青稞芒的生物力学特性试验研究

为提高对青稞机械化联合收获和脱粒的效率、芒草分离率和碎芒率,减少含芒率,以及提高对青稞芒做饲料用的利用率,对甘肃,青海种植较广的昆仑14号、肚里黄、北青23号3种不同品种的青稞芒进行拉伸及剪切的生物力学特性试验,得出青稞芒的弹性模量、拉伸最大力、抗拉强度、剪切最大载荷、及剪切强度等各生物力学特性参数的大小,优选出适宜机械化联合收获和脱粒的青稞品种。结果表明:昆仑14号平均弹性模量为2 037.786MPa,拉伸最大力为2.828N,抗拉强度为14.2MPa,剪切最大载荷为4.669N,剪切强度为0.030MPa。与肚里黄、北青23号相比,昆仑14号各项生物力学特性参数数值较小,适宜机械化联合收获、脱粒和碎芒,为青稞机械化联合收获、脱粒及碎芒提供技术参考。     

芝麻茎秆及蒴果力学特性试验研究

为提高芝麻联合收获机械化水平、减少芝麻收获的损失率,对适收期芝麻茎秆和蒴果开展力学特性试验分析,测定茎秆和蒴果的含水率,探究茎秆的剪切特性及不同节位蒴果与茎秆连接处的拉伸特性。试验结果表明:收获期时茎秆的平均含水率为36.8%,蒴果的平均含水率为14.5%;剪切试验中,茎秆的最大剪切力为567.87N,抗剪强度最大为5.16MPa;拉伸试验中,上部节位蒴果的成熟度比下部节位蒴果的成熟度低,含水率高,抗拉强度较大,芝麻蒴果与茎秆连接处的最大拉伸力为18.5N,连接处的抗拉强度最大为4.79MPa。     

胡麻茎秆离散元柔性模型建立与接触参数试验验证

针对胡麻联合收获过程中茎秆位姿变化与运动特性等关键环节离散元研究缺乏柔性模型和接触参数的问题,本文以胡麻根部茎秆、中部茎秆、颈部茎秆为研究对象,以其本征参数为研究基础,计算得胡麻茎秆各部建模参数,采用离散元法bonding模型构建胡麻茎秆柔性模型,并以胡麻茎秆各部本征参数、接触参数试验值为水平值,通过Plackett-Burman试验和Central-Composite试验确定胡麻茎秆之间、茎秆与收获装备之间的接触参数,通过胡麻茎秆剪切试验与堆积角试验验证模型可靠性。结果表明：胡麻植株离散元柔性模型参数中法向刚度Kn为1.13×109N/m3,切向刚度Ks为5.6×108N/m3,法向临界应力σ为6.67MPa,切向临界应力γ为8.5MPa,粘结半径Rj为0.25mm;胡麻茎秆-收获装备间恢复系数、静摩擦因数、滚动摩擦因数最优值分别为0.33、0.28、0.14,胡麻茎秆-胡麻茎秆间恢复系数、静摩擦因数、滚动摩擦因数最优值分别为0.3、0.508、0.033;剪切试验中胡麻茎秆根部、中部、颈部剪切最大载荷与仿真结果相对误差分别为1.67%、3.09%、5.44%,堆积角试验中胡麻茎秆平均堆积角与仿真结果相对误差为0.31%,误差较小。胡麻茎秆柔性模型与接触参数和实际情况较为相符,可表征胡麻茎秆物理特性,为胡麻茎秆离散元仿真提供参考。     

手扶式胡麻割晒机的设计与试验

为进一步提高我国胡麻种植区域的机械化收获程度,设计一款采用手持拖拉机为动力源,双排横向输送链进行茎秆输送,异形链片带动拨禾星轮转动,适用于胡麻收获的割晒机,实现了胡麻的机械化收获,并进行田间试验。田间试验结果表明:当割晒机前进速度调至0.65 m/s时,割晒机的平均割茬高度为100～150 mm,割茬高度可根据不同地形进行调整,铺放角为95°±10°,漏割率为0.6%。各项作业指标均达到国家和行业标准要求。该款胡麻割晒机具有结构紧凑、操作方便、工作效率高、割茬低、铺放整齐等特点,适宜胡麻割晒,为胡麻的机械化收获提供参考。     

旱区胡麻仿生收获割台设计

为防止胡麻收获过程中发生的茎秆缠绕、堵塞、籽粒损失严重等问题,设计一种携有辅助脱粒装置、气流清理装置和仿生切割装置的胡麻收获割台。通过计算确定辅助脱粒装置及气流清理装置的关键设计参数。结合Solidworks flow simulation对割台进行输送气流场分析,分析结果显示流场分布基本符合设计要求;同时应用Solidworks Autotrace工具捕捉胡麻天敌害虫朝鲜金龟子咀嚼式口器上颚切齿叶的基本轮廓,进一步优化设计后建立仿生切割器动刀片三维模型,并通过刀片横向位移图和传统切割器进行对比,对比结果表明:仿生切割装置空白区减少50%,重割区减少80%,切割效果明显优与传统的标准型切割器。为北方旱区胡麻机械化收获装置的研发提供借鉴与参考。     

荞麦切流-横轴流双滚筒脱分试验研究

荞麦具有不同于普通谷物的收获特性，而两段式收获被认为是其最佳的机械化收获方式。目前，关于荞麦两段式捡拾收获的脱粒分离装置的试验研究鲜有报道。为此，在自行研制的切流-横轴流双滚筒捡拾收获试验平台上进行了荞麦的脱粒分离试验研究，即采用四因素三水平的正交试验，研究了荞麦籽粒含水率、喂入量、脱粒滚筒线速度和脱粒间隙对破碎率、含杂率、损失率和脱分功率等性能指标的影响规律。结果表明：影响荞麦脱粒分离性能的试验因素重要性次序依次为籽粒含水率、脱粒间隙、滚筒线速度及喂入量；荞麦两段式捡拾收获最优的脱粒分离作业参数为籽粒含水率20%、脱粒间隙35 mm、脱粒滚筒线速度17.27 m/s、喂入量1.2 kg/s;最优脱粒分离作业参数下脱出物中各类杂余占比较小，表明装置适用于荞麦两段式捡拾收获的脱粒分离作业。研究可为两段式荞麦捡拾收获机的脱粒分离装置研发提供理论支撑和试验支持，对荞麦产业的机械化发展具有重要意义。     

智能玉米籽粒联合收获机设计与试验

籽粒收获是我国玉米收获发展方向,但黄淮海地区高含水率夏玉米脱粒收获时籽粒破碎率、损失率和含杂率高。为推动高含水率玉米籽粒收获机械化进程,研制一种智能玉米籽粒联合收获机,设计一种低损摘穗与秸秆处理一体化割台,通过摘穗板间隙、拉茎辊转速、割台高度等主要参数调整,实现割台高效低损摘穗;设计一种适于高含水率玉米的纵轴流脱粒滚筒结构,通过优化脱粒滚筒、分离凹板和顶盖结构,调整脱粒系统工作参数,提高脱净率,降低破碎率;开发玉米收获机精准智能控制系统,集成导航定位、基准行自动引导作业、割台高度自动仿形、关键部件转速实时监测、故障报警等技术。田间试验表明:该机生产率0.73 hm~2/h,总损失率1.32%,籽粒破碎率4.47%,籽粒含杂率2.1%,满足设计与使用要求。     

双滚筒联合收割机杂余处理方案探讨

双滚筒联合收割机具有脱粒能力强、分离效果好、作业效率高等优点,对茎秆含水率大、籽粒难脱的水稻也能充分完成脱粒作业,因此,近两年在东北和南方稻作区已逐渐成为水稻机械化收获的主力机型,产销量稳步上升,且发展出切横流、切纵流、双横轴流等多种机型。相较于传统的单滚筒收割机,作物在双滚筒联合收割机内的脱粒、分离时间长,虽然脱粒充     

脱粒清选装置在玉米收获机上的应用

正目前国外玉米收获机的研究与生产技术已经成熟,如美国、德国、乌克兰、俄罗斯等西方国家,玉米的收获已基本实现了全部机械化作业。由于其种植方式多为一年一季种植,收获时玉米籽粒的含水率很低,大多数国家均采用玉米摘穗并直接脱粒的收获方式。绝大部分是在小麦联合收获机上换装玉米割台,并通过调节脱粒滚筒的转速和脱粒间隙进行玉米的联合收获。随着劳动力资源的紧缺,我国玉米收获的机械化推广越来越普及,作业也越来越细化,对于玉米成熟早     

荞麦脱粒装置的设计及有限元分析

为解决现有收获机械难以适应荞麦脱粒特性的问题,满足荞麦种植户对荞麦机械化生产的迫切需求,促进荞麦机械化、产业化发展。本文对收获机械核心部件进行研究,设计出一款适用于荞麦的脱粒装置并建立其虚拟样机,从模拟仿真和静、动力学分析着手,多维度、多方面考查各零部件的装配关系、刚度、强度、安全系数以及振动等多个因素,力求最大程度上保证设计结构的合理性、可靠性和使用的安全性。分析结果表明,脱粒滚筒在极限工况条件下:最大变形量为0.282 4 mm,小于经过调研在实际应用中不超过3 mm的要求;最大应力为79.487 MPa,远小于脱粒滚筒材料的最低屈服强度235 MPa;安全系数最低值为4.906 5,远大于1;说明脱粒滚筒的刚度、强度和安全系数都满足要求。根据脱粒滚筒前6阶模态分析情况,其最大变形量为18.857 mm,小于脱粒滚筒凹板筛的间隙设计值25 mm,脱粒滚筒与凹板筛不会发生干涉现象;脱粒滚筒的极限转速为1 250 r/min,远小于安全转速2 442 r/min,不会发生共振。研究对于脱粒装置的设计、改进具备重要意义。     

半喂入联合收割机配套柴油机特点及常见故障分析

半喂入联合收割机仅将作物的穗部喂入滚筒进行脱粒,因而滚筒的功率消耗少,生产效率高,使整机的功耗大大降低。同时它的收获工艺能保证低割茬和茎秆完整,不仅能促进茎秆的综合利用,而且也为收割后续工序处理提供了方便。收获清洁度较高,并能适应倒伏、高茎秆、高产量的作物条件。目     

谷物脱粒运动试验系统设计 —基于数字散斑相关方法

针对目前杂粮机械化收获过程中因茎秆缠绕堵塞影响脱粒性能的问题,基于数字散斑相关方法设计了谷物脱粒运动试验系统。系统由脱粒试验装置和测试系统组成,可进行单脱粒滚筒脱粒性能试验和双脱粒滚筒脱粒性能试验及脱粒运动分析。脱粒运动试验表明:物料在两脱粒滚筒间的上部运动方向无规律、一级脱粒滚筒脱出的长茎秆过多造成了脱粒运动堵塞。试验系统可实现复杂环境下的物料全景运动分析,解决了由于物料成分复杂、像移模糊造成的图像分析困难问题。研究结果为解决杂粮脱粒堵塞问题提供了参考。     

GQT120型小麦割前脱粒滚筒装置的设计

为解决传统联合收获机的收获工艺,割前脱粒收获工艺成为收获机械研究的一个方向,割前脱粒采用先脱粒后切割方式。综述了小麦联合收割机割前脱粒滚筒装置的总体结构和工作原理,详细阐述了脱粒滚筒、径向风扇等核心部件的设计及参数选择。     

甘蔗尾茎力学特性试验

为获取甘蔗尾部茎秆的力学特性参数,利用精密型微控电子万能试验机对蔗尾生长点以下1~3节茎秆的拉伸、压缩力学性能进行试验。结果表明:蔗尾节位对抗拉、抗压强度的影响极其显著,抗拉、抗压强度由中部向尾部顶端生长点方向显著减小;蔗尾生长点以下1~3节抗拉强度平均值分别为1.44、2.87、4.72MPa,拉伸弹性模量平均值分别为22.02、27.60、37.09MPa。各节茎秆直径与抗拉强度呈二次函数负相关关系,随着直径的增大,抗拉强度减小。抗压强度平均值分别为4.04、5.22、6.66MPa;压缩弹性模量平均值分别为23.93、25.37、2 4.1 2 MPa;各节茎秆直径与最大压缩载荷之间呈幂函数正相关关系,随着直径的增大,最大压缩载荷增大。试验结果为甘蔗收获断尾机械的设计及建立数学模型进行动力学仿真提供了理论依据。     

梳刷气吸式亚麻蒴果收获试验台设计与试验

针对亚麻(胡麻)机械化收获过程中植株缠绕脱粒滚筒问题和蒴果收集问题,设计了梳刷气吸式亚麻(胡麻)蒴果收获试验台.以梳齿截面形状、梳刷滚筒转速、机具行进相对速度、离心式通风机风量为试验因素,以蒴果收集率、植株缠绕率为试验指标,进行了4因素3水平正交试验.结果表明,在较优试验因素组合的梳齿截面形状为圆形、梳刷滚筒转速44 ...     

翅碱蓬联合收获机关键部件设计与试验

翅碱蓬含水率高,籽粒微小,机械化收获时脱粒和清选比较困难.通过试验分析,确定了脱粒部件的滚筒齿形,进口端采用钉齿,中段采用钉齿-弧形齿组合式,排草段采用钉齿-排草板组合式;滚筒长度不小于1 100 mm;滚筒转速为800 r/min;轴流风机转速为400～450 r/min.通过清选装置的台架试验,得到机构尺寸为1 200 mm×1 000 mm(长×宽)的球式振动筛.     

不同刈割期低纤维苜蓿茎秆生物力学试验研究

本文以北方多年生豆科牧草低纤维苜蓿和甘农三号、绿宝石小冠花(对照品种)初花期、结荚期茎秆为研究对象,测试了茎秆的主要力学性能及在不同状态下主要化学成分含量.结果表明:三种牧草刈割处茎秆应力与应变曲线近似呈线性关系;结荚期茎秆抗拉强度大于初花期;初花期刈割处茎秆平均抗拉强度分别是24.62MPa、24.82MPa、15.96MPa;三种牧草茎秆随含水率的降低(或初花期到结荚期的变化),纤维素、木质素、蛋白质含量均增高;低纤维苜蓿平均蛋白质含量介于绿宝石小冠花和甘农3号之间.考虑蛋白质含量、消化率及机械化收获难易,新品系低纤维苜蓿具有更广阔发展前景.此研究为指导牧草优种筛选和选育,设计开发新机具、新工艺提供理论依据.     

基于免割收获双行谷物脱粒装置参数优化

研究了基于免割收获的双行谷物脱粒装置。通过室内试验,以脱粒总损失率、含杂率为性能指标,对滚筒转速、滚筒出口脱粒间隙和脱粒元件总高度3个因素进行回归试验。同时,通过分析处理试验结果得到因素在试验范围内对指标的影响规律,优化并确定脱粒装置的最佳参数组合为:滚筒转速795r/min、出口脱粒间隙2 2 mm(入口脱粒间隙2 8 mm)、脱粒元件总高4 0 mm。     

北方寒地水稻粒穗连接力的试验与分析

脱粒是水稻、小麦等农作物收获中必不可少又至关重要的一道工序。联合收割水稻时总是存在脱粒损伤和带柄的问题,为后续的作业带来诸多不便。为此,针对这些影响因素,对北方常见的几种寒地水稻用OM-8650拉压机对水稻穗头主茎秆与枝梗、枝梗与粒柄以及籽粒与粒柄之间连接力进行测试。结果表明,不同的水稻品种、不同的生长部位、不同的含水率以及不同的受力方向对连接力都有影响。运用DPS数据处理系统建立水稻的含水率与连接力之间的关系模型,为确定最佳脱粒时间和设计脱粒滚筒奠定良好的基础。     

油菜联合收获机切抛组合式纵轴流脱离装置设计与试验

针对传统油菜联合收获机链耙式输送器输送距离长、且易引起油菜高粗茎秆堵塞的问题,设计了一种切抛组合式纵轴流脱离装置,实现油菜的强制喂入、切断抛送、脱粒分离功能于一体,整机关键部件全部采用液压驱动,可保证其无级调速和运转平稳。通过对茎秆的运动学与动力学分析,确定了喂入辊、切碎滚筒和脱粒滚筒的结构参数与工作参数,以夹带损失率和功耗等为评价指标,开展了切碎滚筒转速、脱粒滚筒转速和脱粒间隙的正交试验。正交试验结果表明:较优参数组合为切碎滚筒转速450 r/min、脱粒滚筒转速450 r/min、脱粒间隙30 mm,此时夹带损失率为0. 415%,脱出物短茎秆质量分数为10. 43%,切碎滚筒和脱粒滚筒总功耗为4. 16 kW,排草口茎秆平均长度134. 8 mm,对应的旋风分离清选系统籽粒总损失率为6. 13%、清洁率为91. 97%。田间试验表明,切抛组合式纵轴流脱离装置能实现物料由割台至脱离装置的均匀连续输送和脱粒分离功能,可满足油菜联合收获机的作业要求。