4YZJ-2L型玉米茎穗兼收打捆一体机的设计与研制

针对丘陵山地玉米收获中存在的效率低和资源浪费问题,设计并研制了4YZJ-2L型玉米茎穗兼收打捆一体机。该一体机集成了自走式玉米收获机和打捆机的复合功能,通过双层割台、并列式打捆机及自动控制系统的集成应用,实现了果穗和秸秆的分类收获及连续打捆,能够灵活适应丘陵山地小地块的局限性。田间试验结果表明,该一体机在提高作业效率、降低损失率和提升草捆质量方面具有显著优势,为丘陵山地玉米收获提供了一种有效的机械化方案。

穗茎兼收鲜食玉米收获机割台自适应仿形系统研制

为解决穗茎兼收鲜食玉米收获机割台仿形存在的问题,基于超声测距原理,研制了一种穗茎兼收鲜食玉米收获机的割台自适应仿形系统。该系统中,超声波测距传感器安装在割台分禾器前端,用于实时检测割台分禾器与地面高度差,将高度差信号传输至玉米收获机的中心控制终端,由控制终端发出相应调整指令,控制割台调整液压系统进行割台高度调整,实现玉米收获机在作业过程中的割台自适应仿形。以1台4行190kW穗茎兼收鲜食玉米收获机为样机,搭载所研制的割台自适应仿形系统,开展仿形系统验证试验,玉米收获机作业行走平均速度4km/h,割台转速400r/min,安装2个超声波测距传感器,割茬高度控制在90~110mm范围内,在累计作业8h的验证试验中,割台调整平稳,割台无触地现象,试验结果验证了割台自适应仿形系统的有效性。

穗茎兼收型玉米收获机茎秆切碎与输送装置设计与试验

针对玉米收获时秸秆回收困难、利用率低的问题,设计了一种穗茎兼收型玉米收获机,对茎秆切碎和输送装置进行了详细设计。通过比较,采用转子铣刀切割器作为茎秆切断装置,运用ANSYS/LS-DYNA对转子铣刀刀片厚度、转速、刃角进行了三因素三水平的正交试验,试验表明铣刀转速为1 400 r/min、刀片厚度为7 mm、刃角为20°时功耗最小;设计了具有不同齿形和转速的单层多辊式输送器,并通过理论分析建立了4输送辊线速度之间的关系;对茎秆切碎装置进行了设计,确定动定刀位置和理论切碎长度。最后对样机进行了田间试验,结果表明:实际茎秆切碎长度与理论切碎长度无显著差异(P≤0.05),样机各项指标满足设计和行业相关标准要求。

玉米穗茎联合收获台茎秆切碎输送装置设计与试验

分析了切碎输送装置结构与工作原理,建立了茎秆切口夹角、切段长度、输送效率的数学模型,并计算其理论值。鉴于作业速度变化会引起玉米秸秆喂入量的波动,对茎秆的切口夹角和切段长度,以及碎茎秆的输送效率均有明显影响,因此以作业速度为试验因素,以茎秆切口夹角、切段长度以及输送效率为试验指标,进行了田间试验,测算得出了茎秆切口夹角、切段长度、输送效率的实际值。通过数据回归,分别得出作业速度与茎秆切口夹角、切段长度、输送器输送效率实际值修正系数的理论数学模型,构建了基于田间作业速度的茎秆切碎与输送装置工程设计模型,可为同类装置设计提供参考。

玉米穗茎兼收割台切碎装置参数优化

针对玉米穗茎兼收割台的需求,设计了一种横置滚筒式茎秆切碎装置,并对其切碎性能及割台摘穗性能进行了试验研究。通过对切碎装置工作原理的分析,确定在拉茎速度与切碎滚筒转速比值一定的条件下,以机器作业速度、动刀切割前角、切碎滚筒转速为自变量,以玉米果穗损失率、籽粒破碎率、籽粒损失率、茎秆平均切段长度和几何标准差为试验指标,利用Box-Benhnken Design中心组合试验设计原理,进行了3因素3水平正交旋转组合田间试验,利用Design-Expert软件对试验结果进行了响应面分析和回归分析,得到试验指标与试验因素间的数学模型。试验结果表明:机器作业速度和切碎滚筒转速与5个试验指标有二次非线性关系,动刀切割前角仅与茎秆平均切段长度、几何标准差有二次非线性关系,因素的交互项中仅机器作业速度与切碎滚筒转速的交互项对籽粒破碎率、茎秆平均切段长度有显著影响。对切碎滚筒转速进行圆整,得到最优参数组合为:机器作业速度为1. 35 m/s,动刀切割前角为52°,切碎滚筒转速为1 350 r/min,此时果穗损失率为1. 1%,籽粒破碎率为0. 23%、籽粒损失率为0. 74%、茎秆平均切段长度为30. 73 mm、几何标准差为1. 28。与田间试验结果对比可知,回归模型有很好的可靠性。将最优组合试验结果与优化前的参数组合(机器作业速度为1. 11 m/s,动刀切割前角为53°,切碎滚筒转速为1 657 r/min)得到的结果进行比较可知:优化后较优化前果穗损失率降低0. 4%,籽粒破碎率降低0. 784%,籽粒损失率降低1. 318%,茎秆平均切段长度缩短12. 20 mm,几何标准差减少0. 34。优化后试验指标低于标准规定的指标值,满足设计要求。

穗茎兼收型玉米联合收获机的发展现状与展望

随着我国农业结构的调整和畜牧业的发展,穗茎兼收型玉米联合收获机成为发展热点。为此,总结了该种机型的发展现状,简单介绍了几种较成熟机型的性能及特点。基于现状,论述了穗茎兼收型玉米联合收获机的发展趋势,并指出该种机型具有广阔的发展前景。

玉米穗茎兼收割台夹持输送装置参数优化

为探明玉米穗茎兼收割台夹持输送装置参数对作物损失率、割台性能的影响机理,设计了一种玉米穗茎兼收割台。通过对夹持输送装置的工作原理、工作条件及影响因素的分析,确定以夹持输送链夹角、输入轴链轮速度、割刀安装位置及机器作业速度为试验因素,以果穗损失率、植株在x轴及y轴的最大偏移量为试验指标,根据Box-Benhnken Design中心组合试验设计原理,进行了四因素三水平正交旋转组合田间试验,试验中利用高速摄像系统记录玉米植株姿态,利用Pro Analyst运动分析软件分析玉米植株的最大偏移量,利用Design-Expert软件对试验结果进行响应面分析,得到各因变量与自变量间的数学模型。试验结果表明:4个自变量与果穗损失率、x轴最大偏移量有二次非线性关系,其中割刀安装位置影响最大,夹持输送链夹角的影响最小,4个因素对y轴最大偏移量无显著影响;因素的交互项仅对果穗损失率有显著影响;最优参数组合为:夹持输送链夹角19.96°、输入轴链轮齿数22.09、割刀安装位置22.33 mm、机器作业速度1.31 m/s,此时果穗损失率为0.4%,x轴最大偏移量为24 mm。对最优参数组合圆整后,取夹持输送链夹角为20°,割刀安装位置为22 mm,机器作业速度为1.30 m/s进行田间验证试验,验证试验表明回归模型有很好的可靠性。优化后的果穗损失率较优化前降低2.4个百分点,低于标准规定的指标值。

新型穗茎兼收型玉米收获机的研制

在玉米收获机割台摘穗辊的下方安装一个板式切刀,摘穗辊在摘穗的同时又作为板式切刀的强制喂入装置。两行玉米割台中间共用一组下刮板升运器。该组升运器分上下两层:上层为输送玉米果穗;下层输送切碎的玉米秸秆。玉米果穗通过导槽将果穗输送到第2升运器直至到果穗箱。秸秆升运器将秸秆输送到横向搅龙,横向搅龙又将秸秆输送到抛送器,抛送器将秸秆抛送到集草车或草箱,实现穗茎兼收。

带穗玉米秸秆青贮过程中pH和营养物质的变化规律

[目的]探讨带穗玉米秸秆的pH和营养物质随青贮时间的变化规律。[方法]选取生长期为89 d的带穗玉米秸秆调制青贮饲料,密封于30 L的塑料桶中,分析0~63 d青贮时间内pH和主要营养物质随时间的变化规律。[结果]随着青贮时间的延长,带穗玉米秸秆的pH在第0~3天呈明显下降趋势,在整个青贮过程中,pH由6.24下降至3.68,下降了41.03%(P<0.05);干物质下降了24.60%(P<0.05);粗蛋白增加了3.35%(P>0.05);粗灰分、粗纤维和中性洗涤纤维的含量略有提高(P>0.05);钙、总磷、酸性洗涤纤维的含量与原料接近。[结论]带穗玉米秸秆在青贮过程中,pH下降明显;粗蛋白质含量稍有增加,与摘穗玉米秸秆青贮料相比,带穗玉米秸秆青贮料提高了粗蛋白含量,降低了粗纤维含量;从化学物质的变化规律得出:带穗玉米秸秆的青贮时间可由常规的60 d缩短至50 d。

浅述我国玉米联合收获机技术进展及发展趋势

在分析国内外玉米收获机结构与性能的基础上,归纳和评述了当前应用较广的玉米收获技术的进展与特点,总结了玉米收获技术的共同特征,最后给出了玉米收获技术的发展趋势和我国未来玉米收获机的研发建议。

玉米收获机夹持输送装置的研究

夹持输送装置是穗茎兼收型玉米收获机的关键部件。为了解决玉米植株在夹持输送中的断茎、堵塞等问题,对夹持输送装置的关键部件进行研究,通过增设输送拨禾链,从而有效地地解决了上述问题。

新型穗茎兼收玉米联合收获机割台的研究

为改善玉米收获机的秸秆切碎效果和果穗收集效果,对保有量相对较多的两行卧辊式玉米割台进行改造。在左右摘穗辊的正下方各安装旋转方向相反的切碎刀。采用下刮板式果穗升运器使得果穗升运器整体上移,其正下方有足够空间安装秸秆升运器。两行摘穗辊共用一个果穗升运器,同时两个切碎刀也共用一个秸秆升运器。切碎的秸秆在旋转形成的旋风作用下,吹落到下刮式升运器上,并通过它将切碎秸秆输送到玉米割台后部的横向搅龙,再将秸秆输送到抛送器将秸秆回收,实现了穗茎兼收功能。

穗茎兼收型玉米收获机茎秆粉碎刀的设计

为了研制茎秆粉碎机前置型玉米收获机,完成摘穗、茎秆粉碎并压块工作,且保证割台和茎秆粉碎机互不干涉,对现有茎秆粉碎机进行了改进设计。利用三维设计软件的建模以及分析功能,设计了茎秆粉碎机的粉碎刀。通过应力分析,获得了粉碎刀等效应力、位移、安全系数分布云图。分析结果表明:粉碎刀设计合理,能达到作业要求。最后,通过样机试制验证了该设计的可行性。

不同耐旱玉米品种(系)雌穗分化对干旱胁迫的反应差异

干旱胁迫是玉米生产上产生空秆的重要原因之一。本试验以对干旱胁迫具有不同耐性的玉米自交系D 88-34R、PB 08-5S和玉米杂交种丹玉39、D 06为试材,通过盆栽干旱胁迫试验,研究不同耐旱品种雌穗幼穗分化对干旱胁迫的反应差异。结果表明,不同耐旱材料在干旱胁迫下雌穗发育均受到很大影响,但材料之间表现差异很大。杂交种对干旱胁迫的耐受程度较自交系高。干旱胁迫下的行粒数、总小花数、败育粒数反应比较敏感,是导致玉米干旱胁迫下产生高空秆率的主要原因。

甜高粱联合收割机的研制

针对甜高粱收割的技术难点,提出了一种甜高粱收割机的设计方案,重点研究了割台的可伸缩茎穗兼收装置、上下输送装置、液压升降装置等关键部件的工作原理。通过试验,研究了甜高粱果穗和茎秆联合收获技术,自主创新研制的强制拨禾喂入、多组刀片分层扶持切割的收获割台,实现了果穗和茎秆的分层切断,分段长度无级可调,适应多品种、不同高度的甜高粱果穗的收获和茎秆的切割与铺放,解决了甜高粱脱粒及清选技术难题,为高秆植株作物茎穗联合收获技术的研究提供了参考依据。

玉米收获机板式摘穗割台损失率和断茎秆率优化试验

基于有效降低玉米收获机板式摘穗割台的损失率和断茎秆率,寻找拉茎辊转速、割台高度和机器前进速度3个作业参数的最优匹配值,应用SAS软件对3因素进行了响应面设计和分析,并结合ANSYS软件分析玉米秸秆在拉茎辊中径向压缩和弯曲变形。研究结果表明:在搜索半径为1时,损失率岭脊分析的最大和最小响应值为5.19%和2.36%,损失率和断茎秆率的回归模型决定系数分别为0.84和0.9;断茎秆率岭脊分析的最大和最小值分别为14.3%和10.3%。与长轴方向相比,短轴方向的压缩极容易把玉米秸秆掐断,导致秸秆堵塞在割台上的概率增大。试验结果为玉米机械化收获技术的发展提供了理论基础。

全膜双垄沟播玉米穗茎兼收对行联合收获机的研制

为适应中国西北旱区玉米全膜双垄沟播种植模式,解决传统玉米收获机械收割过程不对行、玉米籽粒损失率高的问题,设计了一种自走式穗茎兼收型旱区玉米全膜双垄沟联合收获机。该机采用对行式收割割台、立式摘穗辊装置、割台下方中间位置输送玉米果穗、立式摘辊后方设置茎秆切碎装置、机身侧面输送经切碎后的玉米茎秆,实现了旱区玉米全膜双垄沟播种植的对行收割以及穗茎兼收,降低了籽粒损失。田间试验表明,在机具作业速度为3~4.5 km/h、立式摘穗辊转速为1 100 r/min、茎秆切碎装置转速为1 584 r/min时,籽粒损失率为1.8%,果穗损失率2.4%,籽粒破碎率0.77%,茎秆切碎合格率92.6%,苞叶剥净率95.1%,能够满足玉米联合收获技术要求。

4LYZ-3K型穗茎兼收玉米收获机设计与试验

在分析研究现有玉米收获技术及秸秆打捆收获技术的基础上,设计4LYZ-3K型穗茎兼收玉米收获机。该机主要由穗茎兼收割台、打捆装置及打捆控制系统等组成,能够一次完成果穗收获及秸秆割断、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。田间性能测试结果表明,该机割茬高度≤91mm、成捆率>96%、作业小时生产率0.4hm2/h,各项性能指标均达到设计要求,为我国穗茎兼收玉米收获机的研发提供应用实例和技术依据。

玉米秸秆利用及其机械化收获技术

随着秸秆利用技术的发展,玉米秸秆作为一种天然的生物质能源,日益受到人们的重视。对玉米秸秆在肥料、饲料、能源和工业造纸等方面的利用及秸秆处理方式进行了分析,重点对玉米秸秆青贮收获、穗茎兼收等机械化收获方式做了探讨。机械化收获是玉米秸秆有效利用的前提,对解决玉米秸秆浪费、提高秸秆利用率具有重要意义。

穗茎兼收玉米联合收获机的研究现状及前景展望

我国农业结构的调整和畜牧业的发展以及政府有关"三农"的利好政策和农机方面政府补贴力度的不断加大,给现代农业装备的市场带来巨大的发展机遇和空间,穗茎兼收型玉米联合收获机成为近期国内发展的热点,为此综合阐述了穗茎兼收玉米联合收割机的研究现状,介绍了目前国内研究比较成熟的几种机型的性能和特点。分析了穗茎兼收玉米联合收割机存在的问题,并提出了穗茎兼收玉米联合收割机今后发展的方向和对策,旨在进一步提高我国穗茎兼收玉米联合收割机研究的水平和步伐。