大豆收获机割台关键技术及损失研究现状分析

割台作为大豆收获机的核心部件,其技术性能直接关系到大豆的收获质量和收获损失率。针对割台仿形设计、割台高度控制技术、影响割台损失率的关键技术展开研究和分析。首先,综述割台仿形机构与割台高度控制的结构、工作原理及关键技术,对比分析国内外的研究差距。其次,针对大豆炸荚、割台关键技术与割台损失的相关性进行深入分析,探讨割台损失产生的主要原因和影响因素,提出关键技术的改进建议。最后,展望我国大豆收获机割台在多元化、智能化与自动化方向的发展趋势,大豆炸荚生物特性及大豆收获机收获损失研究方面的发展趋势。研究发现,我国现有大豆收获机存在割台仿形性能差、割台自适应控制技术滞后、割台损失率偏高等问题。同时有效揭示国内大豆收机割台仿形机构、割台升降装置、割台的自适应性及割刀等关键技术存在的问题,割台振动、割台位置与仿形及撞击力导致割台损失率高的原因,为我国大豆收获机割台关键技术的突破创新及降低收获损失的进一步研究提供重要参考。

鲜食玉米低损摘穗输送装置的研制

为解决鲜食玉米和种穗玉米在摘穗和拨禾输送过程中发生果穗碰撞造成果穗籽粒破损率较高的难题研制了一种具有低损摘穗输送装置的玉米收获割台,该割台基于普通玉米收获割台进行优化,将传统的六棱拉茎辊更换为自制的交错斜切刀式拉茎辊,可对果穗柄进行预切割,从而降低摘穗过程中果穗与摘穗板的拉拽冲击,将刚性拨禾链和螺旋集料输送器改为柔性橡胶拨禾带和左右柔性橡胶果穗收集输送装置,同时搭配螺旋拨禾器对偶然出现的少量断茎秆进行辅助喂入输送,以降低鲜食玉米果穗破损率,试验结果表明玉米果穗破损率降低了20%~30%,该研究结果可为鲜食玉米的采收提供参考。

食葵割台落粒损失和籽粒表皮损伤关键影响因素分析

食葵联合收获机田间作业时,割台拨禾轮在拨禾过程中碰撞葵盘造成葵盘落粒,在螺旋输送器输送籽粒和葵盘过程中,籽粒表皮受到摩擦作用力导致表皮损伤,此外割台剧烈振动也会引起茎秆抖动,进而造成葵盘落粒。针对上述问题,该研究对适收期内不同含水率下食葵收获过程中割台碰撞、振动作用对葵盘落粒损失以及摩擦作用对籽粒表皮损伤的影响规律进行试验研究,明确食葵较佳收获时期,提高食葵收获作业效果。首先,开展拨禾轮与葵盘碰撞作用对落粒损失影响试验和螺旋输送器输送过程对食葵籽粒表皮损伤影响试验,结果表明籽粒含水率与落粒损失率呈极显著负相关(P<0.01),与籽粒表皮损伤率呈极显著正相关(P<0.01)。其次,根据食葵收获对籽粒损失率和损伤率的要求确定了落粒损失率和籽粒表皮损伤率对收获效果的影响权重分别为0.54和0.46,通过目标函数寻优得出籽粒含水率为9%~13%为食葵较佳收获期。最后,基于Default Shaker液压振动台研究联合收获机主要振动频率范围内(1~40 Hz)的振动激励对落粒损失的影响,结果表明,食葵植株在7Hz振动激励作用下葵盘落粒损失率最大为1.5%。试验结果可为割台关键部件运行参数的优化奠定基础。

摘穗联合收割机割台损失影响因素试验研究

对摘穗联合收割机的割台损失影响因素进行了定性分析，并通过试验作了进一步论证。试验表明，影响割台损失的主要因素是机器前进速度、喂入口水平开度、压禾鼻垂直高度和护罩的几何参数等。

油菜联合收割机割台损失影响因素的试验研究

对油菜收割台的结构特点进行了理论分析,然后通过改变拨禾轮转速、机器前进速度、拨禾轮轴相对割刀的位置等影响割台损失的因素进行试验分析。通过单因素试验寻找各因素与割台损失的影响规律,通过正交试验得出了机器前进速度对割台损失影响最为显著,其次为拨禾轮转速。运用DPS数据处理系统对试验结果进行处理,建立了拨禾轮转速、机器前进速度与拨禾轮轴相对割刀垂直位置的回归方程,并对模型进行参数优化得到了最佳工作参数与结构参数。

油葵割台分禾扶禾收集槽的设计与台架试验

针对国内目前缺少油葵专用割台而现有稻麦割台兼收油葵时割台损失率高的问题,设计了一种带落粒回收装置的油葵专用割台。在阐述该割台工作原理的基础上,为探索方案可行性并确定具体参数,设计了一套结构参数和工作参数均可灵活调节的试验台架,围绕割台关键部件尤其是分禾扶禾收集槽,对其结构参数和工作参数进行理论分析和台架试验研究,确定最优参数。试验结果表明,该割台可以实现对油葵植株及葵盘的分禾、扶禾、拨禾、割断和输送等功能,最优参数组合为:大翼板倾角130°,翼板间高度差30 mm,割台前进速度为0.8 m·s^-1时,拨禾轮转速为40r·min^-1,对应的拨禾速比λ值为1.3;在该最优参数组合下,试验台架的损失率不超过1%,试验效果理想,达到了有效控制割台低损失的目的,研究结果为后续割台样机的设计试制奠定了基础。

油菜联合收获机割台振动对田间收获落粒影响分析

油菜联合收获机田间作业过程中,割台碰撞和振动引起油菜角果和籽粒脱落,导致割台落粒损失约占收获总损失(8%~10%)的50%,为研究割台振动对田间收获落粒的影响,以4LL1.5Y型履带式油菜联合收获机为研究对象,基于振源分析和在田间收获工况下对割台开展振动测试,确定引起割台振动的关键激振源是发动机(27.53 Hz)和割刀(7.93~8.53 Hz),然后基于Default Shaker液压振动台以0~40 Hz扫频方式确定出影响适收期“华油杂62”油菜角果籽粒脱落的最大频率段为5~10 Hz,在该频率段内开展激振频率对油菜角果和籽粒脱落影响的单因素试验。结果表明,Default Shaker液压振动台激振频率为7 Hz时,油菜植株在横向固定和纵向固定时,其油菜角果和籽粒脱落率均为最大,横向固定时油菜角果和籽粒脱落率最高达3.42%,而传统往复式割刀激振频率在8.0 Hz左右,位于5~10 Hz油菜角果和籽粒落粒最大的频率范围内,割刀的往复运动会引起油菜角果和油菜籽粒大幅落粒,因此割台振动也是造成油菜联合收获机割台落粒损失的重要原因之一。

油菜联合收获机割台损失率测定方法的研究

针对油菜联合收获机割台损失率测定的关键与难点问题,对比分析了现行几种割台损失率的测定方法,指出存在的局限性与不足,提出割台损失率的接样槽测定方法,规定了专用工具的制作方法,给出相应的计算公式和应用范围,阐述了接样槽测定方法的优点和应用中的注意事项,并列举了应用实例。

北京地区地源热泵水平集管能量损失模拟分析

通过对竖直地埋管地源热泵系统的水平集管建立能量损失模型,分析了影响其能量损失的因素。以北京地区某办公建筑为例,模拟了地源热泵冬季运行过程中,水平集管能量损失对热泵机组COP的影响,从而得出不同水平集管长度相应的处理方法,为地源热泵系统设计的完善提供了参考依据。

气吸式割前摘脱装置的研究

对气吸式割前摘脱装置的流场特性及影响落粒损失的因素进行了理论分析与试验研究。研究结果表明 ,该摘脱装置利用气流吸运原理 ,使落粒损失小 ,且简化了机构 ,为在行走装置前设置切割搂集机构创造了条件。

出口集管LLOCA始发严重事故分析

采用一体化分析程序建立了包括热传输系统、慢化剂系统、端屏蔽系统、蒸汽发生器二次侧系统的重水堆核电厂的严重事故分析模型。并选取出口集管发生双端剪切断裂的大破口失水事故(LLOCA),同时叠加低压安注失效,辅助给水强制关闭的严重事故序列进行热工水力分析。由于主热传输系统环路隔离阀的关闭,使得两个环路的热工水力响应过程不同。最终由于低压安注的失效,慢化剂系统逐渐被加热,最终导致堆芯熔化、排管容器蠕变失效。在LLOCA事故序列中叠加向排管容器中注水的缓解措施,可以终止事故进程,使堆芯保持安全、稳定的状态。

不同封头对板翅式换热器流场及阻力的研究

研究了3种封头结构在不同Re下对板翅式换热器出口通道物流分配和阻力损失的影响。结果表明,基本型封头造成板翅式换热器内部物流分配极不均匀,而孔板型封头结构能有效地降低不均匀参数和最大流速比,改善物流分配效果;孔板型封头结构增加了换热器的阻力损失和摩擦系数;错排孔板型封头在改善换热器物流分配的同时,也较好地抑制了阻力损失的增加,故其结构最为合理。

小型牧草割压机拨禾轮的设计与试验研究

针对目前小型割草压扁机拨禾轮拨草效果不良、损失率较高的问题,设计并研究了一种适用于手扶山地割草压扁机的拨禾轮装置。通过对割草压扁机拨禾轮运动轨迹的分析,确定了其主要技术参数:拨禾轮速比为3.17,直径为500 mm,转速为121 r/min,拨禾节距为165 mm,均符合拨禾轮的作业要求。在此基础上,对设计的两种拨禾轮进行了田间对比试验,结果表明:偏心式拨禾轮的平均回带损失率为1.26%,而压板式拨禾轮的平均回带损失率为4.46%,因此,偏心式拨禾轮较压板式拨禾轮更适合于手扶山地割草压扁机的作业。

降低梳穗台损失的措施分析

从实践出发 ,提出了在梳穗头和附属装置上采取措施来降低梳穗台损失。采用相对较低滚筒转速和小喂入间隙 ,合理确定滚筒直径、罩盖形状、出风口尺寸、后封板位置及边板齿的采用等 ,都可有效降低梳穗头总损失 ;合理设计螺旋输送器位置及结构 ,缓冲装置和吸风机的采用等 ,对降低梳穗台损失也有较大作用。将依此确定的参数配置在产品上 ,取得了良好效果。

割前摘脱台后挡板位置及结构影响摘脱损失的研究

本文对割前摘脱台后挡板不同位置及结构对损失的影响进行了试验研究。结果表明:后挡板位置不同,对损失影响差异显著;开设放风小孔和附加非金属材料,对降低损失具有积极的意义;曲线形的后挡板,可显著降低损失。并对其中的原因进行了分析。从而获得了合理的结构形式。

油菜割台竖割刀切割频率随动调节装置设计与试验

针对不同前进速度下传统油菜联合收获机竖割刀切割频率保持不变,在竖切割分禾处形成较大的重割区或漏割区导致油菜割台损失增大、作业性能不稳定等问题,设计了左右两个步进电机分别驱动的油菜双竖切割随动调节装置,仿真分析了不同前进速度对竖切割分禾处重割区和漏割区的影响,综合考虑油菜成熟度等因素的影响,获得了前进速度与竖割刀切割频率的理想理论匹配关系;设计了以S7-1200PLC为控制器的油菜竖割刀切割频率随动控制系统,通过检测机器前进速度信号,再根据理论匹配关系输出脉冲控制步进电机,实现竖切割频率的随动控制;施用脱水剂7 d后完熟油菜收获对比试验表明,使用该竖割刀频率随动控制系统的油菜割台总损失率下降了36. 15%～41. 16%,竖割刀分禾损失率下降了40. 84%～48. 20%。

油菜联合收割机的割台参数优化

割台损失是油菜籽粒损失最严重的部分,影响了油菜收获作业的质量和效率。为了解决这一问题,本文首先采用单因素试验方法得出拨禾轮水平位置、拨禾轮垂直位置、拨禾轮转速分别对损失率、喂入量的影响,在单因素试验的基础上运用Box-Benhnken中心组合试验方法对割台结构参数和运动参数进行试验研究,以拨禾轮水平位置、拨禾轮垂直位置、拨禾轮转速进行三因素三水平二次回归正交试验,建立响应面数学模型,分析各因素对收获效果的影响,同时对影响因素进行优化。结果表明:拨禾轮水平位置、垂直位置和转速对损失率都有一定的影响,而对喂入量影响显著的只有拨禾轮转速,响应面试验结果与单因素试验结果相一致;对割台损失率影响显著的顺序为拨禾轮垂直位置>拨禾轮转速>拨禾轮水平位置;割台最优工作参数组合为拨禾轮水平位置50 mm、拨禾轮垂直位置1 056 mm、拨禾轮转速30 r/min。在该最优条件下,割台损失率的优化值为0.97%,实测值为1.01%,喂入量的优化值为8.35 kg/s,实测值为8.48 kg/s,且实测值与优化值的相对误差小于5%。该研究结果的优化值可为油菜联合收割机割台结构优化设计和作业参数优化提供参考。

旱区胡麻仿生收获割台设计

为防止胡麻收获过程中发生的茎秆缠绕、堵塞、籽粒损失严重等问题,设计一种携有辅助脱粒装置、气流清理装置和仿生切割装置的胡麻收获割台。通过计算确定辅助脱粒装置及气流清理装置的关键设计参数。结合Solidworks flow simulation对割台进行输送气流场分析,分析结果显示流场分布基本符合设计要求;同时应用Solidworks Autotrace工具捕捉胡麻天敌害虫朝鲜金龟子咀嚼式口器上颚切齿叶的基本轮廓,进一步优化设计后建立仿生切割器动刀片三维模型,并通过刀片横向位移图和传统切割器进行对比,对比结果表明:仿生切割装置空白区减少50%,重割区减少80%,切割效果明显优与传统的标准型切割器。为北方旱区胡麻机械化收获装置的研发提供借鉴与参考。

油菜联合收获机往复式双动割刀行星轮驱动器设计与试验

为解决传统油菜联合收获机往复式切割器因横割刀振动大、刀片对油菜茎杆扰动引起的割台落粒损失大、切割功耗高等问题,该研究设计了双动割刀行星轮驱动器。通过建立行星轮驱动机构运动方程,分析了驱动机构须满足的割刀运动结构参数。对行星轮驱动式双动割刀所受惯性力及切割图的分析表明,刀杆往复运动产生的惯性力是引起割刀产生振动的主要原因,且行星轮驱动式双动割刀具有惯性力平衡性能好、切割冲击小、对油菜茎秆扰动小及割刀切割连续性高等特点。茎秆切割功耗测试结果表明,割刀切割速度在1.2、1.4、1.6 m/s范围内,行星轮驱动式双动刀相对曲柄连杆驱动式单、双动刀切割器功耗平均分别降低了43.3%和16.8%。相同割幅的行星轮驱动式双动割刀和曲柄连杆式单动刀空转状态振动测试表明,割刀切割速度在0.8、1.2、1.6 m/s时,同一振动测点处安装有行星轮驱动式双动刀的割台较安装有曲柄连杆式单动刀切割器的割台所受割刀往复运动方向振动平均降低了56.3%。油菜联合收获田间试验结果表明:安装有行星轮驱动式双动刀的割台所受割刀往复运动方向的振动较安装有曲柄连杆式单动刀的割台降低51.2%;机器前进速度0.6~1.4 m/s时,行星轮驱动式双动割刀割台落粒损失最小为1.56%,最大为2.68%,较曲柄连杆式单动刀割台落粒损失平均降低42.5%。理论分析、室内试验及田间试验结果均表明,所设计的行星轮驱动式双动割刀振动小、功耗低、作业性能稳定,降低割台落粒损失效果明显。

正负气压式油菜割台分行落粒回收装置设计与试验

针对油菜联合收获分行剪切落粒多、损失高的问题,提出了油菜割台分行损失气力回收方法,设计了正负气压组合式油菜割台分行落粒回收装置。通过正压气流导向收集分行散落物料,并由负压气流定向输送回割台,实现回收减损。基于Fluent构建了回收管内部流场仿真分析模型,单因素试验确定了喉管直径、喉管倾角分别为70 mm、120°,在一定范围内负压气流速度随渐扩角、渐缩角的增大而减小且存在交互作用;以进风口直径、渐缩段长度、出风口直径和渐扩段长度为试验因素,以负压气流速度为评价指标,开展了四元二次回归正交组合试验,结果表明影响负压气流速度的主次顺序为渐扩段长度、进风口直径、渐缩段长度、出风口直径,较优参数组合为进风口直径94 mm、渐缩段长度38 mm、出风口直径115 mm、渐扩段长度350 mm;建立了回收装置内部流场物料CFDDEM耦合仿真模型,研究了正压、负压气流速度对物料回收效果的影响,结果表明物料回收率随正压气流速度的升高先增大后减小、随负压气流速度的升高持续增大,明确了较优正压气流速度为20 m/s;基于正、负压气流流量分析,确定了气流分配器中两路气流通道的截面积之比为1∶3;田间试验表明装备分行落粒回收装置后油菜割台损失率、竖割刀损失率分别为1.26%、0.39%,分别下降了21.8%、47.3%,有效降低了分行损失和割台损失。