油菜联合收获机串并联组合式液压驱动系统设计与试验

针对传统油菜联合收获机运动部件多、机械传动路线长且结构复杂等问题,设计了1套应用于4LYZ-1.8型油菜联合收获机的串并联组合式双泵多马达液压驱动系统,通过液压系统测试确定了负载敏感系统节流阀开度与转速间关系;采用正交试验研究割台复合推运器转速、脱粒滚筒转速、抛扬机转速、强制喂入轮转速对负载敏感系统总功耗的影响;开展功耗分析试验对主要工作部件所在回路的功耗进行测量。正交试验方差分析表明:脱粒滚筒转速对负载敏感系统总功耗影响极显著,割台复合推运器转速、旋风分离筒入口风速对总功耗影响显著。液压回路功耗分析试验表明:油菜平均喂入量为1.5kg/s时,割台平均功耗为1.68kW,强制喂入轮平均功耗为1.00kW,脱粒滚筒平均功耗为5.11kW,抛扬机及输送装置平均功耗为2.28kW,风机平均功耗为1.80kW。田间试验表明:串并联组合式双泵多马达液压驱动系统可适应油菜联合收获机的作业要求,能根据不同作业工况实现无级调速。

4LL-1.5Y型履带式油菜联合收获机割台振动分析

针对油菜联合收获机振动剧烈,整机稳定性、工作可靠性和驾驶舒适性较差等问题,以4LL-1.5Y型履带式油菜联合收获机的割台为研究对象,在道路运输(仅发动机工作)、道路运输(发动机与工作部件同时工作)以及田间收获作业3种典型工况下,在割台上选择3个测点,利用DHDAS动态信号采集分析系统对油菜联合收获机割台振动进行了测试,并基于时域分析、小波分析和频域分析对试验数据进行了处理。研究表明:发动机、拨禾轮、割刀的振动是整机主要激振源,但作物喂入割台后,吸收了部分振动,使得拨禾轮和割刀的振动总量分别下降了23.5%和68.7%;振动信号主要集中在0~125 Hz内,油菜联合收获机割台上各激振力的激振频率以低频为主;油菜联合收获机工作时发动机引起的一阶惯性振动频率为29.18Hz;研究结果对提高油菜联合收获机工作的可靠性、降低收获损失、减轻驾驶员的疲劳具有重要意义。

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。

小型油菜联合收获机双风道气流清选装置的设计与试验

针对油菜收获脱粒清选中损失率与含杂率较高的现状,设计了一种配套小型油菜联合收获机的双风道气流清选装置,主要由圆盘分选筛、斜面集料器、清选筒、离心风机等组成。利用圆盘筛旋转产生的离心力作用对油菜脱出物进行初次筛分,分选得到的籽粒与小杂余的混合物,由斜面集料器收集滑入清选筒内,离心风机的运转使清选筒内产生负压气流,形成双向风道气流,对籽粒进行二次清选。基于流体动力学基本方程进行了双风道气流清选参数设计,利用ANSYS进行清选流场数值仿真分析,在自制试验台架进行了多因素正交试验。将油菜脱出物含杂率、清选筛转速和离心风机转速作为主要因素,通过单因素试验与正交试验,用清洁率与损失率对选定因素进行分析,得到最优清选方案。理论分析、数值模拟与试验结果基本吻合。结果表明:在喂入量为0.1 kg/s时,对于含杂率为15%的油菜脱出物,清选筛转速为50~80 r/min、离心风机转速为1 700~1 900 r/min时,清洁率为95.0%~98.5%,清选性能较好;含杂率为5%、清选筛转速为60 r/min、离心风机转速为1 800 r/min时,清选性能最优,清洁率达98.2%,含杂率小于4.2%。

多功能油菜联合收获机的现状及发展方向

分析了实现我国油菜机械化收获的意义,提出多功能油菜联合收获机是解决我国油菜机械化收获的关键,重点论述了多功能油菜联合收获机的关键技术、现状和发展方向。

油菜联合收获机滚筒筛式复清装置设计与试验

针对油菜联合收获机脱粒分离作业后脱出物组分杂,籽粒细小不易分离,导致清选作业清洁率低、人工复清劳动强度大等问题,设计了一种挂接在粮箱上的模块化滚筒筛式复清装置。基于运动学与动力学分析了物料提升螺旋输送器和筛分装置的结构参数与运行参数范围;以滚筒筛式复清装置的损失率、清洁率及筛分效率为评价指标,以滚筒筛转速、筛网内助流螺旋叶片螺距和筛孔直径为影响因素,基于EDEM开展了三因素三水平正交试验,确定了最佳参数组合,并利用收获关键部件试验台开展了验证试验。仿真结果表明:当喂入量为0.6 kg/s时,滚筒筛式复清装置的较优参数组合为筛孔直径5 mm、滚筒筛转速105 r/min、筛网内助流螺旋叶片螺距250 mm,此时滚筒筛式复清装置损失率为0.92%、清洁率为98.96%、筛分效率为95.12%。台架验证试验表明,带有滚筒筛式复清装置的清选系统工作顺畅,在最佳参数组合条件下,滚筒筛式复清装置的损失率为0.96%、清洁率为98.67%、筛分效率为95.36%,对比未增加滚筒筛式复清装置前清洁率提升了4.38个百分点。研究可为油菜联合收获机清选装置结构改进和优化提供参考。

油菜籽联合收获机作业效果综合测评

我国油菜机收损失率过高,一个重要原因是在实际生产中大多用谷物联合收割机兼收油菜,收获损失难以精准把控,割台损失率、脱粒清选损失率、破碎率都过高,总损失率难以达到行业标准要求,亟待对专用油菜籽联合收获机实际作业性能进行科学准确评价,加大专用油菜籽联合收获机推广应用力度。为此,农业农村部农业机械化总站组织对国内主流的3款专用油菜籽联合收获机开展了包括作业性能和经济性能在内的作业效果综合测评。结果显示,3款机具的含杂率、破碎率、总损失率等作业性能指标均达到行业标准要求,满足生产需要,充分说明油菜籽专用联合收获机的作业性能比兼用收获机更为可靠;3款机具的作业效率均是人工收割油菜的100倍以上,包括人工、机具折旧、燃油在内的作业总成本只有人工的1/10,经济效果显著。通过结果分析,提出以收定种、耕种收一体推进油菜机收,大力发展高效低损油菜收获机具装备,加大机手培训指导减少机收损失等措施建议。

油菜联合收获机的优化设计与应用技巧

针对我国油菜生产现状及机械化收获存在的问题,阐述了现阶段轮式自走油菜联合收获机的结构特点及质量现状,介绍了油菜联合收获机在轮式谷物联合收割机的基础上,针对油菜作物特性及其收获特点,通过对机器变速机构的合理配置和对收割部、输送部、脱粒清选部的优化设计以及增加茎秆粉碎还田处理单元的技术路线及其在油菜机械化收获中的应用技巧。

油菜联合收获割台落粒横流气压收集装置设计与试验

针对机播油菜提出了一种对行作业、基于横向正压气流的割台落粒在线收集方法及装置,并通过理论计算、虚拟仿真和台架试验对收集过程进行了分析和优化。首先通过理论分析,确定下落高度和气流速度2个因素为主要考察对象;然后利用Fluent-EDEM气固耦合仿真方法分析了无秸秆条件下2个因素对收集过程的影响规律并对装置结构提出了改进措施;最后利用有秸秆条件下的台架试验验证了改进措施的有效性。试验结果表明:籽粒收集率随下落高度的降低而升高,随气流速度的升高先增大后减小,且二者间交互作用影响显著;试验获得最佳参数组合为A3B3C3,即辅助网板安装于4号收集槽、籽粒下落高度为200 mm、变频器设置为50 Hz;增设辅助收集网板和对收集槽进行网格化处理对收集效果的提升作用明显,相同试验条件下的最佳收集率由48.02%增至70.34%,但网板安装位置及其与其他因素间的交互作用影响均不显著。

油菜收获机割台螺旋输送器间隙自适应调节机构研究

针对油菜联合收获过程中由于喂入量波动导致割台螺旋输送器堵塞的问题,设计了一种割台螺旋输送器间隙自适应调节机构,实现喂入量变化时实时改变滑块位移以自动调节输送器与底板之间的间隙。输送器动力学与运动学分析确定了调节机构预紧弹簧最大预紧力和调节位移分别为366 N和50 mm。运用扭矩传感器和高速摄像技术分别开展输送器扭矩和调节位移的性能试验,当弹簧预紧力和刚度分别为293 N和12.65 N/mm时,输送器扭矩为8.267 N·m,减少了40.7%,调节位移为10.2 mm,调节机构性能较优。调节机构对输送器性能影响试验结果表明:增设间隙自适应调节机构可明显降低扭矩并增加最大喂入量,螺旋输送器转速为150 r/min时扭矩减小了23%;转速为200 r/min时,最大喂入量增加至3.5 kg/s,提高了16.7%。喂入量在不大于3.0 kg/s范围内波动时,试验组最大扭矩小于对照组,说明调节机构可较好适应喂入量的波动。田间试验表明间隙自适应调节机构可提高输送器对喂入量的适应性,避免割台堵塞,后续的脱粒装置、清选装置等工作部件未发生堵塞,油菜联合收获机可正常工作。

渭北高原区油菜机械化收获试验研究

【目的】对4LYZ-2型油菜联合收获机的作业适应性、作业质量进行研究,为该机械的改进和完善及油菜机械收获技术的推广提供参考。【方法】以油菜"甘杂1号"为供试品种,在渭北高原油菜大面积种植区域,选择具有代表性的试验区,设置不同种植密度和成熟度的单因素试验及大田收获试验,对4LYZ-2型油菜联合收获机的最佳收获条件和作业质量进行评价与分析。【结果】油菜机械收获的最佳成熟度为90%,适宜的种植密度为33.0万株/hm2。4LYZ-2型油菜联合收获机收获时的平均含杂率为7.3%,平均破碎率为0.2%。收获的主要损失部位为割台,其收获损失占总损失的64.4%;割台的立刀部位损失最大,占割台总损失的47.2%,其次是排草口和排糠口的损失,分别占割台总损失的32.6%和20.2%。【结论】除含杂率略高外,4LYZ-2型油菜联合收获机的其余各项作业性能均符合农业部标准要求。

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%。