横轴流式玉米柔性脱粒装置设计与试验

针对黄淮海地区玉米籽粒直收过程中籽粒破碎率和未脱净率高的问题,结合现有玉米脱粒滚筒的结构特点,设计了横轴流式玉米柔性脱粒装置。该装置内置柔性脱粒滚筒,脱粒元件采用柔性钉齿和弹性短纹杆组合结构,实现了玉米果穗的柔性低损伤脱粒。研究了滚筒关键设计参数对脱粒性能的影响,建立了该脱粒滚筒关键结构参数的设计方法;利用ADAMS软件进行了动平衡模拟仿真,开展脱粒系统的动平衡试验,保证了整机工作的可靠性;选取滚筒转速、脱粒间隙和喂入量作为试验因素进行了室内台架正交试验,确定较优参数组合:喂入量为8 kg/s,滚筒转速为450 r/min,凹板间隙为40 mm。在该条件下,玉米果穗的籽粒破碎率为0. 65%,未脱净率为0. 59%,符合国家相关标准要求。

穗茎兼收秸秆打捆型玉米收获机的设计与试验

玉米作为重要的粮食、经济作物和饲料,在我国经济建设和粮食生产中有着重要的地位。同时,随着我国农业结构的调整和畜牧业的发展,玉米秸秆的综合利用日益成为关注的热点。为此,在消化吸收国内外先进技术的基础上,结合玉米机械化生产实际和推广应用需求,通过集成创新和技术提升,研发了穗茎兼收秸秆打捆型玉米收获机。通过比较,秸秆切碎装置采用往复式切割器,秸秆输送装置采用单层四辊式输送器,秸秆切碎抛送装置采用滚筒式切碎器及曲柄压缩式方捆秸秆打捆装置。该收获机能够实现在玉米果穗收获的同时完成玉米秸秆的切碎打捆,对推广应用玉米穗茎兼收技术和提高秸秆的综合利用率具有重要的意义。

履带式坡地玉米收获机设计与试验

针对中国丘陵山地玉米种植以小地块、坡地块较多制约玉米机械化收获的现状,设计了一款履带式坡地玉米收获机,实现山地丘陵地区复杂地形条件玉米机械化收获。该收获机采用横辊摘穗技术,解决了传统摘穗辊喂入性不流畅和复杂地形下玉米植株的喂入问题,提高割台的喂入量,有效缩短整机长度0.5~1.2m左右;并采用可伸缩式履带行走底盘,通过调整履带轮距增大整机重力变化的安全范围,降低坡地作业机器侧翻风险,使整机在复杂地形条件下的行驶稳定性提高了27.34%;基于液压控制原理研制了双向作业操控系统,实现在山地丘陵等小地块条件下的转弯掉头作业功能;通过正交试验确定果穗损失率考核指标的影响因素,包括机具前进速度、摘穗辊间隙、摘穗辊转速;利用Design-expert建立各影响因素与指标间的数学回归模型,确定了最佳参数组合:机具前进速度为2 km/h、摘穗辊间隙为14 mm、摘穗辊转速为1000r/min;在该最优参数组合工况下,果穗损失率为1.25%。该机设计各项指标符合国家相关标准,能够满足丘陵山地地区玉米机械化收获需求。

基于激振理论的玉米多棱摘穗辊设计与试验

针对当前纵卧辊式玉米收获机作业存在籽粒啃伤严重和落粒损失大的问题,以激振理论为指导,以玉米果穗与茎秆分离为条件,建立了适于玉米机械化收获的玉米激振摘穗理论模型;以该激振摘穗模型为指导,构建并优化了适于玉米激振运动的摘穗辊外形结构和配置方式,开发了相应的激振摘穗试验台;采用Box-Behnken试验设计方法,研究了激振摘穗辊棱边数、振幅、摘穗辊转速对果穗摘穗过程籽粒破损率和落粒损失率的影响规律,建立了试验因素与考察指标之间的回归方程,并生成了相应的响应曲面。结果表明,激振摘穗装置中棱边数、振幅和摘穗辊转速对收获过程果穗籽粒破损率和落粒损失率有显著的影响。以非线性规划理论为指导,确定了最佳组合为摘穗辊转速950 r/min、棱边数8、振幅0. 75 cm,在该条件下进行了试验验证,得出平均籽粒破损率为0. 124%,平均落粒损失率为0. 228%,均低于国家玉米收获机械技术标准要求。

气力输送式小麦免耕施肥播种机设计与试验

针对山东省土地经营模式的转变,小麦玉米一年两熟轮作制度导致小麦播种时间紧张且现有机械工作效率低的问题,设计了小麦气力式高效免耕施肥播种机,一遍作业可一次性完成灭茬、施肥、播种、覆土、镇压等工作。采用了集排式气流排种/肥装置,该装置利用同一风道对排出的种子和肥料进行同时输送,在保证种/肥同步的同时又提高了排种/肥的效率和均匀性;利用燕尾槽式布种器进行布种作业,达到了宽苗带效果;对整机进行了田间试验测试,测试结果表明,机具通过性良好,播种深度合格率、施肥深度合格率以及种肥间距合格率分别为93. 0%、93. 6%和85. 4%,变异系数分别为4. 7%、2. 8%、5. 3%;平均苗带宽度为11. 83 cm,合格率为94. 5%,变异系数为4. 2%,各项指标与理论设计差异不显著且符合农艺要求。

玉米激振摘穗机理分析与参数试验优化

针对玉米立式激振摘穗缺乏相应摘穗机理的深入研究,开展了玉米摘穗机理的探讨,确定了适合玉米高效低损摘穗的激振波频特性曲线,建立了激振摘穗模型,分析了夹持位置、激振频率和振幅对玉米摘穗效果的影响规律;采用激振试验台开展了夹持位置、振幅、频率对其摘穗性能影响规律的单因素试验,确定了满足玉米果穗摘穗的参数取值范围;通过响应面分析试验,确定了适合玉米高效摘穗的最佳参数组合,即在籽粒含水率30. 58%情况下,其夹持位置距离果穗重心10. 8 cm、激振波振幅0. 6 cm、激振波频率17. 8 Hz时,玉米摘穗断茎率为2%,摘穗成功率为98%,满足玉米收获的作业技术要求。

基于模糊综合评判的农业机械FMECA方法研究

针对当前农机装备功能增强、结构复杂导致故障后果影响严重的问题,在传统故障模式、影响及危害性分析(FMECA)方法的基础上引入模糊综合评判,形成了基于模糊综合评判的FMECA分析方法。通过建立因素集、评价集、模糊因素评价矩阵、权重集等步骤,将定性评价指标予以定量化。以立式玉米脱粒试验台为例,对其分析程序和分析方法进行了验证,制定故障模式、影响分析(FMEA)表格,对表中各故障模式进行模糊综合评价。依据评判结果得出各故障模式的危害等级排序,进而找到产品可靠性改进的重点。结果表明,此评判结果与实际情况相符,该方法具有明显的准确性和可比性,为农机装备的结构优化和维修大纲制定提供了科学、准确的决策依据。

玉米籽粒机械化直收技术与机具试验研究

我国黄淮海夏玉米种植区玉米收获时籽粒含水率高及机械直收破碎率高等问题严重影响玉米籽粒机械化直收的发展。根据山东玉米籽粒直收的实际,选择具有代表性的3种机具,按照有关标准制定了验证办法,进行了经济、适用、安全性评价试验。结果表明:3种机具的经济性、适用性、安全可靠性能够满足农业生产的要求,但籽粒含水率和玉米品种对籽粒机械化收获破碎率指标影响较大。为此,提出了选择玉米品种、加强农机农艺融合,以及在黄淮海夏玉米种植区推广玉米、冬小麦适当晚收晚种等加快玉米籽粒机械化直收技术的发展对策,对提高玉米生产效率、降低生产成本具有重要意义。

玉米柔性脱粒滚筒脱粒元件设计与试验

针对黄淮海地区玉米收获过程中籽粒破碎率和未脱净率高的问题,研发了横轴流式玉米柔性脱粒装置,该装置内安装有带柔性钉齿和弹性短纹杆的脱粒滚筒。基于Hertz接触理论对柔性钉齿与玉米果穗碰撞接触进行了力学分析;基于刚柔系统耦合理论对弹性短纹杆与果穗碰撞进行了动力学分析;通过离散元分析完善了弹性短纹杆参数设计;选取滚筒转速、脱粒间隙和喂入量作为试验因素进行了单因素试验和最优参数组合对比试验。试验结果表明:装置最优参数组合如下:滚筒转速为450 r/min,凹板间隙为40 mm,喂入量为8 kg/s,此时平均籽粒破碎率为2.91%,未脱净率为0.51%,优于常规脱粒装置。