多功能组合式全喂入花生摘果试验装置研究

为深入研究各种形式花生摘果机、摘果部件的工作原理,探究花生摘果过程中的荚果损伤机理、花生荚果分布规律和花生植株动力学状况,进而进行花生摘果机结构与参数优化,设计出一种多功能组合式全喂入花生摘果试验装置,主要由机架、电动机、传动系统、摘果系统、清选系统、变速与控制系统、荚果分布测试系统等组成。该装置作为花生摘果试验平台具有以下功能:通过改变和控制花生植株运动方向,可实现切流单滚筒、轴流单滚筒、切流双滚筒、切轴流双滚筒、轴流双滚筒、双切流横轴流三滚筒和切流双轴流三滚筒7种不同切轴流喂入、摘果方案;通过变频器与机械传动组合式调速方式,实现各摘果滚筒的速度调节;通过格式接料器,可研究各摘果机构的花生荚果分布规律。性能试验表明,该装置可针对不同花生品种及其性状进行不同摘果元件、不同切轴流组合的摘果性能试验,主要参数为:转速200~800 r/min,摘果间隙25~50 mm,最大喂入量5 kg/s。     

纵轴流花生摘果系统喂入装置的设计与试验

为解决花生捡拾联合收获机摘果喂入过程中荚果易破碎、秧果易拥堵等问题,设计了一种用于花生捡拾联合收获机摘果系统的螺旋喂入装置。通过对花生植株喂入输送过程分析,确定了摘果滚筒螺旋喂入头、锥形套筒的设计参数。以挖掘条铺并经田间自然晾晒3天的花生植株为试验对象,以荚果破碎率为试验指标,以摘果滚筒转速、喂入量、喂入间隙为试验因素进行试验台试验。试验结果表明:当摘果滚筒转速483.962r/min、喂入量3.176kg/s、喂入间隙9.529mm时,破碎率达到最小值为0.228%。经田间试验验证,整机花生荚果破碎率≤1.2%,满足花生低损收获要求。研究可为我国花生捡拾联合收获机喂入及摘果系统的研究提供理论和实践依据。     

全喂入式摘花生鲜果装置研制与试验分析

目前,我国花生机械化收获水平较低,人工收获劳动强度大、成本高,实现花生机械化生产是广大农户的迫切愿望。为此,研制了全喂入式摘花生鲜果装置,并测量了试验地花生基本特性,进行了喂入量、滚筒转速、摘果间隙以及摘果齿排数等参数正交试验。试验和分析表明,喂入量1.2kg/s、滚筒转速400r/min、摘果间隙65 mm和摘果齿3排为最佳工作参数,破碎率和未摘净率分别为1.62%和1.03%。该工作参数可以为全喂入式花生联合收获机摘果装置和花生摘果机单机设计提供参考。     

切-双纵流脱分装置试验研究与分析

阐述了切-双纵轴流脱粒分离装置的结构组成及工作原理,基于切-双纵流联合收获机,以喂入量、切流滚筒间隙及滚筒转速为影响因子,脱粒破碎率及脱粒损失率为指标,进行田间性能试验,并利用极差分析分别对破碎率、脱粒损失率单影响因子进行分析。结果表明:对脱粒破碎率影响的主次因素为BCA,即切流滚筒转速纵轴流滚筒转速喂入量,最佳组合为切流滚筒间隙25/30mm、滚筒转速907/1 043r/min、喂入量10.2 kg/s;对脱粒损失率影响的主次因素为BAC,即切流滚筒间隙喂入量滚筒转速,最佳组合为切流滚筒间隙25/30mm、喂入量10.2kg/s、滚筒转速953/1 096r/min。     

纵轴流联合收割机切流脱粒分离装置的研究

为分析纵轴流联合收割机切流脱粒分离装置的脱粒分离性能,在自行研制的纵轴流脱粒分离清选试验台上,对刀形齿切流脱粒分离装置进行台架试验,采用正交试验分析结构和运动参数对籽粒脱粒性能的影响。试验结果表明,在喂入量5.5 kg/s、滚筒转速900 r/min、脱粒间隙20 mm(入口)、15 mm(出口)的条件下,脱净率为85.01%。     

钉齿式切流脱粒分离装置的性能试验

以一种钉齿脱粒元件为试验对象,以喂入量、滚筒转速和脱粒间隙为因素,以籽粒脱净率为评价指标进行正交试验。试验结果表明:对籽粒脱净率的影响程度为喂入量滚筒转速脱粒间隙;最佳工作参数为喂入量5.5 kg/s,滚筒转速950 r/min,脱粒间隙20 mm(入口)和15 mm(出口)。     

油菜分段收获脱粒清选试验

对我国南方油菜分段收获割晒后的脱粒清选特性和脱粒清选参数进行了研究。通过在试验台上脱粒和清选正交试验,得出了分段收获捡拾脱粒机脱粒、清选部件形式和两组合理的工作参数。试验结果表明：脱粒分离夹带损失最小的优选参数组合为喂入量1.6kg/s、滚筒转速750r/min、脱粒间隙15mm、滚筒形式钉齿6排;影响脱粒分离夹带损失率的主次因素为滚筒形式、喂入量、脱粒间隙和滚筒转速。综合考虑清选损失率和含杂率最〖JP3〗小的优选参数组合为开度10mm鱼鳞筛、振动筛曲柄转速260r/min、离心风机转速860r/min、离心风机倾角15°;由模糊综合评价值的极差分析可得因素的主次排序为离心风机倾角、振动筛曲柄转速、筛片结构形式和离心风机转速。     

寒地超级稻摘脱台设计参数的试验研究

为进一步改善寒地超级稻霜前收获摘脱台的性能,降低梳脱损失,通过对影响摘脱台工作性能的主要参数和结构特点的分析,在4ZTL-1800型气吸式割前摘脱稻麦联合收割机研究基础上,设计了一种具有可更换3种滚筒的摘脱台。以摘脱台的总损失为评价指标,对摘脱滚筒线速度、喂入速度、喂入口开度与喂入口风速进行了单因素和多因素正交试验。单因素试验表明：摘脱滚筒线速度、喂入速度和喂入口风速三因素对摘脱损失有显著影响。正交试验表明：最佳组合为滚筒线速度23 m/s,喂入速度1.1 m/s,喂入口开度120 mm,喂入口气流速度14 m/s,此技术条件下摘脱损失不大于1%。所设计的摘脱台满足超级稻收获要求,并为超级稻割前摘脱联合收割机摘脱台的设计提供依据。     

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。     

水稻单轴流脱粒滚筒合理工艺参数的试验研究

在钉齿式轴流试验台上进行水稻脱粒试验,考察脱粒与分离因素对脱粒与分离性能的影响;用二次正交旋转组合设计的实验方法,探讨喂入量、滚筒转速和导向板导角对轴流装置功耗的影响规律;利用双因素分析法分析各因素与试验指标的关系,确定各因素在二次非线性模型中的主次顺序.试验结果分析表明,滚筒转速对影响轴流脱粒的功耗影响最大,喂入量次之,导向板导角的影响小.喂入量为2kg/s,滚筒转速为700r/min,导向板导角为45°时,单位功耗为9.82kW/kg·s.     

油葵联合收获机脱粒装置设计与试验研究

为提高油葵联合收获机脱粒装置的分离率,降低破损率,基于油葵种植物理特性,运用Solidworks软件进行油葵脱粒装置物理样机的设计。制作四种分离滚筒,并确保其结构形式、结构参数、作业参数和性能质量。以分离滚筒转速、喂入量和滚筒型式为影响因素,以分离率、破损率为试验指标进行油葵脱粒正交试验。试验表明:影响分离率和破损率的主次因素为滚筒形式、滚筒转速、喂入量,分离率的较优组合为纹杆式滚筒、滚筒转速为430 r/min、喂入量为2.45 kg/s,破损率的较优组合为弓齿式滚筒、滚筒转速280 r/min、喂入量为2.45 kg/s。     

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。     

花椒采收机设计与试验

为解决花椒收获过程中的摘净率低、损伤率高的问题,在现有结构基础上,基于梳刷摘果原理对采摘装置、传动装置等零部件进行设计和分析,确定了影响花椒采收机采摘效果的因素。利用ADAMS软件,以采摘装置梳刷滚筒转速、梳刷滚筒与喂入口间距、两梳刷滚筒间距为影响因素,以花椒果实未损伤摘净率为检测目标,进行响应面仿真分析试验。结果表明：梳刷滚筒转速对花椒果实未损伤摘净率影响极其显著,梳刷滚筒与喂入口间距、两梳刷滚筒间距影响比较显著。最优参数下,即梳刷滚筒转速531r/min、两梳刷滚筒间距70.6mm、梳刷滚筒与喂入口间距46.7mm时,花椒果实未损伤摘净率为96.6%。研究结果可为后续花椒采收机的研究提供参考。     

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。     

纵轴流双柔性碾搓式谷子脱粒装置设计与试验

针对谷子机械收获过程中谷码率高、破损率高、未脱净损失率高的问题,设计了一种纵轴流双柔性碾搓式谷子脱粒装置。该装置采用纵轴流脱粒滚筒,脱粒滚筒上通过安装柔性橡胶辊降低了谷子籽粒破损率,从而实现谷子柔性低损伤脱粒,橡胶圈外表面的波浪形凸起对谷子具有很好的碾搓脱粒性能。柔性凹板筛由空心圆柱旋转筛分单元两两相互交错组成,每组两排空心圆柱旋转筛分单元相互交错配合,形成适合谷子籽粒分离的U形孔,凹板筛支撑装置具有微动性与柔性凹板筛配合形成柔性微动凹板筛,有利于谷子籽粒分离和降低谷码率。选取喂入量、滚筒转速和脱粒间隙为试验因素,以谷码率、破损率、未脱净损失率和功耗为指标,进行了三元二次回归正交旋转组合试验确定了喂入量、滚筒转速和脱粒间隙的最佳参数组合。结果表明:当喂入量1.4 kg/s、滚筒转速735 r/min和凹板间隙9 mm时,谷子籽粒破损率为0.35%,谷码率为1.78%,未脱净损失率为0.64%,功耗为10.6 kW。     

轴流式玉米柔性脱粒装置设计与试验

针对现有玉米籽粒收获装置对黄淮海夏玉米脱粒时存在籽粒损伤大,未脱净率高等问题,设计了一种轴流式玉米锥形脱粒滚筒,采用“柔性钉齿-短纹杆”组合式脱粒元件,实现籽粒低损高效收获。通过对锥形滚筒及关键部件结构的理论分析,确定了脱粒滚筒的关键参数;利用搭建的脱粒试验装置进行单因素试验,得到滚筒转速、脱粒元件间距及脱粒间隙对脱粒性能的影响关系。在此基础上,以滚筒转速、脱粒元件间距和脱粒间隙为试验因素,对破碎率和未脱净率进行三因素三水平二次回归正交试验,结果表明:滚筒转速、脱粒元件间距、脱粒间隙对破碎率与未脱净率均有显著影响;最优参数组合为滚筒转速425r/min、脱粒元件间距90mm、脱粒间隙45mm,对应的破碎率为5.72%、未脱净率为0.83%,达到国家相关标准要求。该研究可为黄淮海地区玉米脱粒滚筒的研发提供参考。     

斜置切纵流联合收获机脱粒分离装置结构参数优化

为满足我国现阶段高产水稻的收获要求,对自行研制的履带式斜置切纵流联合收获机进行了结构改进,构建了载荷测试系统,并在田间开展了三因素三水平的正交试验,分析了切纵流滚筒转速、切流滚筒凹板筛结构形式、斜置纵轴流螺旋喂入头与导流罩径向间隙等因素对脱粒分离性能的影响,使用极差分析法对斜置切纵流联合收获机脱粒分离装置的结构参数进行了优化。优化结果表明:切流滚筒转速和纵轴流滚筒转速分别为862、806 r/min,切流凹板筛过渡段为导向、分离孔式,螺旋喂入头与导流罩径向间隙为50 mm时,整机的脱粒分离性能较优。脱粒分离总损失率为0.62%,脱粒分离总功耗为40.42 k W。     

多级切流式花生捡拾收获机摘果输送装置设计与试验

全喂入切流式花生摘果作业方式作为花生机械化收获的主要手段,存在有效摘果时间短、损失率高的问题。为此设计一种多级切流式花生捡拾收获机摘果输送装置,主要由多级滚筒、前输送板、驱振轴和后输送板等组成,将传统花生捡拾收获机的摘果装置与输送装置一体化,采用7级滚筒串联与振动输送组合的结构形式实现摘果与输送协同作业。本文在对关键部件作业原理分析的基础上进行结构和参数设计;采用离散元软件EDEM仿真优化方法对输送板的运动参数（方向角、振幅、频率）进行仿真分析;以花生主产区典型品种“大白沙”作为研究对象,通过田间试验对摘果输送装置的作业性能进行试验验证。结果表明,当花生植株喂入量5.6kg/s、二级滚筒转速325r/min、其他滚筒转速239r/min、输送板方向角25°、振幅45mm、频率7Hz时,花生摘净率98.41%,破损率4.76%,夹带损失率1.46%。各项性能均满足设计要求。     

花生捡拾联合收获机喂入输送装置的设计与试验

针对目前花生捡拾联合收获机捡拾台螺旋喂入与升运输送过程中秧果易拥堵而造成荚果破碎高等问题，设计了一种花生捡拾联合收获机喂入输送装置。通过动力学与运动学的秧果喂入和输送过程分析，开展花生秧果与搅龙输送装置、花生秧果与链靶升运装置的互作关系研究；通过理论分析与计算，确定秧果喂入和输送关键部件的结构和运动参数，并进行集成研究。以田间自然晾晒3～5天的花生植株为材料，以输送率、荚果破碎率为试验指标，以喂入量、喂入搅龙转速、喂入口输送间隙为因素进行台架试验，结果表明：当喂入量3kg/s、喂入搅龙转速150r/min、喂入口输送间隙90mm时，作业性能达到最优，输送率为99.83%,荚果破碎率为0.28%,输送过程稳定可靠，未发生堵塞现象，满足花生联合收获机的作业要求。