新型玉米穗茎联合收获机割台的研制

1、新型玉米穗茎联合收获机割台的研制玉米穗茎联合收获机是实现玉米全价值利用的重要收获机型。 玉米穗茎割台是其最重要的工作部件 , 目前存在切碎质量不高、切碎茎秆不能满足直接喂饲要求、技术仍不成熟等问题。 本文在分析国内外现有玉米穗茎割台技术研究的基础上 , 设计了一种新型玉米穗茎割台 , 对割台主要工作部件进行了理论分析、 模拟仿真、研制和田间试验 , 完成了割台的研制和检测。 论文的主要研究和结论如下 :(1)设计了一种以往复式切割器切割 , 夹持输送链夹持输送 , 齐根辊齐根 , 摘穗板拉茎辊摘穗 , 横置滚筒式切碎 , 搅龙输送器输送 , 抛送器抛送装箱或装车为工作过程的玉米穗茎割台。对割台

2、主要工作部件结构和工作原理进行了分析 , 确定了割台结构参数与工作参数间的关系。 (2) 进行了玉米植株的物理参数测量试验、折弯特性试验和茎秆的径向压缩特性试验、 剪切特性试验。 分析了玉米植株物理参数间、 偏折角与测量高度间的关系 , 获得茎秆的径向压缩试验和剪切试验的载荷 - 位移曲线 , 研究了玉米茎秆从根部至顶部所需的最大径向压缩载荷和剪切力。 (3) 利用 RecurDyn 软件建立了玉米植株和夹持切割输送装置的刚柔混合体模型 , 模拟玉米收获过程中 , 植株的夹持切割输送过程 , 研究割刀安装位置、 果穗生长方向对夹持切割输送性能的影响 ; 利用 ANSYS/LS-DYNA软件建立

3、了玉米茎秆和切碎装置的有限元模型 ,模拟茎秆的切碎过程 , 研究切刀切割前角、滚筒转速和茎秆根数对碎茎秆运动轨迹和切碎装置受力的影响。仿真结果表明 : 割刀与夹持点间的距离应满足先夹持后切割; 切割前角为53°时 , 切断力最小 ; 切碎滚筒转速大于 1534r/min 时, 切碎滚筒与茎秆间的切断力急剧增大且抛送能力减弱。 (4) 研制了割台的主要工作部件 , 包括分禾器、夹持切割输送装置、拉茎摘穗装置、齐根装置、切碎装置、果穗输送装置和碎茎秆输送抛送装置。利用 Box-Behnken 响应面法 (BBD)设计了二次正交旋转组合试验 , 以夹持输送链夹角、夹持输送链线速度、割刀安装

4、位置、机器作业速度为自变量 , 以果穗损失率、 x 轴和 y 轴的最大偏移量为因变量 , 研究夹持切割输送装置的性能。采用高速摄像机观察玉米植株在机器作业方向和垂直机器作业方向的最大偏移量。利用 Design-Expert软件对试验结果进行处理, 建立因变量与自变量间的回归模型 , 分析因素对指标的影响规律。 试验结果表明 : 夹持切割输送装置最优参数组合为 : 夹持输送链线速度为4.54 m/s, 夹持输送链夹角为20°, 割刀安装位置为22 mm,机器作业速度为1.30 m/s 。同时设计并进行了切碎装置性能试验, 以机器作业速度、切刀切割前角与切碎滚筒转速为自变量, 以果穗损失

5、率、籽粒破碎率、籽粒损失率、茎秆平均切段长度与几何标准差为因变量 , 进行田间试验 ; 得到切碎装置最优参数组合为 : 切刀切割前角为 52° , 切碎滚筒转速为 1350 r/min, 机器作业速度为 1.35 m/s。采用高速摄像机对 7 种齐根方式进行了试验观察 , 对比了 7 种齐根方式的试验分析和田间试验结果 , 结果表明 , 齐根辊对玉米植株有齐根作用 , 后齐根辊必不可少。(5) 研制成功一种新型玉米穗茎割台 , 包括动力传动系统、液压控制系统和上述主要工作部件 , 并挂接在 4YJ-4 型玉米穗茎联合收获机上进行田间试验。结果表明设计的玉米穗茎割台能够适应机器作业速度为 4-6 km/h 的穗茎收获 , 能够收获行距为 550680 mm的玉米 , 具有一定