纵轴流式小麦收获机滚筒设计与试验

脱粒分离是谷物联合收获机的主要作业环节,脱粒滚筒又是其中的主要工作部件,其工作参数直接影响着联合收获机的整机性能。为此,设计了一种新型高效纵轴流小麦脱粒滚筒装置,以解决大喂入量状态下小麦收获机所出现的效率低、含杂率高及损失率严重等问题。该滚筒主要由导料月牙、喂入叶片、喂入锥体、纹杆座组合、滚筒壳体,以及排草板等组成。以含杂率、损失率为检测指标,通过正交试验找出最佳参数组合为:滚筒转速800r/min、凹板间隙15mm、滚筒倾角8°,在此参数下谷物的含杂率为0.11%、损失率为0.29%,收获质量符合农艺要求。该机构的设计为纵轴流滚筒技术的提升提供了理论支持。     

基于FMECA模糊分析方法的纵轴流脱粒滚筒可靠性研究

针对采用故障模式、影响分析和危害性分析(FMECA)方法存在模糊性和不确定性等问题,结合模糊综合评判法定量分析的优势,提出了模糊FMECA方法,并对该方法的分析过程进行了阐述。应用模糊FMECA方法对纵轴流小麦联合收获机脱粒系统进行了可靠性分析,得到了纵轴流脱粒系统各失效模式的危害度等级,为该系统的改进设计和维护保养提供了分析依据。FMECA模糊分析方法也为农业机械装备的可靠性分析提供了一种新的方法,对提高农机产品性能有积极意义。     

纵轴流玉米脱粒分离装置喂入量与滚筒转速试验

在玉米籽粒直收过程中,脱粒滚筒转速与联合收获机的额定喂入量相匹配才能发挥出最佳的作业效果。为了获得不同喂入量时玉米联合收获机最优的滚筒转速范围,设计了一种零部件可更换、结构参数和工作参数均可调的纵轴流玉米脱粒分离装置,并在自主研制的试验台上以脱粒滚筒转速、喂入量为影响因素,以籽粒破碎率、未脱净率为性能指标进行玉米脱粒试验。通过台架试验、回归分析和单变量求解,最终确定了不同喂入量的最优滚筒转速范围:喂入量为8 kg/s时,最优的滚筒转速为254~486 r/min;喂入量为10 kg/s时,最优的滚筒转速为278~466 r/min;喂入量为12 kg/s时,最优的滚筒转速为313~445 r/min。在以上条件下籽粒破碎率均小于5%,未脱净率小于2%,达到了国家和相关标准的要求。     

纵轴流脱粒分离装置功耗分析与试验

为准确获取纵轴流脱粒分离装置在水稻脱粒中的功耗特性,借助扭矩传感器、信号采集卡及工控机测控系统在纵轴流滚筒转速为850 r/min、钉齿间距为100 mm、脱粒间隙为25 mm、草谷比为2.6、喂入量为7 kg/s条件下,于室内台架上进行了水稻脱粒功耗测定试验.通过对水稻脱粒过程中功耗特性的分析,提取水稻脱粒的瞬间功耗,得知钉齿纵轴流滚筒的空载功耗为10.93 kW、脱粒功耗为36.94 kW、机械效率为69.62％.采用单因素试验对影响钉齿纵轴流滚筒总功耗及籽粒损失率(夹带损失率和未脱净损失率)的齿间距、脱离间隙、滚筒转速、草谷比及喂入量进行室内台架试验研究,分析了单个因素对钉齿纵轴流滚筒总功耗和籽粒损失率的影响情况.     

纵轴流锥型滚筒脱粒装置设计与试验

为了降低功耗,加快脱粒滚筒轴向物料输送速度,提高小区育种小麦种子收获机清机效率,设计了一种纵轴流锥型滚筒脱粒装置,滚筒采用锥型短纹杆-板齿结构。试验结果表明,该纵轴流锥型滚筒脱粒装置在作业时小麦脱粒混合物料轴向输送速度快、功耗低,罩壳内部种子残留量小,无需人工清机,适用于以旋风分离器为气流清选装置的半喂入式小区育种小麦种子收获机。     

切纵流双滚筒脱粒分离性能试验

在切纵流双滚筒脱粒分离性能试验装置上,进行喂入量为6kg／s的水稻脱粒分离性能试验,研究其最佳脱粒分离的结构参数和运动参数。试验结果表明,切纵流双滚筒联合收割机收获水稻的最佳组合方式为：切流滚筒间隙27mm,纵轴流滚筒间隙14mm,切流滚筒线速度为25．9 5m/s,纵轴流滚筒线速度为28．23m/s,纵轴流滚筒齿杆间距为140mm。并对切流滚筒脱粒分离籽粒的轴向分布、纵轴流滚筒脱粒分离籽粒的轴向和径向分布进行了研究,为后续清选装置的研究提供了设计依据。     

纵轴流脱粒分离试验台的设计

脱粒分离是联合收割机的重要工作环节之一,其工作性能指标直接影响到联合收割机的整机性能.为此,设计了纵轴流脱粒分离试验台.试验台工作部件更换调整方便,运动参数可实现无极调节.同时,设计了分析脱出物籽粒空间分布的接料箱.采用了工控机和采集卡相结合的测控方法,实现了对工作部件的转速、扭矩等参数实时采集、显示和处理,模拟和再现了纵轴流滚筒脱粒分离作物的全过程.     

新型板齿式双纵轴流脱粒滚筒在籽粒收获机上的应用

本文介绍了新型板齿式双纵轴流脱粒滚筒装置的结构组成、技术特点以及在牧神籽粒收获机上的应用及试验情况。     

纵轴流柔性锤爪式玉米脱粒装置设计与试验

针对两熟区玉米籽粒直收过程中籽粒破碎严重、未脱净率高的问题,设计了一种纵轴流柔性锤爪式玉米脱粒装置。该脱粒装置采用纵轴流脱粒滚筒,脱粒滚筒上安装脱粒锤爪,脱粒前段和脱粒后段可更换不同型式的脱粒锤爪,脱粒锤爪与脱粒滚筒柔性连接,以降低籽粒破碎率,实现玉米的柔性低损伤脱粒。脱粒凹板采用分段组合式,便于脱粒段、排杂段的调整,凹板圆柱钢上设计半球形凸起,以增加搓擦力,提高脱净率。选取喂入量、滚筒转速、脱粒锤爪型式作为试验因素进行了正交试验,确定了在不同含水率下,喂入量、滚筒转速和脱粒锤爪的最佳参数组合,结果表明：含水率为25.12%时,最佳参数组合为滚筒转速500r/min,喂入量8kg/s,起脱段为扁头脱粒锤爪,平脱段和强脱段为圆头脱粒锤爪,此时籽粒破碎率为3.73%,未脱净率为0.69%;含水率为32.83%时,最佳参数组合为滚筒转速450r/min,喂入量8kg/s,起脱段、平脱段和强脱段均为圆头脱粒锤爪,此时籽粒破碎率为4.36%,未脱净率为0.70%。     

基于ANSYS的脱粒滚筒模态分析

脱粒滚筒是联合收割机工作时做旋转运动且质量较大的部件,所以其工作时的最大变形量和固有频率的大小直接关系到脱粒滚筒功能的实现和是否会发生共振的问题。运用三维设计软件PRO/E建立脱粒滚筒的实体模型,并将其导入到有限元分析软件ANSYS中进行模态分析,提取其前六阶固有频率,并与脱粒滚筒工作转速进行比较,计算出脱粒滚筒工作时的危险转速范围;查看其可能存在的最大变形,以判断是否会与周围零部件发生干涉。最后的分析结果表明,该设计已经初步达到设计目的,并有继续改进提高的空间。同时,该分析结果也为后续的试验及改进提供依据。     

油菜联合收获机集成式纵轴流脱离装置设计与试验

针对油菜联合收获机链耙式输送器结构复杂、输送路程长、存在堵塞的问题,设计了一种集成式纵轴流脱粒分离装置,将强制喂入装置与纵轴流脱粒分离装置合二为一,二者呈T字形垂直排布,取代传统的链耙式输送器,依靠强制喂入装置和纵轴流脱粒分离装置实现油菜输送、抓取、脱粒分离功能。依据集成式纵轴流脱粒分离装置的工作过程,确定了强制喂入轮和纵轴流脱粒滚筒直径和转速等主要参数。试验表明,喂入量为2.0 kg/s,强制喂入轮转速在300~450 r/min时,该装置脱粒油菜的夹带损失率低于1.31%;强制喂入轮转速为400 r/min、喂入量在1.0~2.5 kg/s时,夹带损失率低于1.18%,符合油菜脱粒分离装置的设计指标。田间试验表明集成式纵轴流脱粒分离装置可适应油菜联合收获机的作业要求,实现物料由割台至脱粒分离装置的均匀连续输送和脱粒分离功能。     

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。     

纵轴流玉米脱粒分离装置设计与试验

针对黄淮海地区籽粒直收时籽粒损伤严重及未脱净率高的问题,结合现有的玉米脱离分离装置的特点,设计了一种纵轴流式变径变间距玉米锥形脱粒滚筒,以及利用可调节双头拉杆调节工作倾角的脱粒分离装置倾角调节装置.设计了脱粒元件在锥形滚筒的安装位置及排列方式,分析了脱粒元件与籽粒接触的脱粒动力学过程,并查阅相关文献确定了脱粒装置关键参...     

纵轴流脱粒分离-清选试验台设计

设计的纵轴流式脱粒分离-清选试验台以切流与纵轴流组合式脱粒分离装置、风筛式清选装置为核心,采用可组合的模块化结构,工作部件结构和运动参数的调整简单、方便,可获得多个工况下脱粒分离、清选性能指标以及脱出物的分布规律.试验台以工控机和信号采集卡作为硬件控制系统的核心,采用VC++编写的测控软件系统可以对试验过程中工作部件的转速、频率、扭矩和功率等参数进行实时采集、显示、处理与分析,为纵轴流联合收获机脱粒分离、清选装置等关键部件的设计提供了依据.     

闭式脱粒滚筒的静动态性能分析

针对联合收割机中闭式脱粒滚筒有可能在外载荷作用下会发生较大变形和在外激励作用下发生共振的问题,采用SolidWorks软件对闭式脱粒滚筒进行了三维建模,以*.x_t格式导入Ansys Workbench建立有限元模型,然后对闭式脱粒滚筒进行静动态性能分析(即静态分析和模态分析)。静态分析结果表明,闭式脱粒滚筒的刚度和强度足够,变形均在设计允许范围之内;模态分析得到的闭式脱粒滚筒前6阶固有频率和振型结果表明,在规定的工况范围内,闭式脱粒滚筒在外激励作用下不会产生共振。研究结果为后续样机的设计和改进提供了理论依据。     

纵轴流辊式组合玉米柔性脱粒分离装置设计与试验

为满足黄淮海地区较高含水率玉米籽粒直收作业要求,解决现有籽粒收获机籽粒破碎率和未脱净率高、玉米芯轴苞叶易堵塞凹板等问题,在分析现有脱粒装置结构特点的基础上,设计了一种“柔性钉齿+双扭簧压力短纹杆”组合式脱粒元件和“六棱孔网格筛+鱼鳞式脱粒橡胶辊”组合式脱粒凹板相配合的柔性脱粒分离装置。对关键部件进行理论分析,确定了影响脱粒性能的主要因素,利用搭建的纵轴流辊式组合玉米柔性脱粒试验台进行单因素试验,得到脱粒性能较好时滚筒转速、辊筒传动比以及脱粒间隙的变化范围。以滚筒转速、辊筒传动比和脱粒间隙为试验因素,以籽粒破碎率、未脱净率为指标进行三因素三水平正交试验。结果表明,对籽粒破碎率和未脱净率影响由大到小均为滚筒转速、辊筒传动比、脱粒间隙;最优参数组合为滚筒转速475r/min、辊筒传动比1.5、脱粒间隙45mm,此时籽粒破碎率为3.76%,未脱净率为0.52%。对该组合进行试验验证,各指标符合国家相关标准要求。     

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。     

基于ANSYS Workbench纹杆式滚筒模态分析

纹杆式滚筒工作环境及工作载荷比较复杂,在脱粒作业过程中可能因设计、操作不当引起共振或谐振。采用Solid Works三维设计建模软件对纹杆式脱粒滚筒进行建模,导入ANSYS Workbench软件中进行模态分析。分析结果表明:甘草种子脱粒所用的纹杆式脱粒滚筒安全可靠,不会引发共振等问题而导致设备损坏,为种子脱粒机的样机加工制造提供依据。     

联合收获机脱粒滚筒有限元模态分析与试验

针对联合收获机脱粒滚筒在工作中的振动和噪声问题,为了避免共振,利用软件ANSYS Workbench对联合收获机脱粒滚筒进行了有限元模态分析,得到了前6阶的固有频率和振型。对脱粒滚筒进行了模态实验,与有限元分析结果进行对比,其固有频率相对误差在4.6%以下,且振型一致,验证了有限元分析的准确性。模态分析结果表明:前6阶固有频率与主要振源激励频率相差较大,较好地避开了共振区;钉齿杆与幅盘的振幅较大,且两者的连接处最为薄弱,在设计和焊接时应尤为注意。该研究为联合收获机脱粒滚筒的设计与优化提供了参考。