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。     

钉齿式纵轴流花生摘果装置的设计与试验研究

针对我国目前花生联合收获中摘果效率低、破损率高及易堵塞的主要问题,结合现有的几种摘果方式,研制出一种钉齿式纵轴流花生摘果装置。钉齿式纵轴流花生摘果装置主要包括凹板筛、摘果滚筒上盖、导流板、锥形喂入挡板、摘果滚筒、固定在摘果滚筒上的喂入搅龙叶片、钉齿、固定钉齿的U型齿杆及1根中心轴贯穿整个摘果滚筒。同时,对主要机构的主要参数进行设计,研制出了钉齿式纵轴流花生摘果装置的试验平台,并采用BBD试验设计的相关方法进行了试验研究,经分析得出结论。试验验证表明:其各项摘果指标均达到相关要求,该研究结果对花生联合收获机的摘果装置的研究和发展具有一定的借鉴与参考价值。     

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。     

滚筒凹板筛式花生脱壳结构仿真试验研究

为改善花生脱壳机的脱净率,利用SolidWorks软件建立脱壳装置三维模型,在EDEM中构建滚筒凹板筛式花生脱壳机脱壳装置的破碎仿真模型,为探究滚筒凹板筛花生脱壳机的工作性能,以高油花生新品种宇花14号为试验样本,通过颗粒替换建立花生荚果仿真模型,采用单因素试验法对花生脱壳结构性能进行仿真分析,分别探究滚筒转速、滚筒凹板筛间隙、喂入量对花生脱壳性能的影响。试验结果表明：在保证其他因素一定的条件下,滚筒转速越大,黏结键破碎数目越多,滚筒转速为290r/min时,黏结键破碎数最高,为21 756;凹板筛间隙越大,黏结键破碎数目越少,凹板筛间隙为19mm时,黏结键破碎数目最高,为21 047;随着喂入量的增加,黏结键破碎率先增加后减小。研究可为滚筒凹板筛式花生脱壳机械的设计与优化提供理论依据。     

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。     

两段收获花生螺杆弯齿式轴流摘果装置设计与试验

针对现有花生摘果装置普遍存在的摘果损伤率高且易缠绕、堵塞和排秧困难等问题,以及满足我国两段式花生收获的捡拾联合收获机摘果装置研究需要,在研究两段式花生收获方式下花生植株性状与特点基础上,设计了一种螺杆弯齿式轴流全喂入花生摘果装置,摘果作业时,花生植株受螺杆、弯齿和凹板筛共同作用使花生荚果从花生茎秆上脱离,因螺杆有螺旋角、弯齿有倾角,花生植株沿摘果滚筒圆周运动的同时,受轴向分力作用排出机外,在保证高摘净率和低损伤率的同时避免植株在滚筒中缠绕和堵塞;对关键部件(螺杆、弯齿和凹板筛等)进行了设计与计算。以晾晒3~5 d的辽宁主栽花生品种"花育30"为试验材料,以弯齿与滚筒母线夹角、弯齿弯角和螺杆与滚筒母线夹角为试验因素,以摘净率和破碎率为试验指标,运用回归正交旋转试验方法,对样机进行了两段收获条件下的摘果性能试验;建立试验因素与试验指标之间的数学模型并进行响应面优化试验分析,结果表明:在弯齿与滚筒母线夹角为33°、弯齿弯角为60°和螺杆与滚筒母线夹角为23°时,花生摘果综合指标最优,花生摘净率为98.96%,花生破碎率为0.88%,均优于行业标准,满足实际生产要求。     

喂入辊轴流滚筒组合式大豆种子脱粒机设计与试验

针对大豆种子机械脱粒损伤率高与脱净率低等问题,提出了对辊喂入预脱、轴流滚筒抓脱的组合式脱粒方案,进行了滚筒脱粒元件、喂入装置和传动系统等装置和部件的结构设计并设计了脱粒样机。滚筒脱粒元件由螺旋排列的钉齿、弓齿、板齿组成,与凹板筛构成组合式脱粒装置;喂入装置主要由双喂入辊组成;气力清选装置主要由振动筛和风机组成。以"辽豆10"为试验对象,通过正交试验分析,以下喂入辊转速、脱粒滚筒转速和凹板间隙为试验因素,脱净率和损伤率为试验指标,进行了优化试验研究。结果表明:下喂入辊转速为222 r/min、滚筒转速为500 r/min、脱粒间隙40 mm时,大豆脱粒综合指标最优,脱净率为98.4%,大豆损伤率为1.4%。     

螺旋弓齿式全喂入花生摘果机方案与摘果装置研究

为丰富我国的花生收获机械,研制了螺旋弓齿式全喂入花生摘果机。介绍摘果机的设计方案及原理,探讨其主要结构及装置(摘果装置、传动机构、凹板筛)的设计思路。对花生植株在摘果滚筒中的受力进行分析,总结其在滚筒中的受力及运动特点。     

三垄六行花生联合收获机摘果装置设计与试验

为适应三垄六行花生联合收获机大喂入量情况下摘果作业的要求,对摘果对辊的结果及重要参数进行了设计与试验。通过试验建立了摘果对辊转速、摘果对辊长度、摘果叶片重叠距离与花生破碎率和漏摘率的数学模型,并进行田间试验。试验结果表明:该摘果机构可以有效地对花生进行摘果,当摘果对辊转速为580r/min、摘果对辊长度为1000mm、摘果叶片重叠距离为9mm时,花生破碎率和漏摘率分别为0.67%和0.84%,摘果效果最佳,符合花生摘果机行业标准(NY/T-993-2006),提高了我国花生联合收获的效率,为接下来花生联合收获机的研究提供了参考。     

钉齿式轴流装置脱粒与分离性能试验研究

针对目前水稻轴流联合收获机脱粒分离装置工作时功率消耗大、脱出物含杂率高、增加清选工作负荷等实际问题,自行研制了一种钉齿式轴流装置,并进行了水稻脱粒分离试验。分别建立了喂入量、滚筒转速和凹板间隙与功耗、含杂率、断穗率、总损失率4个性能评价指标的数学模型;得出了影响性能评价指标的因素主次顺序;借助Matlab软件进行了多目标优化,得到了该装置的最佳工作参数组合:喂入量2kg/s,滚筒转速600r/min,凹板间隙30mm,并进行了验证试验。由此为我国水稻联合收获机的研发和传统机型改造提供了理论依据。     

轴流式花生捡拾收获机设计与试验

针对花生全喂入捡拾收获过程捡拾率低、荚果损失率高、生产率低等问题,基于花生生物学特点、荚柄脱离特性及荚果破损机理,设计了一种轴流式花生捡拾收获机。整机采用自走式底盘驱动,配套动力120 kW,主要由捡拾装置、输送装置、摘果装置、清选装置、底盘系统、集果装置等组成,可一次完成对田间条铺花生植株的捡拾、输送、果蔓脱离、果杂清选、提升集果等功能。在分析整机工作原理的基础上,进行了关键部件结构设计及参数确定,通过动量守恒原理和赫兹接触理论建立捡拾过程的碰撞模型和摘果装置关键参数方程,并对荚果破损和荚柄分离力学模型进行了定量分析,确定以弹齿转速、摘果滚筒转速、机具前进速度为主要影响因素,并针对“开农61”品种花生进行试验研究。结果表明,最优参数组合为弹齿转速68 r/min、摘果滚筒转速447 r/min、机具前进速度1.4 m/s,对应的捡拾率为98.62%、荚果损失率为2.11%、生产率为0.61 hm^2/h,捡拾率、生产率比优化前分别提高了2.1、4.5个百分点,荚果损失率比优化前降低了0.9个百分点,综合性能明显提高。     

4LZ-1.0Q型稻麦联合收获机脱粒清选部件试验与优化

对4LZ -1.0Q型稻麦联合收获机脱粒清选部件进行了正交试验,采用模糊综合评价法对小麦田间试验结果进行分析,得出脱粒清选环节中钉齿脱粒滚筒、栅条凹板筛、上盖板、振动筛、离心风机部件的优化组合参数.试验结果表明,影响脱粒性能的因素主次顺序为:滚筒齿顶线速度、脱离间隙、上盖板导向次数、凹板筛筛分包角、凹板筛筛孔大小和脱粒间隙,优选参数组合为滚筒齿顶线速度25 m/s、脱离间隙55 mm、上盖板导向4次、凹板筛筛分包角204°、凹板筛筛孔尺寸36 mm×15 mm、脱粒间隙15 mm;影响清选性能的因素主次顺序为:振动筛曲柄转速、筛面结构形式、离心风机转速、振动筛振幅,优选参数组合为振动筛曲柄转速404 r/min、筛面16 mm方孔编织筛、离心风机转速1787 r/min、振动筛振幅30 mm.可控制含杂率小于3％、破碎率小于1％、脱粒清选籽粒损失率小于1.5％.     

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。     

花生联合收获机弹齿式去土装置设计与性能试验

针对花生联合收获机上下摆拍式和横向摆拍式去土装置去土性能差的问题,设计了弹齿式去土装置。通过去土机理分析,确定了影响去土性能的影响因素。通过田间去土试验,建立了去土装置偏心轮转速、偏心距、弹齿臂长度与去土率和掉果率的回归方程,分析了弹齿式去土装置的去土性能。通过优化计算得出,偏心轮转速为23 r/min、偏心距为38 mm、弹齿臂长度为125 mm,去土装置的综合性能达到最优,符合设计要求。     

对辊半喂入式小区育种花生摘果装置设计与试验

花生小区育种涉及品种多、小区处理多、每小区产量小,且严格要求小区之间和品种之间的花生不能混杂。为解决小区花生育种收获中存在的人工摘果费工、费时、效率低且容易出现混杂等问题,提出了半喂入式花生摘果装置总体方案:采用差相组配的对辊结构、回转直径可调节的直杆式、弓齿式和矩形齿式作为摘果元件,进行了花生摘果辊与摘果元件的结构与参数设计,研制出一种小型对辊半喂入式小区育种花生摘果装置。以辽宁省主栽的花生品种"花育30"为试验材料,对3种摘果元件的摘果性能进行了试验研究,结果表明矩形齿式摘果元件摘果效果最佳;以摘果对辊重叠距离、摘果对辊差相角和摘果对辊转速为试验因素,以花生摘净率、损伤率为试验指标,通过正交试验表明:摘果对辊重叠距离为10 mm、摘果对辊差相角为45°、摘果对辊转速为400 r/min时,花生摘果综合指标最优,摘净率为98.96%,荚果损伤率为1.03%。     

伸缩杆齿式荞麦脱粒装置研制与参数优化

针对荞麦机械化收获破碎率高、含杂率大、容易发生“绕辫子”而堵塞脱粒滚筒等问题,研制了一种伸缩杆齿式脱粒装置,利用纹杆滚筒和栅格凹板对作物的揉搓、梳刷作用实现脱粒,而与纹杆滚筒相配合的伸缩式杆齿,能够很好地将作物进行翻腾、向后推送,避免了秸秆缠绕,提高了脱粒效果。将该脱粒装置安装于荞麦脱粒性能试验台,选取滚筒转速、脱粒间隙和喂入量作为试验因素建立了3因素正交试验,通过极差分析得到最佳工作参数组合为滚筒转速350 r/min、脱粒间隙10 mm、喂入量1.0 kg/s,该条件下,籽粒破碎率为3.42%、籽粒损失率为0.14%,满足荞麦机械化收获指标,为伸缩杆齿式脱粒装置的应用和荞麦联合收获机的研发提供理论依据。      

伸缩杆齿式荞麦脱粒装置研制与三因素正交试验分析

针对荞麦机械化收获破碎率高、含杂率大、容易发生“绕辫子”而堵塞脱粒滚筒等问题，研制一种伸缩杆齿式脱粒装置，利用纹杆滚筒和栅格凹板对作物的揉搓、梳刷作用实现脱粒，而与纹杆滚筒相配合的伸缩式杆齿，能够很好地将作物进行翻腾、向后推送，避免了秸秆缠绕，提高了脱粒效果。将该脱粒装置安装于荞麦脱粒性能试验台，选取滚筒转速、脱粒间隙和喂入量作为试验因素建立了三因素正交试验，通过极差分析得到最佳工作参数组合为滚筒转速350r/min，脱粒间隙10mm，喂入量1.0kg/s，该条件下，籽粒破碎率为3.42%，籽粒损失率为0.14%，满足荞麦机械化收获指标，为伸缩杆齿式脱粒装置的应用和荞麦联合收获机的研发提供理论依据。     

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。     

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。     

全喂入花生摘果机关键装置设计分析与试验

根据花生机械化摘果作业要求,结合当前花生种植区域情况及摘果过程中存在的摘净率低、破损率高等问题,研制了与拖拉机配套的小型弯头杆齿式全喂入花生摘果机,可灵活移动、坚固耐用、操作便利。花生摘果机主要由摘果滚筒、凹板筛、振动清选装置、荚果运送及传动部分等组成,能够有效实现花生摘果、清选工作。田间性能试验表明:其摘净率98.16%、含杂率1.93%、破损率1.41%、清选损失率0.75%,各指标均满足花生摘果作业要求。