全履带式再生稻收割机行走底盘碾压率的模拟与分析

为减少全履带式再生稻收割机收获再生稻头季时行走底盘对留桩的碾压率(履带碾压面积与收割面积的比值),以利于提高再生季水稻产量、并改善再生季稻米品质,基于履带式车辆设计理论,以割幅Z、轨距B、履带接地长度L、履带宽度b、转向半径R0、底盘中心轴线与割台割刀纵向距离X为影响因素,建立了全履带式再生稻收割机行走底盘结构模型及其田间直行转弯碾压模型,以种植行距i,株距c,穴径br的水稻为对象,对上述各参数对碾压率的影响规律进行了分析,结果表明,其他参数相同条件下,直行时,碾压率δ1随割幅Z与履带宽度b的比值增加而减小;转弯时,全履带式再生稻收割机碾压率δ2随转向角度θ增大而减小,随转向半径R0的增大而减小;碾压率不受底盘中心轴线与割台割刀纵向距离X的影响;轨距B以及割幅Z与轨距B之差为行距和株距的公倍数时有利于减少碾压率;在相同接地比压条件下,割幅Z增加有利于减少碾压率。为减少碾压率,全履带式再生稻收割机结构设计时,在满足接地比压前提下,应减少履带宽度b和接地长度L,增大割幅Z,轨距B取行距和株距的公倍数,割幅Z与轨距B之差为行距和株距的最小公倍数,采用回转式行走路径;结合田块形状与面积,优先选用较大转向半径R0;在农艺上,建议水稻种植行距与株距有整数倍关系。

再生稻收获机的底盘设计

针对最近农业农村部起草的DG/T XXX—XXXX《再生水稻收获机》鉴定大纲征求意见稿提出的直线碾压率≤28%,平均接地压力≤30 kPa,最小离地间隙≥300 mm等技术指标,本文设计了一种采用双泵双马达静液压驱动,差速转向方向盘操控的“常规割台配窄履带”技术路线的再生水稻联合收割机。基于再生水稻种植区多属丘陵山区,选中型机为宜,其喂入量4.0 kg/s、割幅2100 mm、机重2800 kg、最小离地间隙410 mm、履带规格280×90×51节,轨距1300 mm,驱动轮离地仰角6.7°,张紧轮离地仰角8.8°,样机完成后实际技术指标:直线碾压率26.7%,平均接地压力28.02 kPa,优于农业农村部起草的DG/T XXX—XXXX《再生水稻收获机》鉴定大纲征求意见稿指标,为再生水稻机械化收获技术路线确定与装备研发提供参考。

双通道喂入式再生稻收获机研制

针对再生稻的头季稻机械化收获和低碾压率收获需要,该文设计了一种双通道喂入式再生稻收割机,主要由履带式底盘、割台、2套左右对称布置的脱粒清选装置和秸秆粉碎器、粮箱及动力与传动系统等组成。基于再生稻头季稻机械收获稻茬碾压模型确定其割幅为3000 mm,底盘轨距1500 mm,履带宽度400 mm,履带接地长度1800 mm。对双通道割台、秸秆粉碎器等关键部件进行设计分析,确定搅龙中部2个螺旋叶片起始位置的周向夹角为180°、秸秆粉碎器排草尾板外侧板倾角为8.2°、内侧板倾角为6°、上盖板与垂直方向夹角为63°。田间试验结果表明:该机作业速度可达0.8 m/s,喂入量4.6 kg/s,总损失率2.1%,含杂率0.4%,破碎率0.2%。直行碾压率26.7%,作业性能稳定,作业过程顺畅,尾部秸秆粉碎器可将碎秸导入履带碾压区。与现有常规收割机相比,该机可使再生稻头季稻的直行碾压率降低16.2%,可使再生季每公顷增产23.9%。该研究可为长江中下游地区再生稻机械化收获技术与装备研究及推广提供参考。

再生稻联合收获机附加切割器的设计及试验

为使再生稻收获机在加宽割幅降低碾压率的同时不降低收获机作业效率,设计了附加切割器,使再生稻收获机共具有3组切割器,作用分别为:割台切割器在保证穗幅差的前提下进行穗头收获,附加上层切割器将要还田的茎秆提前分段切割使其尽快还田,附加底层切割器用于指定高度的留茬作业。以Y两优911为试验对象进行了再生稻收获机与普通收获机收获的对比试验,结果表明:试验装置将直行区域碾压率由50%降低至30%,再生季水稻平均增产1950kg/hm^(2)。同时,进行了附加切割器装置的正交试验,结果表明:在机组前进速度0.97m/s、割茬高度400mm、切割器驱动轴转速400r/min时,附加切割器作业效果最佳。

履带式再生稻收获机设计与性能试验

为减小再生稻收获机作业时的碾压面积,根据再生稻头季收获农艺要求,设计了一种履带式再生稻收获机,履带宽度为250 mm,采用全液压底盘,具有较高的灵活性。使用Recurdyn进行虚拟样机仿真分析,结果表明,履带式再生稻收获机转弯灵活,履带最高沉陷量120 mm,履带张紧力变化符合预期。田间试验表明,履带式再生稻收获机田间转弯灵活,综合碾压率为16%,相比普通履带式收获机碾压率降低40%,该研究可为后期再生稻收获机理论研究提供参考。