茎秆、荚壳及轻质杂余等,其物理特性与大豆机械化收获密切相关,直接影响收获机的清选效果。为实现大豆脱出混合物的有效筛分、提高清选装置工作性能,分别对黄淮海地区濉科20和中黄13大豆脱出物的含水率、密度、百粒质量、静摩擦因数和恢复系数进行试验测定与分析,得到大豆脱出物的基础物理特性参数。研究表明:两品种大豆脱出物物理特性存在一定差异,但总体差异不大。研究结果可为深入研究大豆脱出物的筛分机理和完善大豆收获机清选数值模拟参数提供依据。     

谷物籽粒损伤研究现状

谷物籽粒损伤影响谷物品质,对谷物损伤相关研究进行分析,可为提高谷物品质,减少谷物损伤提供重要的理论依据。本文在总结和整理现有国内外谷物籽粒损伤研究成果的基础上,结合谷物自身特点,分析和讨论谷物理化性质对损伤的影响、损伤主要表现形式的相关研究、损伤的检测方法、对谷物损伤的研究方法以及机械作业过程中损伤影响因素的研究五个方面的内容,综述了谷物自身含水率和蛋白质占比对损伤影响较大,视觉检测与图像处理法检测损伤应用较广泛,试验与有限元结合是目前常用的研究方法,机械作业过程中参数的优化可有效降低谷物损伤。针对谷物损伤的研究现状和存在的不足,提出培育耐损伤的谷物新品种、完善有限元模拟仿真试验参数、调节机械作业参数等重要策略,以期能有效提高谷物品质,优化机械作业效率。     

大豆收获机纵轴流柔性脱粒装置脱出物分布规律

为探究纵轴流柔性脱粒装置工作参数对脱出物分布的影响以及脱出物分布规律，在自行研制的纵轴流脱粒分离清选试验台上，以滚筒转速、脱粒间隙、喂入量和导流板角度为试验因素，对纵轴流柔性脱粒装置脱出物在轴向和径向的分布变化进行单因素试验，结果表明:1)随着工作参数的变化，轴向和径向脱出物分布趋势变化不明显；2)纵轴流柔性脱粒装置的轴向脱出物、籽粒分布规律符合指数函数分布，豆荚、轻质杂余分布规律符合三次函数分布；3)径向脱出物、籽粒、豆荚、轻质杂余的分布规律符合系数不同的多项式形式。     

大豆联合收获机气力卸粮装置的设计与试验

针对现阶段大豆联合收获机传统螺旋运输器卸粮过程中籽粒破碎率较高的问题,设计一种大豆联合收获机气力卸粮装置。以叶轮转速、风机转速、卸粮软管内径为试验因素,破碎率及卸粮效率为试验指标进行三因素三水平响应面试验。结果表明:3个因素对破碎率影响程度的主次顺序为,风机转速、叶轮转速、卸粮软管内径,对卸粮效率影响程度的主次顺序为,叶轮转速、卸粮软管内径、风机转速;通过多目标参数优化分析得到适合气力卸粮的工作参数为,叶轮转速15r/min、风机转速3 166r/min、软管内径100mm,此时破碎率为1.49%,卸粮效率1.3L/s。该装置能有效降低联合收获机卸粮过程对大豆造成的损伤。