自走式不对行棉秆联合收获打捆机的设计与试验

针对棉秆收获效率低、压捆密度小等问题,设计一次进地可实现棉秆拔除、输送、切断、压缩和打捆作业的自走式不对行棉秆联合收获打捆机。该机具采用安装有V型齿板的不对行拔秆辊和清理辊配合作业,实现棉秆的不对行整株拔除作业,有利于提高棉秆的收获效率和拔净率;采用滚筒式铡切装置将棉秆长度切断成(20±5) cm,实现棉秆先切断后压缩打捆作业,有利于提高棉秆的压捆密度。根据棉秆的特性和收获要求,确定关键部件的参数并进行仿真,结果显示,设计的关键部件满足棉秆收获性能要求。田间试验表明:棉秆的不对行拔除、切断、压缩和打捆联合作业性能良好,满足棉秆机械化收获要求;棉秆切断长度合格率为95.24%,压捆密度为159.3 kg/m~3;当不对行拔秆辊旋转速度为390 r/min,不对行拔秆辊入土深度3 cm,机具行进速度1.2 m/s时,棉秆拔净率为97.83%,作业效率0.98 hm~2/h。     

基于侧喂入打捆机的棉秆压捆试验研究

针对棉秆压捆缺乏理论数据支撑的问题,设计一种基于侧喂入打捆机的压捆试验平台及其测试系统,采用单因素和4因素4水平正交试验法,对棉秆压捆过程中,压缩活塞压力、压缩室压力、棉秆压捆密度(试验性能指标)与棉秆含水率、棉秆切断长度、棉秆喂入量、压缩频率(试验因素)之间的关系进行研究。单因素试验结果表明:棉秆含水率与棉秆压捆密度之间的关系为一元二次多项式,其余各试验性能指标与各试验因素之间的关系均为一元三次多项式。4因素4水平正交试验结果表明:试验因素与各试验性能指标的综合关系均为四元三次多项式。对试验因素与试验性能指标之间的关系进行分析,结果表明:棉秆使用侧喂入打捆机压捆时,最优组合为,棉秆含水率30%、棉秆切断长度25 cm、棉秆喂入量3.22 kg/s、压缩频率110 Hz。     

棉秆拔秆机拔秆装置的设计与试验

为小型履带自走式棉秆拔秆机设计了拔秆装置。该装置主要由旋转刀辊、输送钉齿、压缩滚筒、清理滚筒等组成,针对南方行距不一的复杂地势,能实现不对行拔取,清理棉秆根部泥土,且不易拔断棉秆。对影响棉秆拔净率和拔断率的主要因素——机具前进速度、刀辊旋转速度、辊刀入土深度进行了单因素和多因素正交试验。结果表明:影响棉秆拔净率和拔断率的因素大小依次是辊刀入土深度、刀辊旋转速度、机具前进速度;当辊刀入土深度为15 cm、刀辊旋转速度为415 r/min、机具前进速度为0.8 m/s时,棉秆拔净率可达95.8%,拔断率仅为9.6%。     

再生稻收割机刚柔耦合杆齿脱粒装置的设计与试验

目的 针对再生稻头季收获时籽粒和秸秆含水率较高,籽粒与稻穗的黏结力较大,采用传统刚性杆齿脱粒装置的收割机收获时会导致大量籽粒破碎的问题,在轴流式脱粒滚筒的基础上设计了一种刚柔耦合杆齿的脱粒滚筒。方法 采用EDEM仿真软件对脱粒过程进行仿真模拟,通过后处理获得3种不同杆齿(刚性、柔性、刚柔耦合)对籽粒的平均法向打击力和切向揉搓力;以夹带损失率、破碎率和未脱净率为评价指标,分别以不同滚筒转速下的单因素和以滚筒转速、水稻籽粒含水率、杆齿种类为因素的三因素三水平进行不同杆齿的正交台架验证试验。结果 EDEM仿真结果表明,在滚筒转速分别为650、750和850 r/min时,3种杆齿对籽粒的平均法向打击力和切向揉搓力均表现为刚性杆齿最大、柔性杆齿最小。单因素试验结果表明,刚性杆齿脱粒装置的籽粒破碎率明显高于柔性杆齿脱粒装置和刚柔耦合脱粒装置,在滚筒转速为900 r/min时,柔性杆齿、刚性杆齿和刚柔耦合杆齿的破碎率均很高,分别为1.632%、1.925%和2.564%;柔性杆齿脱粒装置的未脱净率和夹带损失率明显高于刚性杆齿脱粒装置和刚柔耦合脱粒装置,在滚筒转速为900 r/min时,柔性杆齿、刚性杆齿和刚柔耦合杆齿的未脱净率均很低,分别为0.286%、0.071%和0.240%,在滚筒转速为850 r/min时,柔性杆齿、刚性杆齿和刚柔耦合杆齿的夹带损失率均很低,分别为1.595%、0.729%和1.341%。正交试验结果表明,影响籽粒夹带损失率和破碎率的因素顺序依次为杆齿种类 > 滚筒转速 > 籽粒含水率,影响未脱净率因素的顺序依次为杆齿种类 > 籽粒含水率 > 滚筒转速。结论 相同条件下,刚柔耦合脱粒装置能够在保证籽粒脱净率的前提下,降低籽粒破碎率。研究结果可为再生稻收割机脱粒装置的设计与田间应用提供参考。     

小型立式轴流脱粒装置的试验

利用3层输送带模拟收割机在田间的行走,以未脱净率为试验指标进行滚筒转速单因素试验,初步确定脱粒滚筒转速。在此基础上,以断穗籽粒率、含杂率、夹带损失率等为试验指标,进行滚筒转速、脱粒间隙、板齿倾角3个因素的正交试验和回归试验,优化确定立式轴流脱粒装置的最优参数组合;然后在最优参数组合下,做滚筒长度试验确定籽粒沿滚筒的分布规律及滚筒的最佳长度。结果表明,当滚筒转速为875 r/min、凹板脱粒间隙为1.25 cm、板齿倾角为8°、滚筒长度为90 cm时,脱粒总损失率为1.43%,断穗籽粒率为1.06%,含杂率为31.87%。     

基于刚柔耦合的水稻脱粒滚筒仿真分析与试验

为降低4LZ–4.0型联合收割机机收作业中籽粒破碎率,提高清洁度,依托纵轴流差速分段式脱粒滚筒,设计了杆齿、弓齿和刀齿3种形状的脱粒元件,通过改变脱粒元件表面与籽粒碰撞时的接触状态,刚柔耦合成6种类型脱粒滚筒;基于冲量–动量定理对籽粒碰撞过程进行分析,通过仿真试验得到刚性杆齿和刚柔耦合杆齿与水稻籽粒谷物接触时籽粒所受法向力均值分别为28.4 N和22.3 N,籽粒所受切向力均值分别为14.43 N和8.74 N。以前滚筒齿形、前滚筒转速和前后滚筒转速差为影响因素,以水稻籽粒破碎率和未脱净率为评价指标进行3因素3水平正交试验。结果表明：前后滚筒转速差对破碎率的影响最大,前滚筒齿形对未脱净率的影响最大;试验得到的最优组合为前滚筒齿形为弓齿、前滚筒转速为600 r/min、前后滚筒转速差为100 r/min;与刚性脱粒元件相比,带有聚氨酯橡胶套的刚柔耦合脱粒元件可有效降低水稻籽粒破碎率,平均可降低18.5%。     

青稞联合收获机配套秸秆打捆装置设计与试验

针对北方藏区传统青稞收获作业中秸秆收集运输机械化程度低、现有机具行走稳定性差的问题,设计一套青稞联合收获机配套秸秆打捆装置,整机主要由喂入机构、压缩机构和打结器离合装置组成,对样机关键部件进行选型设计,确定了打捆机各装置的配置方式与动力分配。应用ABAQUS软件对整机机架振动特性进行有限元仿真,对比固有频率与外部激励频率变化趋势,改进机架结构并优化其参数,以避免作业时发生共振。通过ADAMS软件得到喂入机构上、侧拨叉工作时的运动轨迹,确定两拨叉结构参数,以避免作业时出现干涉。田间试验结果表明:秸秆成捆率达到98.3%,草捆合格率达到94.7%,草捆抗摔率超过90%,整机作业效率达到0.7 hm²·h^-1,平均草捆截面尺寸达到0.5 m×0.6 m,平均草捆密度达到124 kg·m^-3,各项性能指标均达到设计要求。该研究可为青稞联合收获、秸秆打捆一体化作业机具的设计与研制提供应用实例和技术依据。     

方捆机压缩室切刀对玉米秸秆的切割参数优化

为了研究方捆机捡拾玉米秸秆打捆时压缩室切刀的切割性能,利用曲柄滑块式切割试验装置,以滑切角、含水率、切割频率、切割位置为试验因素,以切割功耗为评价指标进行试验研究。当切割位置定为第1节时(根部),优化的试验参数组合为滑切角23°、秸秆含水率20%、往复切割频率90次/min,切割性能最佳,切割功耗为37.6 J。研究结果可为玉米秸秆方捆机研发提供依据。     

油菜分段收获脱粒分离功率消耗试验研究

研究油菜分段收获条件下脱粒分离功率消耗与喂入量、脱粒滚筒圆周线速度、脱粒间隙和脱粒滚筒结构形式之间的关系.对脱粒分离装置实际功耗峰值和实际功耗均值进行了4因素3水平正交试验,结果表明:喂入量1.4 kg/s,滚筒转速650 r/min,脱粒间隙20 mm和钉齿6排脱粒滚筒消耗的功率最小,其中喂入量和脱粒滚筒转速为影响脱粒分离功率消耗的主要影响因素;方差分析表明喂入量、脱粒滚筒转速、脱粒间隙和脱粒滚筒形式对实际功耗峰值和实际脱分段功耗均值影响均不显著.     

倾斜式子棉清理机工作质量影响因素分析

为了研究倾斜式子棉清理机的生产率、刺钉滚筒与格条栅的间距和刺钉滚筒转速3个因素对工作质量的影响程度及关系,采用L9(34)正交试验设计方法 ,对各因素的参数进行了优化研究。结果表明,各因素对工作质量影响程度为刺钉滚筒转速刺钉滚筒与格条栅间隙子棉生产率。在刺钉滚筒转速600r/min,刺钉滚筒与格条栅间隙16 mm,子棉加工量8 t/h的条件下,倾斜式子棉清理机工作质量最佳。     

4KM-1800牵引式棉秸秆收获打捆机关键参数设计及试验研究

[目的]为了棉花秸秆能得到合理有效的利用,研制回收率高,一次作业就可以完成棉秸秆收获及打捆机具.[方法]研究借鉴目前所采用的牧草打捆机理,对机具关键工作部件的结构及参数设计进行理论分析计算,通过正交试验初步确定牵引式棉秸秆收获打捆机的结构及其关键部件的形状和尺寸参数.[结果]机具工作速度≥2 km/h,秸秆回收率≥95;,工作幅宽1400～1 800 mm;生产率8～10捆/h;作业可靠性≥90;.[结论]该种机型的研制有效解决了棉秆收获打捆的技术难题,直接提升棉秆资源利用水平,降低棉秸秆的回收成本,减少农田作业次数,能合理有效地将棉花秸秆开发利用成可再生能源,有利于棉秸秆打捆技术的推广.     

棉秆切碎还田装置的设计与试验

为南方小面积田块棉秆切碎还田机设计了棉秆切碎还田装置。该装置由切割装置、扶秆装置、除茬装置组成,棉秆由扶秆装置喂入,从上至下依次被切断、除茬。将该装置挂接在土槽试验机上,对影响棉秆切割长度合格率、功耗和除茬率的主要因素,即机具前进速度、锯盘转速和导向槽口宽度进行了单因素试验和回归正交试验。结果表明:影响合格率与除茬率的因素大小依次为机具前进速度、锯盘转速、导向槽口宽度;影响功耗的因素大小依次是锯盘转速、机具前进速度、导向槽口宽度。利用规划求解进行参数优化,在棉杆长度合格率与除茬率分别不低于85%和90%的情况下,锯盘转速为860 r/min,机具前进速度为0.65 m/s,导向槽口宽度为60 mm时,功耗为5.91 k W。     

径向槽对锯片热变形和振动特性的影响

该文应用模拟加热和高速回转激振测量锯片变形的方法 ,定量分析了径向槽对锯片性能的综合影响 .在实验室条件下 ,对各种不同结构、数量的开槽木工锯片的热压曲变形量和振动性质进行了详尽地测量和分析 .结果表明 :径向槽的槽数和长度对锯片热压曲变形量和振动性质影响最为明显 .在本实验条件下 ,槽数量多、长度大锯片的热压曲变形量小 .5个槽和槽长度 35mm锯片的振幅最小 .锯片转速在 2 0 0 0～ 30 0 0r min范围之内 ,锯片的振幅最小 ,转速超过 35 0 0r min或 4 0 0 0r min后 ,部分锯片的振幅骤增 ,发生共振 .     

碎玉米秸秆青贮打捆试验研究

碎玉米秸秆的压缩特性对压缩工艺的优化、压缩设备的研制等均有重要影响。采用青贮圆捆机对碎玉米秸秆进行卷压试验,研究了不同含水率、喂入量、挤草辊转速对压缩特性的影响,对卷压力与卷压密度的关系进行了分析,建立了碎玉米秸秆卷压过程的压缩模型,为卷压工艺的深入研究和圆捆机的优化设计提供依据。     

番茄气吸滚筒式排种器的优化设计与试验

针对番茄种子粒径小、质量轻、形状不规则、难以实现精量排种的问题,设计了一种气吸滚筒式排种器,主要由正压吹种装置、凸形滚筒、种箱、激振器等部件组成。排种器凸形滚筒内负压产生吸附力,吸附番茄种子随滚筒转动,至投种位置时在正压气吹的作用下完成排种。确定滚筒直径142 mm、长度345 mm,吸种孔数10个×20个、孔距33.3 mm、孔径1.2 mm。以吸种负压、滚筒转速和振动频率为试验因素,单粒率、重播率和漏播率为性能评价指标,进行正交旋转组合试验,建立回归模型,采用多目标优化方法,得到排种器的最优工作参数为吸种负压530 Pa、滚筒转速5 r/min、振动频率68 Hz,此时排种器漏播率为3.7%,重播率为3.2%,单粒率为93.1%。