玉米果穗剥皮装置的参数研究

利用自制剥皮装置试验台,选择影响剥皮性能的压送器转速、剥皮辊转速、剥皮辊倾角三个主要参数作为设计变量,通过二次回归通用旋转组合试验和优化设计,得出了各参数的最优组合.为玉米果穗剥皮装置的设计提供了依据.     

丘陵山区玉米果穗剥皮装置设计与试验

针对现有丘陵山区小型玉米收获机在复杂田间环境收获果穗时,存在适应性差、剥皮装置籽粒损伤率高、剥净率低等问题,设计了具有双液压姿态调整的剥皮装置,其剥皮辊采用鱼鳞+双螺旋式橡胶辊组合,在提高剥净率的同时,减小了籽粒损失率。对玉米果穗剥皮装置进行了性能分析和参数优化,以便达到降低籽粒损失率、提高果穗剥净率的目的。采用二次回归正交组合试验方案,以剥皮辊转速、作业行驶速度、剥皮装置与水平面倾角以及压送装置转速为试验因素,以籽粒损失率和果穗剥净率为试验指标进行试验,建立参数优化数学模型。利用Design-Expert中Optimization模块进行优化,结果表明:当剥皮辊转速为853.081r/min、行驶速度为0.799 955m/s、倾角为16°、压送装置为500r/min时,籽粒损失率为0.204 945%,剥净率为98.1179%。为方便样机的加工与制作,对优化参数进行圆整处理,即剥皮辊转速为850r/min,行驶速度为0.8m/s,倾角为16°,压送装置为500r/min,并进行样机试验,结果表明:优化参数满足山地丘陵地区玉米果穗收获相关技术要求。     

基于知识工程的玉米果穗剥皮装置设计

收获机械结构复杂多样,使用季节性强,且用户多样性、定制化需求特征明显,传统研发模式存在设计周期长、效率低和质量难以保证等问题。本文以玉米联合收获机果穗剥皮装置为研究对象,根据剥皮装置结构特征、技术参数和性能评价指标之间的关系,提出了基于知识工程的玉米果穗剥皮装置设计方法。首先明确剥皮装置设计流程,制定模块化设计方案,按照功能划分为专用件模块、通用件模块和标准件模块,其中专用件模块为剥皮装置核心组成部件,主要包括剥皮辊、压送器,通用件模块包括喂入辊、输送机构、排杂器、传动机构和果穗回收机构等,标准件模块包括传动件、连接紧固件和轴承等。然后按照标准、规范和约束范围,建立剥皮装置相关设计知识库,分析玉米品种特性、作业形式、传动方案、结构参数和工作参数之间的数学关系,同时利用框架式表示法对剥皮装置进行分解,建立自顶向下的谱系层次结构。基于果穗运动学和动力学分析,融合文献资料、试验数据和专家经验,建立了剥皮装置工作性能评价模型,包括苞叶剥净率评价模型、籽粒损失率评价模型和籽粒破碎率评价模型。基于Visual Studio平台,融合知识库、推理机、评价模型和系统人机界面,开发了基于知识工程的玉米剥皮装置设计系统,实现用户需求参数输入下设计参数的实时计算输出及参数评价。基于上述研究,以TPJ16型玉米果穗剥皮装置参数为例,在交互界面输入功率7.5kW、喂入量16.6t,计算获取剥皮装置关键结构参数和运动参数,并进行设计参数的性能评价,求解结果表明该剥皮装置的苞叶剥净率为96.01%,籽粒破碎率为1.42%,籽粒损失率为3.25%。     

五因素玉米剥皮试验装置与试验设计研究

以黄淮海地区为代表的一年两熟制地区,由于玉米可生长期短、收获时间紧,收获时果穗含水率较高,摘穗时易产生断茎,且苞叶与果穗贴合紧密,剥皮作业质量效果较难保证,剥净率与啃穗率、脱落籽粒破损之间矛盾突出。目前,对高含水率(≥40%)果穗剥皮装置的系统理论与试验研究均较少,因而本文设计了5因素玉米剥皮试验装置,可以进行槽型布置和平面布置两种剥皮装置的室内试验。通过调整压送器与剥皮辊距离、剥皮辊倾角、剥皮辊转速、压送轮转速及剥皮辊组合形式等关键因素水平,以苞叶剥净率、啃穗落粒率和籽粒破损率为评价指标,进行多因素多水平正交试验,确定剥皮装置的最佳参数组合,为玉米联合收获机剥皮装置选型和参数设计提供依据。     

玉米果穗剥皮辊型及其主要参数优选试验

在前人研究基础上，用实验法在室内专用试验台架上对玉米果穗剥皮辊型及其主要运动与结构参数进行多指标正交试验，以求进一步摸清各参数对剥皮性能影响程度及其变化规律，寻求较优参数组合，为研究设计米果穗剥皮机械提供科学依据。     

我国玉米收获机剥皮装置的现状分析及展望

系统介绍了目前我国市场上玉米联合收获机配置的几种剥皮装置的基本结构以及应用现状,详细介绍了剥皮装置的工作原理,并对其普遍存在的一些技术问题和未来的发展提出了一些建议,为以后剥皮装置的设计与研究提供必要的参考依据。     

玉米剥皮装置的设计研究

根据农艺过程中对玉米剥皮装置的要求,设计了与4YW-2型玉米联合收获机配套使用的玉米剥皮装置,该部分主要由入料口、剥皮装置、压送装置、输送搅龙及传动装置等部分组成,可以一次作业完成玉米穗的传送、剥皮、玉米与苞叶的分隔收集等作业。为此,以玉米苞叶的剥净率、落籽率、籽粒损失率和生产率为主要指标,计算了部分零部件的结构尺寸。该玉米剥皮装置在4YW-2型玉米联合收获机上配置紧凑协调,作业顺畅可靠,玉米剥皮过程中剥净率达90%以上、作业损失率低于4%,保证了联合收获的作业性能指标,提高了联合收获机的生产效率。     

玉米通用剥皮机构设计与试验

针对玉米联合收获机的重要部件——玉米剥皮装置通用性差等问题,设计了可更换不同辊型、调节转速以及调节两辊相对位置角的玉米通用剥皮机构。以先玉335为试验材料,进行了剥皮辊配置形式、转速和两辊相对位置角的3因素3水平正交试验,分析了各参数对剥皮性能：玉米苞叶剥净率、籽粒破碎率、籽粒损失率的影响,确定了最优组合方案：剥皮辊配置形式为螺旋橡胶辊与凸棱螺旋橡胶辊交替排列;剥皮辊转速为350r/min;两辊相对位置角为30°。     

高低辊组合式鲜食玉米柔性剥皮装置设计与试验

针对我国鲜食玉米收获过程中剥皮装备机械工作效率低、剥皮损坏率高等问题,在现有剥皮装置结构的基础上,设计了一种“柔性分段辊型+螺旋调节架”组合式和橡胶频率振动板相匹配的柔性剥皮装置。根据鲜食玉米物理特性,对鲜食玉米剥皮过程进行力学与运动学分析,确定了影响剥皮性能的主要因素,并对该剥皮装置进行了结构设计及参数分析。运用ANSYS Workbench/LS-DYDA模块对鲜食玉米果穗剥皮过程进行仿真,根据理论分析和仿真结果设计了剥皮样机,开展了剥皮试验。为获得样机最佳试验物料,以果穗长度、果穗直径、果穗含水率作为试验因素进行单因素试验,确定长度为260～280 mm、直径为64～66 mm、含水率为66.5%～69%的果穗作为剥皮机正交试验物料的样品。利用Design-Expert软件设计三因素三水平正交试验,以剥皮辊转速、剥皮辊倾角和振动板振动频率作为试验因素,以苞叶剥净率、籽粒破损率作为试验指标。结果表明：对苞叶剥净率和籽粒破损率影响由大到小均为剥皮辊转速、剥皮辊倾角、振动板振动频率;最优参数组合为：剥皮辊转速478.72 r/min、剥皮辊倾角8.05°、振动板振动频率259.20次/...     

基于TRIZ理论的玉米果穗分配装置创新设计

研究了国内外玉米收获模式,分析了目前国内市场果穗类玉米收获机采用的果穗分配装置（在玉米收获机中,该装置被称为分配器）的结构特点,针对普遍存在的果穗分配不均,导致下一流程剥皮装置各剥皮通道负荷不等,造成的各组剥皮辊磨损程度不均衡,从而降低剥皮装置乃至整机可靠性等问题,采用TRIZ理论进行了创新设计,设计了一种新型果穗分配装置。      

玉米剥皮机的研究设计

为推进玉米生产全程机械化进程及提高玉米剥皮效率,辽宁省农业机械化研究所研制了玉米剥皮机。该机剥皮机构由压送器和剥皮辊组成。试验表明：剥皮部件宜选用铸铁辊和橡胶辊组合且槽型排列的剥皮辊;剥皮效果与高度差H值的大小有关,H的取值范嗣应在使玉米穗重心处在两剥皮辊水平中心距的中点附近,以提高剥净率;剥皮辊的最佳工作参数为直径D=72mm、长度,Lb=1075mm、转速n=320r／min、速度v=1.21m／s、倾角θ=10°;选用可调弹簧压板式压送器,其弹簧压紧力为15－25Pa;该机剥净率为80％－95％、破碎率低于1％、损失率低于2％,具有生产效率高、能量消耗低、结构合理简单、维护和操作方便等优点,能够较好地满足玉米剥皮的技术要求。     

玉米剥皮机部件的改进

针对4行自走式玉米剥皮机的改进内容及使用时的调整要求,概述了玉米剥皮机中使用偏心清草装置、螺旋清草装置以及偏心清草和螺旋清草组合装置时的作业过程,指出调整使用时应注意的事项,以期为玉米果穗剥皮装置的研究与应用提供参考。      

新型玉米剥皮机的研究设计

针对当前我国玉米剥皮作业的现状和玉米剥皮机的应用情况以及存在的问题,设计了一种新型场上作业玉米剥皮机。对新型玉米剥皮机的总体结构、工艺流程和工作原理进行了细致研究;对关键部件尤其是剥皮辊的形状和排列形式进行了创新设计;对剥皮辊、压送器的结构参数及运动参数的确定进行了大量实验。与目前国内广泛使用的玉米剥皮机相比,新型玉米剥皮机在先进性、安全性和易维护性等方面有了长足的进步。     

欠成熟板栗脱蒲机影响脱蒲性能的试验分析

利用自制板栗脱蒲机试验台,通过单因素试验,分析了参数性能指标试验台脱蒲部件转速对欠成熟板栗脱蒲率及损伤率的影响规律。通过正交试验,得出了欠成熟板栗放置时间、试验台脱蒲部件转速、试验台脱蒲部件与栅栏之间间距等参数的最优组合,从而对欠成熟板栗脱蒲装置的优化设计提供了依据。     

5 YPJ-10型玉米剥皮机的研制

阐述了5 YPJ-10型玉米剥皮机的结构及工作原理。装置采用了新型剥皮块铁辊,改进铁辊双轴承座与胶辊单轴承座布局,增加新型安全保护装置等新型机构部件。实验结果表明：该机具不仅提高了玉米剥净率,降低了破籽率,同时还解决了玉米苞叶积压、机器故障率、安全性能等诸多问题,大大提高了作业效率,为玉米收获剥皮提供了理想安全的作业机具。     

4YZP-3型自走式玉米收获机设计

针对黄淮海地区和冬麦区玉米栽种特点,借鉴已有的经验,研制了4YZP-3型自走式玉米联合收获机,并介绍了整体机型、传动系统和关键部件的结构设计和技术特点。割台部分采用新型拨禾链分离装置,可将不对行玉米植株及时抓取并稳定送入到摘穗装置中;对剥皮机进行了优化设计和合理配置,大大提高了果穗剥净率,降低了籽粒破碎率和损伤率。田间试验和分析表明:其各项性能指标均符合玉米收获机行业标准,研究成果可为玉米收获机械的研究和发展提供借鉴。     

玉米穗茎兼收割台切碎装置参数优化

针对玉米穗茎兼收割台的需求,设计了一种横置滚筒式茎秆切碎装置,并对其切碎性能及割台摘穗性能进行了试验研究。通过对切碎装置工作原理的分析,确定在拉茎速度与切碎滚筒转速比值一定的条件下,以机器作业速度、动刀切割前角、切碎滚筒转速为自变量,以玉米果穗损失率、籽粒破碎率、籽粒损失率、茎秆平均切段长度和几何标准差为试验指标,利用Box-Benhnken Design中心组合试验设计原理,进行了3因素3水平正交旋转组合田间试验,利用Design-Expert软件对试验结果进行了响应面分析和回归分析,得到试验指标与试验因素间的数学模型。试验结果表明：机器作业速度和切碎滚筒转速与5个试验指标有二次非线性关系,动刀切割前角仅与茎秆平均切段长度、几何标准差有二次非线性关系,因素的交互项中仅机器作业速度与切碎滚筒转速的交互项对籽粒破碎率、茎秆平均切段长度有显著影响。对切碎滚筒转速进行圆整,得到最优参数组合为：机器作业速度为1.35m/s,动刀切割前角为52°,切碎滚筒转速为1350r/min,此时果穗损失率为1.1%,籽粒破碎率为0.23%、籽粒损失率为0.74%、茎秆平均切段长度为30.73mm、几何标准差为1.28。与田间试验结果对比可知,回归模型有很好的可靠性。将最优组合试验结果与优化前的参数组合（机器作业速度为1.11m/s,动刀切割前角为53°,切碎滚筒转速为1657r/min）得到的结果进行比较可知：优化后较优化前果穗损失率降低0.4%,籽粒破碎率降低0.784%,籽粒损失率降低1.318%,茎秆平均切段长度缩短12.20mm,几何标准差减少0.34。优化后试验指标低于标准规定的指标值,满足设计要求。     

玉米籽粒收获机分段式振动筛清选装置设计与试验

针对目前玉米籽粒收获机籽粒清洁率和损失率不能满足国家标准要求的问题,设计了一种分段式振动圆孔筛清选装置。利用CFD-DEM耦合技术对传统双层往复振动筛清选装置内气固两相运动进行仿真,根据上筛纵向区域内籽粒透筛规律和上筛长度,确定合适的分段式振动筛前筛长度,并设计分段式振动筛后筛,使玉米脱出物在前筛尾部下落到后筛之前可以被前筛上下混合气流继续分散、分层,以提高籽粒清洁率,降低籽粒损失率。在保证分段式振动筛前筛清选性能不变的条件下,以后筛频率、后筛振幅、前后筛垂直间距、前后筛水平间距为试验因素,以籽粒的清洁率和损失率为评价指标,设计二次正交旋转中心组合试验,建立各因素与指标之间的回归数学模型。利用Design-Expert 8.0.6软件的多目标优化算法获得最佳参数组合:后筛频率为4.44 Hz、后筛振幅为15.65 mm、前后筛垂直间距为114 mm、前后筛水平间距为18.53 mm。在清选装置入口气流速度为12.8 m/s、气流方向角为25°、清选装置入口玉米脱出物喂入量为5 kg/s时,分段式振动筛清选装置使籽粒清洁率提高到98.34%,籽粒损失率降至1.45%,籽粒清洁率比传统双层往复振动筛清选装置提高1.26个百分点,损失率降低0.81个百分点,满足国家筛分质量评价技术规范要求。