發(fā)布時間：2020-11-20 23:18

　　 立輥式玉米收獲機具有莖稈有序輸送、果穗與摘穗輥組接觸時間短、摘穗后的莖稈易實現(xiàn)集中鍘切、切碎物料回收方便、割臺結(jié)構(gòu)尺寸小等特點。研究表明,立式玉米收獲方法符合旱區(qū)全膜雙壟溝播玉米機械化收獲要求,可以填補目前全膜雙壟溝播玉米機械化收獲的空白,提高用戶的種植積極性與收益。開展立輥式玉米收獲摘穗機理與關(guān)鍵技術(shù)研究對提高立式玉米收獲的摘穗質(zhì)量和莖稈的適應(yīng)性具有重要意義。收獲時,由于立式割臺摘穗間隙的限制立式摘輥對莖稈的壓縮程度較大,在一般條件下,工作性能較好,但在莖稈粗大、大小不一致、含水量較多的情況下,莖稈易被拉斷而造成摘輥堵塞。為實現(xiàn)立式割臺低損摘穗和解決玉米莖稈直徑大小的適應(yīng)性問題,對玉米植株和果穗物理機械特性開展研究,進行了立式割臺玉米植株夾持輸送機理和摘穗機理研究,設(shè)計了間隙自適應(yīng)立式摘穗裝置,通過仿真分析和試驗研究,揭示了玉米穗莖兼收植株夾持輸送和摘穗機理,研制了適宜西北旱區(qū)玉米生產(chǎn)的全膜雙壟溝穗莖兼收聯(lián)合收獲機,為玉米穗莖兼收作業(yè)性能的提升提供了理論支撐。本文主要在以下幾個方面進行了較為深入的研究:(1)進行了玉米植株物理參數(shù)測量、植株抗彎特性測試和莖稈的壓縮、拉伸、及摘穗過程力學(xué)試驗測試與分析。獲得了植株莖稈的拉伸、壓縮以及摘穗過程的載荷-位移曲線圖,總結(jié)分析了含水率對玉米籽粒力學(xué)特性的影響。(2)闡明了立式割臺玉米植株夾持輸送喂入過程與玉米植株姿態(tài)自適應(yīng)夾持輸送機理,設(shè)計了間隙夾持輸送裝置。通過分禾器結(jié)構(gòu)及植株適收行距分析,確定了作業(yè)機的對行方式為小壟中心對行收獲;通過夾持輸送狀態(tài)理論分析與植株姿態(tài)自適應(yīng)仿真模擬分析,確定了夾持輸送裝置優(yōu)化改進方法,并確定了割臺布置方案:夾持輸送裝置左右對稱布置,引導(dǎo)段聚攏喂入,選取P=15.875的雙排夾持鏈條,夾持輸送通道間隔為127 mm,通道寬度39 mm,撥禾星輪直徑335 mm。(3)揭示了立式割臺間隙自適應(yīng)玉米摘穗機理,設(shè)計了間隙自適應(yīng)立式玉米摘穗裝置。分析了普通玉米立式摘穗裝置的摘穗原理及摘穗裝置機械損傷因素。并根據(jù)玉米植株的統(tǒng)計數(shù)據(jù),確定了摘穗部件的結(jié)構(gòu)參數(shù):摘穗輥基圓直徑76 mm,摘穗輥上段長400 mm,下段長200 mm,摘穗凸棱(齒)高6 mm,輥組間隙范圍為15~22 mm,根據(jù)傳動齒輪模數(shù)M=3和齒數(shù)Z=31確定了摘穗間隙為17 mm。提出了下摘穗間隙不變上摘穗間隙動態(tài)可調(diào)的間隙自適應(yīng)摘穗裝置。利用ADAMS軟件建立了摘穗裝置和玉米植株剛?cè)峄旌夏Ｐ?通過運用傳感器與腳本控制的方法分析了摘穗過程中摘穗時間、果穗碰撞力隨時間的變化關(guān)系。通過改變立輥輥組傾角,模擬并統(tǒng)計了割臺不同角度下果穗的摘落時間及碰撞力大小,得到了在割臺傾角為15°時果穗碰撞力最小。從摘落果穗的運動分析來看,適當(dāng)增大果穗輸送帶寬度,采用柔性材質(zhì)的輸送皮帶是減少收獲損失的有效措施。(4)間隙自適應(yīng)玉米收獲裝置試驗臺架研究。搭建了間隙自適應(yīng)立式玉米摘穗性能試驗臺架,通過調(diào)節(jié)變頻電機轉(zhuǎn)速實現(xiàn)植株喂入速度、摘穗輥轉(zhuǎn)速,以及改變擋禾桿安裝角度等方法,實現(xiàn)試驗過程影響因素的調(diào)節(jié)。采用Central Composite響應(yīng)面法設(shè)計了二次旋轉(zhuǎn)正交組合試驗,以立式摘穗試驗臺植株輸送裝置喂入速度、摘穗輥轉(zhuǎn)速、擋禾桿安裝角度為影響因素,果穗損失率、籽粒損失率、籽粒破碎率、斷莖率為評價指標(biāo),研究割臺收獲性能。利用Design-Expert 8.0.6軟件對試驗結(jié)果進行了處理,建立了影響因素與評價指標(biāo)間的回歸模型,分析影響因素對試驗指標(biāo)的影響規(guī)律。得到了最優(yōu)參數(shù)組合為:喂入速度為3.84 km/h、摘穗輥轉(zhuǎn)速為1 160 r/min、擋禾桿安裝角度為73°,并以最優(yōu)參數(shù)組合進行了室內(nèi)臺架試驗,試驗表明:在優(yōu)化參數(shù)組合下,果穗損失率為1.86%、籽粒損失率為0.32%、籽粒破碎率為0.25%、斷莖率為1.12%,表明間隙自適應(yīng)玉米摘穗裝置符合玉米收獲機摘穗割臺要求,可以實現(xiàn)玉米植株莖稈直徑的適應(yīng)性,同時明顯提升了玉米植株在立式割臺的通過性能,符合玉米立式收獲割臺的設(shè)計要求。(5)玉米全膜雙壟溝穗莖兼收聯(lián)合收獲機研制與田間試驗。在室內(nèi)臺架試驗的基礎(chǔ)上,研制了適宜西北旱區(qū)玉米生產(chǎn)的全膜雙壟溝穗莖兼收聯(lián)合收獲機,并對試驗樣機進行了田間試驗,田間試驗結(jié)果與臺架試驗結(jié)果相近,滿足玉米聯(lián)合收獲機作業(yè)質(zhì)量要求。
【學(xué)位單位】：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：S225.51
【部分圖文】：

臥式摘穗結(jié)構(gòu)

立式摘穗結(jié)構(gòu)

橫臥式摘穗結(jié)構(gòu)
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本文編號：2892155