玉米收获机低损脱粒智能控制系统半实物仿真平台设计

针对玉米籽粒收获机低损脱粒智能控制系统开发受场地和季节影响较大的问题,设计了一套低损脱粒智能控制系统半实物仿真平台。该仿真平台由仿真平台控制器、操作面板、演示面板、扶手箱、显示器和上位机组成。分析了玉米籽粒收获机低损脱粒智能控制系统的组成和收获控制器的测试需求,建立了玉米籽粒收获机关键作业参数调节过程的数学模型,基于STM32F407型单片机搭建了硬件在环仿真测试系统,并完成了试验台设计。进行了仿真平台和玉米籽粒收获机在空载条件下的作业参数调节开环对照试验,其中,滚筒转速仿真误差的数学期望为0.126r/min,标准差为0.776r/min;作业速度仿真误差的数学期望为-0.022km/h,标准差为0.094km/h;凹板间隙仿真误差的数学期望为0.041mm,标准差为0.147mm,验证了仿真平台对执行机构调节过程模拟的有效性。进行了信号模拟测试和收获控制器自动控制策略仿真测试,结果证明了仿真平台可用于玉米籽粒收获机智能控制系统的开发和控制策略的测试,提高了系统开发效率,缩短了开发周期。     

玉米收获机低损变径脱粒滚筒设计与试验

针对华北地区玉米收获时籽粒含水率较高、籽粒直收破碎率较高的问题,设计了一种变径脱粒滚筒。滚筒前端直径渐变增大直至与脱粒分离段等径,通过提高滚筒变径段果穗容纳能力,增强果穗之间柔性接触,有效“松散”籽粒之间及籽粒-芯轴之间作用力,使果穗更易于脱粒,从而实现籽粒与芯轴的快速分离,有效提高了脱粒速度,降低了籽粒破碎率。对果穗与脱粒元件受力进行分析,研究变径段锥度对果穗受力的影响。基于动力学仿真试验,分析了果穗与脱粒元件之间的接触力以及果穗-果穗和果穗-脱粒装置之间的接触频次,结果表明,变径滚筒提高了果穗之间的接触频次,降低了脱粒元件与果穗的直接接触,即变径滚筒中果穗之间接触揉搓作用更强。以滚筒转速、凹板间隙及籽粒含水率为试验因素进行了三因素四水平正交试验,确定最优组合为籽粒含水率26%、滚筒转速350 r/min、凹板间隙50 mm,此时籽粒破碎率为4.13%、籽粒未脱净率为0.34%。在籽粒含水率为27%时与等径滚筒进行了对比脱粒试验,按籽粒的完整性将破损籽粒分为全碎籽粒、裂纹籽粒、破皮籽粒及顶部破碎籽粒,结果表明,变径滚筒的籽粒总破碎率为4.64%,比等径滚筒的总破碎率降低19.16%,破损籽粒中全碎籽粒、裂纹籽粒及破碎籽粒所占比例均明显降低;变径滚筒未脱净率为0.42%,比等径滚筒的未脱净率降低51.72%,证明变径滚筒能够有效降低籽粒破碎率及未脱净率。     

玉米小区收获机低损摘穗装置的设计与试验

针对玉米小区收获机在育种收获摘穗过程中存在的籽粒损失率高、破碎率高的问题,创新设计了一种“拉-压-摘”组合式的低损摘穗装置。通过对各关键部件的理论分析,确定了装置主要结构的整体参数,压茎轮直径62mm、长度400mm。田间试验结果表明:摘穗装置的籽粒损失率为0.72%,籽粒破碎率为0.33%,有效保证了玉米小区收获机的低损摘穗作业,可为玉米小区收获机低损摘穗技术的研究提供参考。     

基于嵌入式的玉米脱粒装置控制系统设计

首先,对玉米脱粒机整体结构设计进行了分析和设计;然后,根据脱粒装置控制系统需求,设计了基于嵌入式的脱粒装置模糊控制系统;最后,从硬软件两方面采用ARM和模糊控制技术,实现了玉米脱粒控制系统。试验表明:玉米籽粒脱离率在97%以上,成功率高,破碎率在0. 53%以下,达到了预期设计的要求。该系统的稳定性和效率较高,对实现玉米脱粒作业具有重要意义。     

玉米联合收获机纹杆式脱粒元件设计与试验

我国华北地区玉米收获时籽粒含水率较高,采用钉齿式及杆齿式脱粒元件进行籽粒直收时,籽粒破碎率较高,为降低脱粒过程中籽粒破碎率,设计了一种纹杆式脱粒元件,分析其前倾角变化对果穗受力的影响规律,以籽粒破碎时压缩量为依据,对纹杆块顶端弧面形状进行设计。基于EDEM研究纹杆元件顶端参数对果穗受力的影响,采用拟水平法设计四因素四水平正交试验,试验结果表明:较优纹杆参数组合为前倾角75°、凸棱倾角25°、凸棱宽度6 mm、凸棱高度10 mm;通过台架试验探究滚筒转速、凹板间隙等工作参数对纹杆式滚筒脱粒效果的影响规律,当籽粒含水率为28.5%时,最优滚筒转速为300 r/min,凹板间隙为50 mm,此时籽粒破碎率为5.34%。在最优工作参数下,对比不同脱粒元件脱粒效果,发现籽粒破碎率分别由杆齿式元件的9.91%、钉齿式元件的7.83%下降至纹杆式脱粒元件的5.34%,证明所设计的纹杆式脱粒元件能够有效降低脱粒过程中籽粒破碎率。     

低损伤组合式玉米脱粒分离装置设计与试验

针对现有籽粒直收型玉米收获机脱粒分离装置在收获高含水率玉米时存在籽粒破碎率高、脱净率低、籽粒夹带损失大、玉米苞叶易堵塞凹板的问题,设计了一种低损伤圆头钉齿与分段组合式圆管型脱粒凹板相配合的脱粒分离装置。分析了脱粒元件与果穗、果穗与凹板之间的接触模型,确定了玉米脱粒装置最优脱粒元件的结构参数、最佳的凹板组合形式。以籽粒破碎率和未脱净率为试验指标,以脱粒元件排布方式和不同凹板组合形式为试验因素,进行了台架试验,确定了较优组合为:圆头钉齿等高排布且最优球头半径为12. 5 mm,凹板最佳组合形式为圆管右向+直圆管(前疏后密型),并与常规梯形杆齿和栅格式凹板组成的脱粒分离装置进行了田间对比试验。试验结果表明:籽粒破碎率由13. 73%降低至8. 64%,未脱净率由0. 6%降低至0. 2%;未出现玉米苞叶堵塞凹板问题。     

丘陵山区玉米收获机研制与应用

为解决丘陵山区玉米收获机械化问题,通过理论计算、仿真分析,研究了不分行低倾角低损玉米摘穗、输送和剥皮等技术,设计了新型割台、摘穗装置、输送器和剥皮机等装置,阐述了联合收获机四轮驱动装置的基本组成及应用,集成开发并加工了试验整机.田间收获试验结果表明,样机适应性和作业性能较好,能够满足丘陵山区玉米种植、收获要求.     

玉米收获机脱粒滚筒的模态及强度分析——基于ABAQUS

脱粒滚筒是玉米收获机的重要零部件,对脱粒效果有着重要影响。为此,以脱粒滚筒为分析对象,应用Solid Works软件建立其三维模型,并导入到Hypermesh软件中进行网格划分,以Abaqus软件为求解器进行模态和静应力计算。分析结果表明:脱粒滚筒刚度薄弱位置出现在滚筒中间位置,后续若开发高性能样机,可以考虑在滚筒中间位置增设衬板,以提升滚筒刚度,从而为后续开发高工作性能脱粒滚筒提供了参考。     

自走式制种玉米联合收获机设计与试验

大田玉米收获机收获制种玉米时容易产生伤穗落籽、杂物堵塞等现象,本文针对适收期制种玉米生物特性,设计了一种大型制种玉米联合收获机,采用小行距对行柔性板式摘穗割台和可替换组合式剥皮装置,确保低损摘穗、输送、剥皮作业,降低籽粒损失与损伤;其中割台上方配备钢质覆胶弧形摘穗板,“橡胶+钢质”夹持输送链和六棱低速拉茎辊,可替换组合式剥皮装置采用柔性破皮+揉搓+降速组合形式。通过Plackett-Burman试验设计筛选提取影响机具指标的主要因素,采用Box-Behnken试验设计原理,以机具前进速度、拉茎辊转速和剥皮辊转速为试验因素,以总损失率与含杂率为性能指标,通过田间试验对机具进行检验,优化得出机具最佳作业参数。试验结果表明,优化后,当机具前进速度为4.87km/h、拉茎辊转速为877.27r/min、剥皮辊转速为442.52r/min时,果穗总损失率为1.61%,含杂率为0.55%。田间试验结果表明,当收获机前进速度为4.9km/h、拉茎辊转速为880r/min、剥皮辊转速为450r/min时,果穗总损失率为1.64%,含杂率为0.57%,满足制种玉米机械化联合收获的作业要求,可为制种玉米联合收获机设计与试验提供参考。     

基于FPGA的联合收获机脱粒滚筒模糊控制系统

提出了一种基于VHDL语言描述、FPGA实现的联合收获机脱粒滚筒模糊控制系统的硬件设计方法.建立脱粒滚筒模糊推理规则和控制器算法结构,完成了控制器的VHDL模块化设计,并通过MAX+PLUSII开发平台,对各模块进行时序与功能仿真,实现了脱粒滚筒智能控制技术的单片集成.结果表明:用FPGA实现联合收获机脱粒滚筒模糊控制器,时序验证方便,而且推理速度快、修改灵活、系统集成度高,是实现智能控制策略的一种新的有效思路.     

再生稻联合收获机脱粒分离装置的设计与试验

项目组所研制的再生稻联合收获机的收获特点与普通水稻联合收获机不同,虽然头季稻收获时只割下稻株上方稻穗部分,但通过加宽割幅使喂入量增加至5 kg/s.与一般水稻脱出物相比,头季稻秆青叶茂,含水率高,仅收穗头时收获长度为30cm左右,茎秆较少,因此收割后进入脱粒分离装置的草谷比约为0.5:1.根据以上特点,设计了一种纵轴流...     

自走式玉米联合收获机的设计

美国、法国、乌克兰等国家,玉米的收获已基本上实现了机械化。由于其多为一年一季种植,他们玉米收获都采用直接收获方式,一次作业可完成摘穗、脱粒,而对秸秆处理质量要求不高。这种收获方式不适应我国国情,尤其是小麦、玉米一年两熟种植区,一方面玉米收获时籽粒含水率高达35％以上,直接收获籽粒破碎率高达30％,总损失率达20％,农民无法接受;另一方面,玉米能否及时收获,还影响下茬小麦播种,因此对玉米秸秆粉碎质量又提出了较高的要求。4YF－－3、4Y－－3型自走式玉米联合收获机正是根据我国国情而设计的。一、结构特点这两种…     

小型收获机电动脱粒滚筒负荷监测系统的设计

丘陵山区的稻麦机械化收获作业主要依靠小型手扶式收获机械。为使4GQT-90型手扶式收获机工作在额定作业负荷范围内以提高其作业质量,在理论上推导了该收获机电动脱粒滚筒的扭矩与其驱动电机电流之间的数学关系,然后通过实验室试验得到该收获机处于额定负荷下对应的电机负载电流和脱粒滚筒转速,并作为控制基准,在收获机实际作业过程中周期性检测电流和转速参数并与基准范围进行比较后,通过显示装置提示操作人员控制收获机的作业速度。试验结果表明:对于同一个操作人员,该收获机的负荷稳定性变异系数从完全依靠人工经验操作下的14.5%降低到有负荷监测系统辅助作业下的8.1%,在前后两种工况下,额定负荷范围内的作业时间占总测试时间的比例分别为8%和82%。该负荷监测系统可以为操作人员控制收获机提供实时可靠的提示,能够保证该收获机基本处于额定作业负荷范围内。     

青贮收获机电液控制系统的设计

农业机械化是《中国制造2025》的重点研究领域与发展内容。玉米是我国重要的粮食作物之一,在我国种植面积较为广泛,因此对我国青贮收获机的适应性、自动化和智能化提出更高的发展要求。针对青贮收获机电液控制系统开展研究,基于青贮收获机基本功能原理与信息化管理要求进行理论分析,提出青贮收获机总体审计方案,并提出基于CAN总线的电液控制系统,对各个控制部分进行论述,最后对青贮收获机电液控制系统进行分析。研究结果对于提高青贮收获机信息化和智能化控制水平提供技术参考,对于全面提升农业机械化水平具有一定的推动作用。     

玉米青贮收获机多参数检测系统设计与试验

针对当前玉米青贮收获机作业参数人工检测效率低、自动检测手段匮乏、检测参数间相互独立、难以支撑关联分析等问题,设计了基于CAN总线和虚拟仪器的玉米青贮收获机田间多参数检测系统。该检测系统由作业质量检测装置、机械部件工况检测装置、液压部件工况检测装置和上位机监测软件构成,可以实现发动机输出转速与扭矩、割茬高度、收获生产率、割台工作转速与扭矩、切碎辊工作转速与扭矩、抛送风机工作转速与扭矩、行走部件转速与扭矩、喂入部液压泵输出流量与压力等多种参数的系统性测量与综合分析,并结合现行标准用于玉米青贮收获作业的整机合格性评价。田间试验结果表明,多参数检测系统能够实现玉米青贮收获机作业参数的全面、动态、连续和稳定测量。其中,扭矩参数静态测量的最大相对误差在±0.5%范围内,空载工况下的试验组间均值差异性不大于0.75 N·m,试验组内重复性测量最大极差为1.28 N·m,最大变异系数为0.012;收获工况下的检测数据与实际工况始终保持一致,可以准确获取不同机器参数下的整机转速与扭矩动态变化趋势;液压流量参数测量的最大相对误差为1.13%,额定作业工况下的相对误差为0.53%;收获生产率参数测量的模型回...     

立式玉米脱粒装置设计与试验

为减小脱粒机械整机尺寸,提高机械通用性,采用立式脱粒方式,设计一种锥形外筒与轴流脱粒滚筒相配合的立式脱粒装置,在控制脱粒装置尺寸的同时保证脱粒质量。阐明立式脱粒装置的结构与工作原理,分析脱粒过程中脱粒元件的受力情况,设计一种弓齿式脱粒元件。通过EDEM软件对果穗与弓齿接触时的受力进行仿真分析,确定最佳弓齿直径为10 mm。以滚筒转速、脱粒间隙和弓齿弯曲半径为试验因素,以籽粒破碎率为试验指标进行试验并进行单因素方差分析。结果表明：籽粒破碎率随滚筒转速增加而增加,随脱粒间隙增加而减小,随弓齿弯曲半径增大而减小,其中滚筒转速与脱粒间隙对立式脱粒装置籽粒破碎率影响较为显著。最终选出立式脱粒装置最优的滚筒转速为300 r/min,脱粒间隙为80 mm,弓齿弯曲半径为20 mm,此时籽粒破碎率为4.67%,符合国家标准要求。该研究为开展新型玉米脱粒装置提供新的思路。     

不对行玉米籽粒收获机的研究

介绍了玉米收获机械的发展趋势,不对行玉米籽粒收获机的几个关键点,以及使用中存在的问题,并提出了改进建议。     

联合收获机CAN总线架构设计与试验

针对国内外农机装备智能化发展及设备物联远程网控需求,基于ISO 11783系列标准,提出并设计了联合收获机智能CAN总线方案及其应用系统。根据联合收获机的作业特点和智能控制需求,建立了由动力CAN总线、设备管理CAN总线、专用设备CAN总线1和专用设备CAN总线2组成的模块化、可扩展的智能农机CAN总线网络结构。基于ISO 11783 CAN总线应用层协议标准,制定了智能化联合收获机远程网控通信协议。最后,进行了联合收获机CAN总线应用系统网络负载和实时性的通信试验及工程应用试验验证。试验结果表明,在500 kb/s波特率下,所有总线的负载率均小于30%,数据在3层CAN总线之间传输总延时小于1 ms,满足联合收获机智能远程网控CAN总线系统的设计要求。     

稻麦联合收获机脱粒装置智能化设计平台构建

为提高脱粒装置的设计效率,本文构建了一种稻麦联合收获机脱粒装置智能化设计平台。分析联合收获机脱粒装置关键零部件设计知识特点,收集设计知识,采用产生式和框架式知识表示法表示设计知识,以SQL Server 2012构建设计知识库,并以Visual Studio 2012为开发工具建立脱粒装置知识库管理系统;针对脱粒装置关键零部件结构特征,研究不同的参数化建模方法,对NX软件进行二次开发,建立脱粒装置关键零部件参数化模型库;根据脱粒装置常规设计流程和零部件的设计要求,采用基于实例和基于规则的正向演绎推理方法,建立脱粒装置智能设计推理机;以Visual Studio 2012为开发平台,融合知识库、推理机、参数化模型库和人机交互界面,构建稻麦联合收获机脱粒装置智能化设计平台,实现脱粒装置的智能化设计。利用平台设计一个脱粒滚筒实例,并基于CAE软件进行了虚拟仿真试验,对设计实例进行了分析。结果表明,该平台缩短设计周期,降低设计成本,提高产品质量,推动农机企业的发展。     

玉米联合收获机的保养

1.作业日技术保养。(1)每日工作前应清理玉米联合收获机各部残存的尘土、茎叶及其他附着物。(2)检查各组成部分连接情况,必要时加以紧固。特别要检查粉碎装置的刀片、输送器的刮板和板条的紧固,注意轮子对轮毂的固定。