鲜食玉米机械化收获技术装备现状及展望

随着我国种植业结构的调整,鲜食玉米种植面积不断增加,但机械化收获率较低,鲜食玉米收获机械需求紧迫。结合我国鲜食玉米产业发展现状,阐述了国内外鲜食玉米机械化收获装备及技术研究现状,通过分析得出我国鲜食玉米机械化收获装备主要存在果穗破损率高、籽粒破碎率高、含杂率高等问题。为促进我国鲜食玉米机械化技术与装备快速发展,提出了我国鲜食玉米机械化收获技术研究应重点突破柔性摘穗、多风机负压除杂、柔性输送收集、秸秆高效清洁收获等关键技术,并建议结合鲜食玉米不同种植区域研制多种规格的收获机型。

4UJ-1700甘薯杀秧机设计与试验

针对现有通用薯类杀秧机漏打率、伤薯率高等问题,设计一款特色甘薯杀秧机。该机具由作业拖拉机提供牵引力及作业动力,作业时,甘薯秧蔓在粉碎甩刀、护罩及定刀的共同作用下被打击、揉搓、剪切成碎段,并抛撒至田间。机具包括机架、传动系统、挑秧装置、粉碎装置、悬挂系统等部件,前端两侧设计挑秧机构,由挑秧齿、挑秧板、仿形板及压缩弹簧组成,可将薯垄两侧及垄底薯秧挑起粉碎;选用直刀型粉碎刀并将粉碎刀分为垄顶刀、垄侧刀及垄底刀三种类型,根据垄形尺寸对粉碎刀进行合理布置,实现仿垄形作业;采用分侧传送,同步驱动方式,保证作业过程粉碎刀辊动力充足平稳;配有限深调节装置,可以调整作业高度,防止损伤薯块,并完成样机试制和田间试验。试验结果表明:在拖拉机前进速度为3.6 km/h时,甘薯杀秧机切碎长度合格率为92%、留秧高度为13.5 mm、漏打率为3.3%、伤薯率为0.66%,满足使用要求。

分拣式马铃薯联合收获机设计与试验

[目的]马铃薯是我国第四大粮食作物,种植面积和产量均居全球第一。我国马铃薯以鲜食为主,为提高其储藏保鲜周期,对马铃薯收获品质要求较高。传统马铃薯联合收获机作业易造成马铃薯表皮破损和薯块损伤,影响马铃薯后期贮藏与销售,且分段收获人工捡拾劳动强度大,增加了种植成本。因此,鲜食马铃薯低损联合收获机需求迫切。[方法]针对鲜食马铃薯高效低损联合收获需求,结合鲜食马铃薯种植农艺,分析了马铃薯机械收获损伤机理,确定了鲜食马铃薯联合收获机整机设计方案和各关键部件的结构形式及参数,研制了一种集低阻挖掘、柔性输送、薯土分离、人工捡拾、装箱或装袋作业于一体的分拣式马铃薯联合收获机。整机采用低速缓振辅助分离、去土排杂与人工分拣相结合的作业方式,并在尾部设计了吨包收集平台,缩短了分离输送距离,减少薯块碰撞和跌落次数,显著降低了收获损伤和含杂率,提高了人工分拣效率和作业效率。[结果]田间试验表明,分拣式马铃薯联合收获机损失率为2.84%,伤薯率为1.31%,含杂率为2.19%,破皮率为2.1%,收获效率为0.13 hm^(2)·h^(-1),各项性能指标均满足马铃薯联合收获机农业行业标准要求。[结论]分拣式马铃薯联合收获机收获破皮和损伤率低,适用于鲜食马铃薯联合收获,具有广阔的推广应用前景。

基于机器视觉的蒜种识别夹取试验台设计与试验

为实现大蒜的定向精确播种,提出一种基于机器视觉的蒜种精准识别与夹取方法,并设计蒜种识别夹取试验台,采用机器视觉方式确定蒜种的位置、朝向,使用机械臂夹取蒜种。采用阈值分割的方法分割蒜种和背景,对图像进行去噪,提取蒜种轮廓,根据识别像素点计算蒜种质心、朝向,经过识别训练和参数优化,确定识别阈值为110,识别成功率达到95%以上,平均识别时间0.06s。以金乡白皮蒜蒜种为试验对象,分析确定装置性能的指标为夹取成功率,影响因素为传送带速度、蒜种尺寸、种子夹取高度,通过三因素三水平正交试验分析,运用Design Expert软件对装置的关键结构参数进行优化,建立夹取成功率和各因素的回归模型,模型系数R_(2)^(2)为0.9433。试验结果表明:当传送带速度0.11m/s、种子夹取高度3.5mm、选取投影尺寸510~540mm2时,夹取成功率为93.73%。研究结果可为蒜种分级和大蒜的定向播种提供一定的参考。

油莎豆种植与收获机械技术装备研究现状

油莎豆原产于沙漠非洲干旱地区,是一种优质、高产、耐盐碱、耐贫瘠、耐旱适应性强的粮、油、饲兼用作物,种植油莎豆不仅能产生可观的经济效益,独特的耐盐碱特性使其成为盐碱地改良的新型作物,具有很高的利用价值。我国从上世纪50年代开始油莎豆种植,到70年代曾掀起油莎豆种植高潮,但由于种植成本高、机械化程度低,迅速进入了低谷期。近几年,在国家政策的推动和人们对油莎豆价值的重新认识双重因素作用下,油莎豆产业又进入了新的发展阶段,种植面积持续增加,2019年全国油莎豆种植面积约20万亩。然而,油莎豆生产机械化水平还较低,油莎豆播种、收获机械大都是在现有其他作物播种、收获装备上简单改进而来,普遍存在作业质量差、效率低、适应性不强等问题。为了适应产业规模扩大的需求,解决油莎豆机械化播种、收获关键技术与装备短缺制约油莎豆规模化推广种植及实现全产业链开发的关键问题,本文系统梳理我国油莎豆产业发展历程,重点阐述了国内外油莎豆种植与收获机械技术装备研究现状,分析了生产中存在的问题,对油莎豆产业发展进行了展望,提出了对策建议。笔者指出加大宣传力度、加强油莎豆机械基础理论研究、加快油莎豆专用播种收获机械及相关配套技术研发进程,对推动油莎豆产业健康发展具有重要意义,文章可为油莎豆机械化发展提供参考。

纹杆块与钉齿组合式轴流玉米脱粒滚筒的设计与试验

为解决黄淮海地区玉米直接进行籽粒收获破碎率和未脱净率高的问题,该文在分析现有脱粒滚筒结构特点的基础上,设计了组合式轴流玉米脱粒滚筒,选取滚筒转速、滚筒倾角和凹板间隙为试验因素,在自制的玉米脱粒试验台上进行了单因素试验和正交试验,并运用SAS统计分析软件对试验结果进行了分析。单因素试验结果表明:随着滚筒转速的增大,籽粒破碎率先降低后升高,未脱净率则急剧减小并趋于稳定;随着滚筒倾角的增大,籽粒破碎率和未脱净率则逐渐变小;随着凹板间隙的增大,籽粒破碎率先降低后升高,未脱净率先升高后降低并趋于稳定。正交试验结果表明:影响籽粒破碎率和未脱净率的主次因素顺序均为滚筒转速、滚筒倾角、凹板间隙,且转速430 r/min、滚筒倾角6?和凹板间隙55 mm时籽粒破碎率和未脱净率均最低。该研究可为高含水率玉米脱粒滚筒的设计提供参考。

4YL-4型自走式玉米籽粒联合收获机设计与试验

山东省位于黄淮海地区,玉米收获时籽粒含水率一般超过30%,直接进行籽粒收获破碎较高,很难满足生产需求。为解决籽粒收获时破碎率高的问题,设计了4YL-4型自走式玉米籽粒联合收获机。该机配置了柔性脱粒装置、高效清选装置及秸秆还田机,能够完成摘穗、果穗收集、输送排杂、低损脱粒及秸秆粉碎还田等工序。田间试验结果表明:该机功能高度集成,作业效率高,操控舒适性好,生产效率高,主要性能指标达到国家标准。

4YZP-3型自走式玉米收获机的设计和研究

设计了4YZP-3型自走式玉米收获机,发动机纵向布置于机架下部,车身短、重心位置低、传动路线简单、转弯灵活、稳定性好;秸秆还田机前置,可避免机器作业时压倒秸秆,提高作业质量;剥皮机横向布置,并带有果穗分拨轮,果穗分摊均匀、剥净率高、籽粒损失率低。田间试验和检测表明,其符合国家相关标准规定,并顺利通过了农业机械推广鉴定。

4YQW-3穗茎兼收背负式玉米联合收获机的设计与研究

设计了4YQW-3型穗茎兼收玉米联合收获机,该机由上下两层割台组成,上层收获果穗,下层收获秸秆;秸秆被盘刀式切碎机切碎抛向集草车。通过田间试验和检测,证明符合国家相关标准规定,并通过了成果鉴定。

玉米脱粒试验台清选风机线性动力学分析

由于设计的玉米脱粒试验台清选风机,在样件试验过程中风机叶片出现严重扭曲变形故障。为实现有效改进,借助有限元分析软件对风机结构开展线性动力学分析。分析结果表明:原风机结构在800~900r/min长时间运行时,自身固有频率与激励频率耦合,共振后导致破坏,分析结果与故障现象具有一致性。通过在叶片薄弱位置增设中间支撑,改进后风机轴装配1阶固有频率由62.3Hz提升到116.3Hz,改进后样件在后续试验过程中运行可靠,未出现破坏现象,证明改进措施切实可行,为后续开发高性能样机提供了参考。

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。

5TYS280玉米脱粒清选试验台的设计研究

我国夏播玉米主要集中在黄淮海地区,其生长期短、收获时籽粒含水率高,直接脱粒收获易造成籽粒破碎,脱净率与籽粒破碎率和含杂率之间的矛盾,作业质量较难保证。目前,针对高含水率玉米脱粒清选装置的系统理论与试验研究均较少,因此设计开发了一种玉米脱粒清选试验台。其主要由机架、脱粒分离装置、清选装置、输送装置、电机控制及转速数据采集系统等部件组成。以籽粒破碎率和含杂率为评价指标,通过调整滚筒转速、滚筒倾角、凹板间隙、筛网倾角、曲轴转速及风机转速等关键因素水平,进行单因素多水平试验及多因素多水平正交试验,确定高含水率玉米脱粒清选装置的最佳参数组合,为玉米籽粒收获机脱粒清选部件设计、改进及参数选择提供依据。

4YZP-4X自走式玉米收获机的设计研究

我国玉米收获机普遍存在可靠性低、适应性差、可操控性低及自动化水平落后等问题,不能满足玉米收获季节性强、劳动强度高、作业量大等实际作业需求。液压系统具有布置紧凑、操作方便、故障率低等优点,非常适合应用于结构形态多变、工作条件恶劣的农业机械。为此,结合目前玉米生产现状和现有技术装备,设计了一种静液压驱动自走式玉米收获机,可一次性完成摘穗、输送、剥皮和秸秆切碎还田等作业。田间性能试验结果表明:该机操控简单、可靠性高,主要性能指标均达到或优于国家标准。

4YX-4型全液压自走式玉米收获机液压系统设计

随着现代农机技术的进步,液压技术在玉米收获机中的应用越来越广泛。为此,设计了4YX-4型全液压自走式玉米收获机的液压系统,对液压系统的工作原理、液压元件选择和特点等进行了论述。试验结果表明:该液压系统设计合理、选型正确、可靠性高,能很好完成玉米收获机的工作要求。

山东省花生生产全程机械化现状与对策建议

为推动山东花生生产全程机械化进程,对山东花生种植规模、栽培模式及品种现状进行总结,分析耕整地、种子准备、播种、田间管理、收获、产后处理等花生全部生产环节的机械化技术水平及装备现状,指出制约山东花生生产全程机械化发展的问题主要有花生机械制造产业尚未形成规模,农机农艺不相融,关键技术不成熟,现有装备性能不稳定及缺乏关键环节作业装备等。为促进山东花生生产全程机械化发展,建议进一步增强农机农艺融合度,创新研制花生种子加工机械、单粒精播机,优化研制具有秧蔓处理功能的分段收获机、残膜回收机及提升机械智能化水平等对策建议。

山东省农作物秸秆利用与装备现状

根据山东省农作物秸秆利用工作实际,阐述现阶段山东省农作物秸秆利用工作思路和现状,介绍山东省农作物秸秆利用典型案例和装备现状,指出现阶段山东省农作物秸秆利用中存在的问题,针对这些问题,提出山东农作物秸秆利用建议。

智能玉米籽粒联合收获机设计与试验

籽粒收获是我国玉米收获发展方向,但黄淮海地区高含水率夏玉米脱粒收获时籽粒破碎率、损失率和含杂率高。为推动高含水率玉米籽粒收获机械化进程,研制一种智能玉米籽粒联合收获机,设计一种低损摘穗与秸秆处理一体化割台,通过摘穗板间隙、拉茎辊转速、割台高度等主要参数调整,实现割台高效低损摘穗;设计一种适于高含水率玉米的纵轴流脱粒滚筒结构,通过优化脱粒滚筒、分离凹板和顶盖结构,调整脱粒系统工作参数,提高脱净率,降低破碎率;开发玉米收获机精准智能控制系统,集成导航定位、基准行自动引导作业、割台高度自动仿形、关键部件转速实时监测、故障报警等技术。田间试验表明:该机生产率0.73 hm^2/h,总损失率1.32%,籽粒破碎率4.47%,籽粒含杂率2.1%,满足设计与使用要求。

4 YZQK-4型青贮打捆玉米收获机的设计与试验

在分析研究现有玉米收获技术及青贮饲料收获技术的基础上,设计了4YZQK-4型青贮打捆玉米收获机。该机主要由穗茎兼收割台、打捆装置及打捆装置控制系统等组成,能够一次完成果穗收获及茎秆割断、喂入、切碎、抛送、打捆等作业。穗茎兼收割台在摘取果穗的同时,采用切断刀将植株从根部切断,秸秆层经喂入装置压实,切碎揉搓装置切碎破节,最后通过打捆装置打捆。该机具为解决玉米穗茎兼收关键技术提供了技术方案和应用实例。试验结果表明:4YZQK-4型青贮打捆玉米收获机满足设计要求,茎秆切碎和打捆效果良好。

玉米收获机脱粒滚筒的模态及强度分析——基于ABAQUS

脱粒滚筒是玉米收获机的重要零部件,对脱粒效果有着重要影响。为此,以脱粒滚筒为分析对象,应用Solid Works软件建立其三维模型,并导入到Hypermesh软件中进行网格划分,以Abaqus软件为求解器进行模态和静应力计算。分析结果表明:脱粒滚筒刚度薄弱位置出现在滚筒中间位置,后续若开发高性能样机,可以考虑在滚筒中间位置增设衬板,以提升滚筒刚度,从而为后续开发高工作性能脱粒滚筒提供了参考。

4YZQK-4自走式玉米穗茎兼收秸秆打捆一体机设计

我国作物秸秆主要采用直接还田的方式进行处理,可增加土壤养分,提高有机质含量,但还田量过大会造成微生物与作物争肥,影响种子发芽生长。目前,秸秆机械化收集多采用分段作业方式,机械多次进地易造成土壤板结。针对上述问题,研发了一款自走式玉米穗茎兼收秸秆打捆一体机,主要由机架、割台、果穗升运器、秸秆揉搓切碎机、剥皮机、果穗箱、秸秆打捆机及发动机、驱动桥及转向桥等部件组成,能够一次性实现玉米果穗收获及秸秆打捆等多道工序。田间性能试验结果表明:该机工作正常,可靠性高,主要性能指标均达到或优于国家标准。