微型稻麦联合收获机气流式清选装置研究

为提高应用于丘陵山区作业的微型稻麦联合收割机作业质量,设计了气流式清选装置。通过设计计算确定了气流式清选装置主要工作部件(清选筒、吸风管、吸风机)的结构参数和工作参数,对清选筒进行了三维实体模型气流流场仿真分析。结果表明,清选装置结构、气流风速分布符合设计要求,清选分离效果好。经水稻收获田间对比试验表明:装有气流式清选装置的微型联合收获机具有结构紧凑、转移方便等原机特点;清选筒气流流场的风压风速分布满足设计要求;与没有清选装置的微型联合收获机相比,总损失率从3.8%下降到2.34%,破碎率从1.5%下降到1.4%,含杂率从7.2%下降到1.2%,分别下降了38.42%、8.33%和83.33%,达到了国家行业标准JB/T 5117—2006的要求,其中含杂率下降尤为显著。     

多自由度自锁式香蕉收割机的有限元分析

针对大规模香蕉种植基地香蕉收割机具的研发比较缺乏,研制了一种多自由度自锁式香蕉收割机。该机可收割各型株高的香蕉,具有自锁、多自由度动作及小型运输等特点。通过分析该机的工作原理,对其关键零部件建立有限元模型,进行基于ANSYS的有限元分析。结果表明:收割机关键零部件的刚度和强度满足工作要求。自锁式多自由度香蕉收割机的研制可为其他类似农作物收割机具的研制提供参考。     

小区谷物联合收获机气吹式割台设计与试验

为解决现有小区谷物联合收获机割台中有残留、不易清机等问题,设计了一种采用正面气流将禾吹弯再切割的气吹式割台。根据力学原理建立了均匀气流吹禾模型,以小麦顺利进入割台而不掉落为要求,计算得气流支管出口风速为47.35 m/s。以能产生均匀气流为目标,通过理论计算得到气流管道的主要结构参数为:气流总管锥度1∶14.29,气流支管排列间距100 mm。对影响割台残留量和损失率的3个关键工作参数:气流支管出口与割刀的垂直和水平距离、气流支管出口与水平夹角进行了单因素试验和正交试验。单因素试验表明:气流支管出口与割刀的垂直和水平距离在15~27 cm内对割台损失率的影响呈现先降后升的趋势,气流支管与水平夹角对割台损失率和残留量的影响先缓慢减小,后增加较快。正交试验表明:最优组合为气流支管出口与割刀的水平距离21 cm、气流支管出口与割刀的垂直距离21 cm、气流支管出口与水平的夹角10°,此时总损失率为0.88%,割台残留量为1.21 g。气吹式割台残留量少,总损失率低,达到了小区小麦种子收获技术要求。     

油菜收获机割台螺旋输送器间隙自适应调节机构研究

针对油菜联合收获过程中由于喂入量波动导致割台螺旋输送器堵塞的问题,设计了一种割台螺旋输送器间隙自适应调节机构,实现喂入量变化时实时改变滑块位移以自动调节输送器与底板之间的间隙。输送器动力学与运动学分析确定了调节机构预紧弹簧最大预紧力和调节位移分别为366 N和50 mm。运用扭矩传感器和高速摄像技术分别开展输送器扭矩和调节位移的性能试验,当弹簧预紧力和刚度分别为293 N和12.65 N/mm时,输送器扭矩为8.267 N·m,减少了40.7%,调节位移为10.2 mm,调节机构性能较优。调节机构对输送器性能影响试验结果表明:增设间隙自适应调节机构可明显降低扭矩并增加最大喂入量,螺旋输送器转速为150 r/min时扭矩减小了23%;转速为200 r/min时,最大喂入量增加至3.5 kg/s,提高了16.7%。喂入量在不大于3.0 kg/s范围内波动时,试验组最大扭矩小于对照组,说明调节机构可较好适应喂入量的波动。田间试验表明间隙自适应调节机构可提高输送器对喂入量的适应性,避免割台堵塞,后续的脱粒装置、清选装置等工作部件未发生堵塞,油菜联合收获机可正常工作。     

大型收获机械发动机孔组位置度误差在线检测方法

发动机是收获机械的动力源,其安装位置精度将直接影响整机装配质量,进而关系机器的作业效率和可靠性。由于收获机械底盘机架结构复杂、表面粗糙度大,现有测量方法及设备难以满足大跨距孔组位置度误差测量需求,针对收获机械发动机安装孔位置度的自动化测量需求,提出了基于机器视觉的大跨距孔组位置度误差在线检测方法,通过建立孔组位置度误差模型,使用多部工业相机获取安装孔二维图像,通过相机在线标定、图像增强处理、特征提取、坐标变换等手段,实时测取并计算安装孔组之间的位置度误差。在此基础上,基于LabWindows/CVI平台,开发了自动检测软件,实现了发动机安装孔位置度的快速检测。以某型玉米收获机底盘机架发动机安装孔组为对象开展了试验研究,结果表明,利用该方法能够有效获取安装孔组的位置度关系,建立的孔组位置度误差模型能够进行误差分析与评定,在分辨率和测量精度上均优于传统测量方式,检测效率较高,能够满足生产线自动化检测需求。     

基于Fluent的甘蔗收割机排杂装置气流场的模拟

采用商用计算流体力学(CFD)软件Fluent,对华南农业大学研制的HN4GDL-91型切段式甘蔗收割机排杂装置内部流场进行模拟。利用Pro/E建立三维实体模型,Gambit软件对模型进行网格划分,使用Fluent软件进行数值模拟,在TECPLOT中完成分析。根据实际条件需要设置边界条件,对排杂装置在不同转速下的速度场和压力场进行模拟,并对比模拟数据与实验数据,为甘蔗联合收割机排杂装置结构的设计和优化,以及提高排杂装置效率提供参考。     

螺旋输送与筛筒组合式分离装置性能试验

大中型谷物联合收割机分离装置存在体积庞大、振动强等问题,小型谷物联合收割机分离装置缺乏对断茎秆的处理能力且分离能力较弱。为此,提出了一种螺旋输送与筛筒组合式分离装置。通过室内试验,研究了搅龙转速、装置倾角和分离筛孔尺寸对分离性能的影响,得出了最优结构和运动参数组合,实现了籽粒、颖糠及茎秆在输送过程中的有效分离,为清选装置在谷物联合收割机上的应用提供了依据。     

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。     

油菜联合收获割台落粒横流气压收集装置设计与试验

针对机播油菜提出了一种对行作业、基于横向正压气流的割台落粒在线收集方法及装置,并通过理论计算、虚拟仿真和台架试验对收集过程进行了分析和优化。首先通过理论分析,确定下落高度和气流速度2个因素为主要考察对象;然后利用Fluent-EDEM气固耦合仿真方法分析了无秸秆条件下2个因素对收集过程的影响规律并对装置结构提出了改进措施;最后利用有秸秆条件下的台架试验验证了改进措施的有效性。试验结果表明：籽粒收集率随下落高度的降低而升高,随气流速度的升高先增大后减小,且二者间交互作用影响显著;试验获得最佳参数组合为A3B3C3,即辅助网板安装于4号收集槽、籽粒下落高度为200mm、变频器设置为50Hz;增设辅助收集网板和对收集槽进行网格化处理对收集效果的提升作用明显,相同试验条件下的最佳收集率由48.02%增至70.34%,但网板安装位置及其与其他因素间的交互作用影响均不显著。     

动态气体载荷下磁力辅助式压电俘能器设计与实验

为了实现气动系统低功耗传感器的自供能需求,提出了一种新型磁力辅助式压电俘能器,以此提高俘能器俘获动态气体载荷能的效率。将磁铁间的非接触力作为磁力诱导的预应力施加在压电片中心,当动态气体载荷作用在压电片上时,磁力诱导的预应力可以通过改变压电片的位移来调节压电片表面正负电荷的分布,进而提高俘能器的机电转化效率。仿真研究表明,斥力诱导的预应力可增加俘能器的输出电压,而吸引力诱导的预应力则降低了俘能器的输出电压。采用外径22 mm、厚度0.23 mm的压电单晶片及缸径63 mm、行程150 mm的气缸制作实验样机,利用气动组件搭建测试系统。分别调节压力、周期、流量以及磁力等参数进行实验测试。实验结果表明,当俘能器的最佳匹配负载为0.87 MΩ时,最大的瞬时功率为1.39 m W,俘能器的最大瞬时功率提升12.6%,而引入磁力诱导的预应力仅为气体载荷的0.6%,磁力诱导预应力可有效提高俘能器俘获气动系统动态气体载荷能的效率。