再生稻收割机刚柔耦合杆齿脱粒装置的设计与试验

目的 针对再生稻头季收获时籽粒和秸秆含水率较高,籽粒与稻穗的黏结力较大,采用传统刚性杆齿脱粒装置的收割机收获时会导致大量籽粒破碎的问题,在轴流式脱粒滚筒的基础上设计了一种刚柔耦合杆齿的脱粒滚筒。方法 采用EDEM仿真软件对脱粒过程进行仿真模拟,通过后处理获得3种不同杆齿(刚性、柔性、刚柔耦合)对籽粒的平均法向打击力和切向揉搓力;以夹带损失率、破碎率和未脱净率为评价指标,分别以不同滚筒转速下的单因素和以滚筒转速、水稻籽粒含水率、杆齿种类为因素的三因素三水平进行不同杆齿的正交台架验证试验。结果 EDEM仿真结果表明,在滚筒转速分别为650、750和850 r/min时,3种杆齿对籽粒的平均法向打击力和切向揉搓力均表现为刚性杆齿最大、柔性杆齿最小。单因素试验结果表明,刚性杆齿脱粒装置的籽粒破碎率明显高于柔性杆齿脱粒装置和刚柔耦合脱粒装置,在滚筒转速为900 r/min时,柔性杆齿、刚性杆齿和刚柔耦合杆齿的破碎率均很高,分别为1.632%、1.925%和2.564%;柔性杆齿脱粒装置的未脱净率和夹带损失率明显高于刚性杆齿脱粒装置和刚柔耦合脱粒装置,在滚筒转速为900 r/min时,柔性杆齿、刚性杆齿和刚柔耦合杆齿的未脱净率均很低,分别为0.286%、0.071%和0.240%,在滚筒转速为850 r/min时,柔性杆齿、刚性杆齿和刚柔耦合杆齿的夹带损失率均很低,分别为1.595%、0.729%和1.341%。正交试验结果表明,影响籽粒夹带损失率和破碎率的因素顺序依次为杆齿种类 > 滚筒转速 > 籽粒含水率,影响未脱净率因素的顺序依次为杆齿种类 > 籽粒含水率 > 滚筒转速。结论 相同条件下,刚柔耦合脱粒装置能够在保证籽粒脱净率的前提下,降低籽粒破碎率。研究结果可为再生稻收割机脱粒装置的设计与田间应用提供参考。     

低喂入量玉米柔性脱粒装置的设计与试验

为解决含水率在30％以上的玉米在籽粒直收时破碎率和未脱净率高的问题,设计一种低喂入量玉米柔性脱粒装置试验台,选取导流角、滚筒转速和脱粒间隙为试验因素,以破碎率和未脱净率为试验指标,对玉米进行了单因素试验和响应雨试验并使用Design·Expert软件分析获得脱粒最佳参数.单因素试验结果表明:所选试验因素对试验结果有显著影响,对于柔性滚筒,当导流角增大,玉米籽粒破碎率先减小后增大,未脱净率随导流角增大而减小;滚筒转速增大玉米籽粒破碎率先减小后增大,未脱净率随转速增大而减小;脱粒间隙增大,玉米籽粒破碎率和未脱净率均为先减小后增大.响应面试验鲒果表明,当导流角为68°、滚筒转速223 r·min-1、脱粒间隙为33 mm时,最优脱粒效果为破碎率2.49％,未脱净率为0.171％.     

基于刚柔耦合的水稻脱粒滚筒仿真分析与试验

为降低4LZ–4.0型联合收割机机收作业中籽粒破碎率,提高清洁度,依托纵轴流差速分段式脱粒滚筒,设计了杆齿、弓齿和刀齿3种形状的脱粒元件,通过改变脱粒元件表面与籽粒碰撞时的接触状态,刚柔耦合成6种类型脱粒滚筒;基于冲量–动量定理对籽粒碰撞过程进行分析,通过仿真试验得到刚性杆齿和刚柔耦合杆齿与水稻籽粒谷物接触时籽粒所受法向力均值分别为28.4 N和22.3 N,籽粒所受切向力均值分别为14.43 N和8.74 N。以前滚筒齿形、前滚筒转速和前后滚筒转速差为影响因素,以水稻籽粒破碎率和未脱净率为评价指标进行3因素3水平正交试验。结果表明：前后滚筒转速差对破碎率的影响最大,前滚筒齿形对未脱净率的影响最大;试验得到的最优组合为前滚筒齿形为弓齿、前滚筒转速为600 r/min、前后滚筒转速差为100 r/min;与刚性脱粒元件相比,带有聚氨酯橡胶套的刚柔耦合脱粒元件可有效降低水稻籽粒破碎率,平均可降低18.5%。     

小型立式轴流脱粒装置的试验

利用3层输送带模拟收割机在田间的行走,以未脱净率为试验指标进行滚筒转速单因素试验,初步确定脱粒滚筒转速。在此基础上,以断穗籽粒率、含杂率、夹带损失率等为试验指标,进行滚筒转速、脱粒间隙、板齿倾角3个因素的正交试验和回归试验,优化确定立式轴流脱粒装置的最优参数组合;然后在最优参数组合下,做滚筒长度试验确定籽粒沿滚筒的分布规律及滚筒的最佳长度。结果表明,当滚筒转速为875 r/min、凹板脱粒间隙为1.25 cm、板齿倾角为8°、滚筒长度为90 cm时,脱粒总损失率为1.43%,断穗籽粒率为1.06%,含杂率为31.87%。     

刚性弓齿与杆齿及柔性齿的脱粒对比试验

传统的水稻脱粒系统通过刚性弓齿、钉齿和杆齿对水稻进行打击脱粒，造成水稻籽粒破碎或者籽粒内部损伤，降低了种子发芽率和大米加工的成米率．为了降低水稻籽粒脱粒破碎率，对刚性弓齿、杆齿与柔性杆齿进行脱粒比较试验．结果表明，相对其他脱粒齿而言，柔性杆齿质量轻，种子破碎率显著降低，未脱净损失减少，含杂率降低，发芽率高．     

杆齿-栅格凹板单轴流脱粒分离装置性能的试验研究

利用自行设计的杆齿—栅格凹板组成的脱粒分离装置,在实验室内对水稻进行单因素脱粒试验,分析出滚筒转速和喂入量的变化对夹带损失、总损失、未脱损失、糙米率以及功率消耗的影响规律,该种装置具有滚筒转速对脱粒损失的影响比较明显,喂入量对茎秆破碎程度和功耗的影响较大的特点。     

玉米联合收割机的调整与保养

正1.机作业前准备1.1部位调整1.1.1脱粒装置。主要是检查、调整脱粒间隙和滚筒转速,在籽粒不出现过高的破碎率前提下,调高脱净率和生产率。调整脱粒间隙要注意左右两边一致,转动滚筒对纹杆逐根检查,对订齿逐排检查,按照要求进行调整滚筒转速要与脱粒间隙相配合,原则是在保持脱净率的前提下采用最低转速和最大脱粒间隙。1.1.2发动机。发动机是保证机械正常运行的核心部件,因此在运行之前     

横轴流脱粒分离装置的数学模型的建立与试验

横轴流脱粒分离装置滚筒长度限制了其脱粒分离能力,仅被应用于中小型联合收割机。为研究横轴流脱粒分离装置脱粒滚筒转速、喂入量、脱粒间隙等因素对脱粒分离性能的影响,优化装置结构,利用概率学理论建立了横轴流脱粒分离装置的未脱净率和夹带损失率数学模型。对模型正确性验证试验表明,模型对未脱净率的预测相对误差为8.23%,对夹带损失率的预测相对误差为2.90%。仿真分析和试验表明,该模型可反映籽粒轴向分布和脱粒滚筒转速、喂入量、脱粒间隙等参数对脱粒分离性能的影响。     

水稻籽粒连接力分布频谱分析及联合收割机差速脱粒装置研究

脱粒是水稻联合收获过程中一个至关重要的环节,而籽粒与粒柄之间的连接力是衡量脱粒难易程度的重要因素。传统脱粒装置在收获高产水稻时存在脱粒不尽、脱粒能力不足等问题,故有必要通过结构创新提升脱粒装置工作性能。本文对甬优12号、甬优9号、嘉优2号和甬优11号4个超级稻水稻品种,进行了籽粒与粒柄间连接力的测定,并绘制了籽粒连接力分布频谱图,计算了4个水稻品种的脱粒系数,建立并验证了籽粒平均连接力与脱粒滚筒齿顶线速度和转速之间的数学关系模型。针对半喂入联合收获机和全喂入联合收获机2种机型,分别研制了弓齿式差速脱粒滚筒和杆齿式差速脱粒滚筒,并进行了差速脱粒与单速脱粒比对试验,结果表明:差速脱粒装置利用低速段脱粒降低了籽粒和茎秆的破碎,利用高速段脱粒降低了脱不净损失,其籽粒破碎率、脱出物中含杂率以及脱不净和夹带损失率等性能指标得到有效改善。本研究为联合收获机脱粒装置优化提供了理论依据和实践参考。     

基于BP神经网络及遗传算法的组合式板齿脱粒装置参数优化

以喂入量、脱粒轴转速、板齿螺旋角和排芯口压板压力为自变量,脱净率、籽粒含杂率、籽粒破碎率为响应值,建立脱粒装置的神经网络数学模型。用Matlab优化工具箱对该模型进行优化,求得脱粒装置各因素之间的最佳组合,并用遗传算法对优化结果进行验证。结果表明:应用Matlab优化工具箱对该模型进行优化后,籽粒含杂率提高了0.97%~1.70%,所求得的脱粒装置各因素之间最佳组合与试验优化结果拟合度高,能够准确地预测组合式螺旋板齿种子脱粒机的工作参数与作业性能。     

5TYJ-10A玉米种子脱粒机作业性能试验

为进一步探明脱粒装置结构参数对玉米种子果穗脱粒生产作业的影响,依托自行研制的5TYJ-10A玉米种子脱粒机,通过置换分别携有钉齿类、直板齿类、组合螺旋板齿类3类脱粒元件的脱粒装置,分析玉米种子脱粒装置工作性能,建立组合螺旋脱粒板齿几何参数相关数学模型,分析获得组合式螺旋板齿脱粒装置相关脱粒板齿半径、中心脱粒间距及板齿高度的设计参数。试验结果表明,选取出作业性能良好的组合螺旋板齿式脱粒装置,其脱净率为99.16%、含杂率为3.26%、破碎率为0.43%,对应实际生产率为11.6 t/h。采用脱粒板齿试验装置进行不同脱粒板齿螺旋角试验选取,结果表明,当组合螺旋板齿角为6°-12°时更适宜进行玉米种子脱粒作业。研究成果将为玉米种子脱粒生产装备的研发提供参考与借鉴。     

肉兔养殖用弹簧螺旋喂料机输送性能试验研究

针对弹簧螺旋喂料机在肉兔养殖的颗粒饲料输送过程中存在易破碎、易残留、料盒喂料量波动大的问题,同时为了提高弹簧螺旋喂料机的输送量,对弹簧螺旋喂料机输送过程中颗粒饲料的受力状态和输送机理进行分析;采用自行设计的弹簧螺旋喂料机试验平台,以颗粒饲料破碎率、管内残留率、输送量和喂料稳定性为评价指标,以进料口处绞龙固定连接轴的长度、螺旋间隙、螺旋转速为试验因素进行组合正交试验。试验结果表明:1)螺旋间隙对破碎率、残留率、输送量和喂料稳定性均有显著性影响(P0.05),螺旋转速和轴长仅对输送量有显著性的影响(P0.05);2)随着间隙的增大,破碎率、残留率显著降低,喂料稳定性及输送量显著提高;随着转速增加、轴长减少,输送量显著提升;3)优化后的弹簧螺旋喂料机参数组合为绞龙固定连接轴的长度180mm、螺旋间隙4.6mm(螺旋管内径为46mm)、螺旋转速169r/min,与现有的弹簧螺旋喂料机输送性能相比,其破碎率降低了84.7%,残留率降低了3.9%,输送量提高了30.7%,喂料稳定性提高了27.1%     

可调间隙脱粒分离装置的设计与试验

针对联合收割机田间收获时喂入量不稳定导致收获性能欠佳的问题,提出通过调节脱粒间隙以适应不同喂入量工况的解决斱案。为实现脱粒间隙可调节,基于4LZ–1.0型小型联合收割机,设计了一种直径可调的脱粒滚筒。滚筒由主轴、齿杄、间隙调节机构、间隙控制机构等部件组成。通过间隙控制机构驱动间隙调节机构,改变脱粒滚筒直径,实现脱粒间隙调节,间隙调节范围为10～40 mm。以喂入量、滚筒转速、脱粒间隙为影响因素,以未脱净率、夹带损失率、含杂率为评价指标进行脱粒性能试验。通过回归分析,分析了各因素对装置脱粒分离性能的影响,幵根据综合评价回归斱程分析得出了不同喂入量下的较优滚筒转速及脱粒间隙。喂入量小于0.876kg/s时,滚筒转速应匹配700 r/min的低速档,喂入量大于0.876 kg/s时,应匹配1 300 r/min的高速档。     

谷子联合收获机脱粒装置设计与试验

针对现有谷物联合收获机脱粒装置对谷子脱粒清选困难的问题,采用田间单因素试验、正交试验、二次回归正交试验的方法,研究脱粒元件、滚筒转速、凹板筛筛条间距、脱粒间隙4因素对谷子脱粒效果的影响规律,分析各因素的显著性,并建立回归模型。结果表明:影响脱粒性能的因素主次顺序为:凹板筛筛条间距、滚筒转速、脱粒间隙、脱粒元件;最优参数组合为凹板筛筛条间距7.9mm,滚筒转速928.3r/min,脱粒间隙10.4mm,全纹杆脱粒元件。     

小区小麦育种联合收获机试验研究

根据小麦育种试验种子收获方法和农业技术要求,通过理论分析和田间试验,研制出小区小麦育种联合收获机。该机可一次完成切割、脱粒、分离、清选、集粮等全部作业。以喂入量、滚筒转速、吸杂风机转速为因素,以脱粒总损失率、脱粒破碎率、分离含杂率为评价指标进行作业性能试验。结合正交试验,应用综合平衡法得出了该机作业时各参数的最优方案为：喂入量0.3 kg·s-1,滚筒转速1 350 r·min-1,吸杂风机转速1 000 r·min-1。以该最优组合作业参数进行田间试验,结果表明,该机平均脱粒总损失率为0.43%,平均分离含杂率为15.03%,平均脱粒破碎率为0.48%,装置罩壳残留率为0,符合小区小麦育种收获要求。     

压力磨盘式薏苡脱壳装置的设计与试验

为提高薏苡脱壳质量,运用柔性剪切揉搓脱壳原理,设计了一种压力磨盘式薏苡脱壳装置。装置主要由进料搅龙、动磨盘、压力磨盘和压力调节装置等部件组成。工作时,薏苡随进料搅龙进入脱壳空间,依靠两磨盘之间的压力和摩擦力对薏苡进行揉搓脱壳,当压力磨盘受力大于薏仁破碎力时被顶起,以增大脱壳间隙,保护薏仁。对薏苡在导流区、破壳区和分离区的受力进行分析,确定影响薏苡脱壳质量的主要因素为薏苡含水率、脱壳转速、脱壳间隙和预紧力。以脱净率、破损率为试验指标,通过单因素试验确定薏苡脱壳装置的最佳参数范围;基于单因素试验结果,选取含水率为7%的薏苡,以脱壳装置的转速、脱壳间隙和预紧力为试验因素,脱净率和破损率为响应指标,进行三因素二次回归正交旋转组合试验,结果影响薏苡脱净率的主次因素依次为预紧力、脱壳间隙、脱壳转速,影响薏苡破损率的主次因素依次为脱壳间隙、预紧力、脱壳转速;基于响应曲面法对回归模型进行多目标优化,优选出脱壳装置的最佳作业参数组合为脱壳转速513.625 r/min、脱壳间隙2.061 mm、预紧力119.628 N,薏苡脱净率为91.731%、破损率为9.612%。将优化参数圆整,对薏苡进行连续脱壳作业,测得薏苡脱净率为91.12%,破损率为8.93%,可满足实际生产要求。     

油菜分段收获脱粒分离功率消耗试验研究

研究油菜分段收获条件下脱粒分离功率消耗与喂入量、脱粒滚筒圆周线速度、脱粒间隙和脱粒滚筒结构形式之间的关系.对脱粒分离装置实际功耗峰值和实际功耗均值进行了4因素3水平正交试验,结果表明:喂入量1.4 kg/s,滚筒转速650 r/min,脱粒间隙20 mm和钉齿6排脱粒滚筒消耗的功率最小,其中喂入量和脱粒滚筒转速为影响脱粒分离功率消耗的主要影响因素;方差分析表明喂入量、脱粒滚筒转速、脱粒间隙和脱粒滚筒形式对实际功耗峰值和实际脱分段功耗均值影响均不显著.