玉米收获机的控制系统优化设计

针对4YZL-9型玉米收获机,设计了一款控制系统,并以PLC控制器为核心,分别设计了驱动行走子系统、割台液压子系统及脱粒清选液压子系统。主要的控制过程为:利用湿度传感器采集玉米籽粒含水量,利用压力传感器采集检测玉米喂入量,利用霍尔传感器检测收获机各种速度信息,利用位移传感器检测玉米的距离,并将这些数据发送给PLC控制器,经过计算,输出驱动命令,通过电磁换向阀和电磁比例阀调节控制收获机的割台高度、行走速度、脱粒滚动转速、风机转速及清选筛箱转速等,使得玉米收获机高效的完成行走、收割、脱粒、清选等一系列的收获作业。试验结果表明:加装了控制系统的4YZL-9型玉米收获机正确采摘率为96.7%,玉米粒损失率≤2.4%,籽粒破损率≤3.6%,收获机故障率≤5%,含杂率≤2.8%,能够准确高效地完成玉米的收获作业。

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。

国内玉米联合收获机技术进展

在研究国内玉米联合收获机割台系统、轴流脱粒系统、智能清选系统、谷物流量传感系统和在线监测系统等关键部件技术研究概况的基础上,介绍了几款玉米籽粒收获机、青饲料收获机和鲜食玉米收获机的主要技术特点,为今后研究技术和性能先进的玉米联合收获机提供参考。

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。

多作物收割机割台的设计与试验

针对作物收获时农机具利用率低且存在因振动造成割台损失大、工作稳定性差等问题,以4LZ-3.2型水稻联合收割机为研究对象,设计一种面向水稻、玉米、大豆联合收割的多作物割台,确定割台伸缩、接穗板及连杆机构的具体参数,开展割台振动试验和田间收获试验。通过增设液压缸伸缩机构和基于连杆联动的接穗板变换机构来满足多作物收割要求,理论分析确定玉米收获时割台伸缩长度为200 mm;接穗板的折角为15°、总长为300 mm、宽度为30 mm、折起长度为135 mm、厚度为5 mm;连杆Ⅰ长度为330 mm,连杆Ⅱ长度为70 mm,拉杆长度为530 mm,转动杆长度为510 mm;部件所用材料均为Q235钢板。振动试验结果表明:在发动机低转速(1800 r/min)时割台振动以收割机共振为主;高转速(2600 r/min)时以振源影响为主,其中切割器的往复运动是主要振源;物料流的喂入对割台不同位置的振动强度受挠度影响很大,而喂入量的变化对割台振动影响不大。可见,所设计割台损失较通用收割机割台变化不大。田间收获试验表明:收割机行驶速度为0.6~1.4 m/s时,收割机收获水稻、玉米、大豆时的割台损失率平均值分别为0.42%、0.49%、0.31%,均小于相关国家标准,表明所设计的多作物收割机割台对3种作物的适应性较好,伸长割台对作物损失影响较小。

鲜食玉米收获机关键部件设计

针对鲜食玉米人工收获劳动强度大、普通玉米收获机收获损伤率高的问题,采用仿生摘穗原理研发了鲜食玉米收获机,对夹持装置、摘穗装置、切割装置等关键部件进行了设计研究并确定其参数。田间试验表明,可满足鲜食玉米收获要求,具有推广应用前景。

立辊式玉米收获割台夹持输送装置设计与试验

针对现有立辊式玉米收获机割台夹持输送装置存在的夹持稳定性差、断茎率高等问题,该研究基于立辊式玉米割台摘穗特点,设计了一种夹持输送间隙随植株茎秆粗细自适应调节的夹持输送装置。该装置由分禾机构和夹持输送机构组成,分禾机构保证玉米植株的单株有序喂入,并辅助往复式切割器完成植株根部的切割;夹持输送机构实现切断植株在立辊式割台上的有效夹持和输送。通过对拨禾喂入过程植株的运动分析以及夹持切割和夹持输送过程植株的姿态变化规律分析,确定夹持输送装置有效拨禾段链条长度为500 mm,夹持输送机构轨道长度为1100 mm,割台最大夹持输送量为3株,夹持轨道间的垂直距离为40 mm,两夹持链条间的夹持间隙可调节范围为16~40 mm。采用响应曲面法分析了收获机前进速度、主动链轮转速、割台倾角和植株喂入角对夹持输送装置作业性能的影响。试验结果表明,当收获机前进速度为2.8 m/s、主动链轮转速1210 r/min、割台倾角18°、植株喂入角为60°时,果穗总损失率为0.83%,断茎率为0.12%;相比现有普通夹持输送装置,果穗总损失率和断茎率分别由2.80%和0.98%降低到0.83%和0.12%,分别降低了30%和12%。研究结果可为立辊式玉米收获割台的优化改进提供理论依据和参考。

青贮玉米收获机割台技术研究概况

介绍了我国青贮饲料的发展状况,对目前国内外主流的自走式青贮玉米收获机割台技术发展现状、割台类型及结构、切割过程等进行了综合论述。概述了我国在割台技术方面与先进国家存在的差距,提出一些国内割台技术研究中存在的缺陷,探寻今后的发展趋势,为割台的设计制造和改进创新提供一些参考依据。

两行玉米收获机割台设计与试验

设计了两行玉米收获机割台的总体结构,理论分析了割台关键部件结构参数和运动参数,根据设计参数利用Pro/E建立了割台的三维模型。通过室内试验台测试了割台在不同转速下消耗的功率和噪声水平。试验结果表明,该割台在空转时消耗的功率偏大,噪声水平偏高。更换不同设计参数的拨禾链轮进行对比,试验表明在低转速下消耗的功率减小但在高速下消耗的功率增大。

玉米收获机割台性能试验

玉米收获机割台工作部件结构及运动参数对玉米收获机工作性能有显著影响。通过试验研究了拉茎辊空转功率与工作功率的关系以及拉茎辊转速、摘穗板间隙对断茎率、果穗损失率、损伤率的影响。结果显示:拉茎辊纯摘穗功率远小于拉茎辊空转所消耗功率;果穗损伤率、果穗损失率随拉茎辊转速升高而减小,拉茎辊、传动轴高速工作时,较大的摘穗板间隙使果穗损伤率、损失率较低;断茎率、断穗率随拉茎辊转速升高而降低;较大的摘穗板间隙使断穗率减小、断茎率较大。

玉米收获机割台高度自动调控系统设计与试验

针对目前国内玉米收获机割台操控仍依靠机械调控、调整不便等问题,设计了一种割台高度自动调控系统。该系统包括浮动压紧式仿形机构、STM32控制单元、显示模块、按键模块、电磁阀驱动模块等。浮动压紧式仿形机构由角度传感器、仿形板、扭簧、固定轴等组成,利用ADAMS软件得到了仿形板垂直高度变化情况并设计了扭簧,能够较好贴附地面行走。建立了割台高度自动调控参数模型,采用PID控制算法实现割台高度的自动调控。控制系统通过仿形机构检测割台的离地高度,经STM32控制单元处理后,通过割台油缸自动调整割台的离地高度。测试结果表明,割台在按键模式下调控时平均响应速度为0.42 m/s,在自动调控模式下割台实际高度与设定高度的误差在20 mm以内,均满足玉米收获机割台调控的需要。研究结果可为玉米收获机智能化设计提供参考。

自走式穗茎兼收型玉米联合收获割台输送装置设计

针对河南、山东等地区的玉米收获模式,研究出一种低倾角型收获割台。该装置采用拉茎辊、摘穗板和拨禾链组合方式实现摘穗功能;增设的剔草板可有效清除杂草;在割台中间轴上安装有安全离合器以解决生产安全问题;配装排茎辊的果穗输送装置能有效排除夹杂的茎秆,降低果穗含杂率。割台和果穗输送装置的设计对于减轻农民劳动强度、提高作业效率、降低玉米生产成本、提高生产效益,扎实推进社会主义新农村建设等都具有十分重要的现实意义和长远的战略意义。

折叠式玉米收获机割台的试验

为解决割台幅宽增大与道路通过性之间的矛盾,对折叠式玉米收获机割台进行试验,验证了折叠割台液压系统、传动轴和螺旋输送装置的离合机构。通过生产试验和检测证明,折叠机构灵活可靠,试验样机主要技术指标符合国家相关标准,为解决玉米收获机割台折叠技术提供了技术方案和应用实例。

3行玉米联合收割机割台部分设计

玉米联合收获机,特别是3行自走式玉米联合收割机是今后我国玉米收获机械的发展方向,玉米联合收获有利于农业产业结构调整,提高我国农业机械化的发展水平以及农业抗御自然灾害的能力。为此,在大量查阅国内外技术资料的基础上,分析比较了国内现有收割机存在的问题,在总体方案的基础上,提出割台部分的设计方案,并完成其设计计算、图纸绘制和撰写设计报告等任务。

两行玉米收获机割台关键部件的设计与研究

玉米机械化收获的第一步是将玉米茎秆引导到摘穗装置。本文对能够实现这一功能的两行玉米收获机的割台进行设计,着重对割台最重要的两个部件——拨禾星轮及摘穗辊进行设计,得出各部件高效工作的参数范围,并用摘穗率作为试验指标,通过正交试验,对摘穗辊的参数进行极差分析和方差分析,从而得出摘穗辊最优的参数组合,对进一步研究摘穗装置具有指导意义。

秸秆回收式玉米收获机割台设计与试验

针对玉米收获后玉米秸秆散落,二次捡拾含杂率高,造成环境污染与资源浪费等问题,提出一种秸秆回收式玉米收获机割台装置。割台装置分上下两部分:上层部分主要有摘穗齿轮箱、摘穗装置、拨禾轮以及分禾器;下层部分主要有秸秆切茬装置和揉切装置。对秸秆回收式割台装置的揉切装置和切茬装置进行试验研究,对揉切装置的动刀片和动刀主轴静力学分析后,制作样机并进行田间试验。试验结果表明,秸秆回收式玉米收获机割台的落地籽粒损失率为1.84%,果穗损失率为1.71%,籽粒破损率平均值为0.73%,秸秆的平均留茬高度为96.2mm,秸秆揉切长度合格率平均为90.04%,秸秆回收率达95.78%,主要性能指标达到预期试验目标,本研究为秸秆回收式玉米收获机割台设计和改进提供了理论参考。

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。

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。

双行玉米联合收获机割台装置的设计及应用

为解决在丘陵山区使用的小型双行玉米联合收获机上带穗玉米植株立姿输送的问题,分析了其收获原理,利用自制割台性能试验台验证了在选定的参数下,该割台装置在室内台架试验中具有较好的收获性能。同时,完成了在小型双行玉米收获机上的配置并进行田间试验。试验结果表明:该割台装置输送质量可满足收获需求并对倒伏状态的玉米植株具有较好的适应性。

不对行玉米收获机割台扶禾装置的分析与仿真

为解决玉米收获机不对行收获问题,研发一种新型玉米收获机不对行割台。本割台主要由分禾器、茎秆切割装置、摘穗装置和扶禾装置组成。扶禾装置能有效避免因行距不适所造成的推倒拉断等现象。茎秆喂入过程分为聚拢和脱出两个过程,通过ADAMS对脱出过程进行仿真分析确定了关键参数,为割台的设计提供了依据。