4BL-1型白萝卜联合收获机缨叶聚拢装置优化与试验

为解决白萝卜机收过程中因缨叶聚拢不全导致损失率与损伤率高、切头合格率低等问题,该研究依据白萝卜缨叶物理力学特性,设计了一种白萝卜缨叶聚拢装置,以实现白萝卜缨叶从田间自然“半散开”状态聚拢成束,利于后续拔取作业。构建白萝卜缨叶聚拢装置运动学模型,确定“拢缨速比”的取值范围;构建装置结构参数和前进速度、拢缨速比及作业姿态等运动参数及拢叶机构倾角对缨叶聚拢性能影响的数学模型,并求解出各因素优选区间。以缨叶聚拢成功率、缨叶破损率为评价指标,开展三因素三水平正交组合试验,依据响应面法分析各因素对二者的影响效应,并对模型进行优化。试验结果表明:缨叶聚拢成功率影响显著性顺序为前进速度、拢缨速比、拢叶机构倾角;缨叶破损率影响显著性顺序为拢缨速比、拢叶机构倾角、前进速度;最优参数组合为:前进速度0.4 m/s、拢缨速比3.9、拢叶机构倾角86.3°。在最优参数组合下开展台架试验验证,结果表明:缨叶聚拢成功率、缨叶破损率分别为92.04%、8.81%,满足拔取式白萝卜联合收获机缨叶聚拢需求。研究结果可为白萝卜收获机械的设计提供参考。

油菜联合收获机旋风分离清选系统设计与试验

针对传统油菜联合收获机多采用风筛式清选装置,其整机结构复杂、尺寸庞大,研制了一种适于油菜联合收获的旋风分离清选系统,分析确定了旋风分离筒、输送带式强制喂料装置的结构及其相关参数,采用单因素与二次旋转正交组合试验研究了旋风分离筒吸杂口风速、风量以及强制输送带线速度对油菜籽粒清洁率和损失率的影响,构建了籽粒清洁率、损失率与吸杂口风速、强制输送带线速度之间的回归方程,优化得出了最佳运行参数组合.试验结果表明：吸杂口风速为12~16 m/s,风量为0.375~0.501 m3/s,强制输送带线速度为1.570~1.884 m/s时,清选性能较好.选择吸杂口风速15.3 m/s、风量0.479 m3/s、强制输送带线速度1.570 m/s优化组合时,分析计算得出籽粒清洁率为96.98%.田间试验表明：采用取消链耙输送设计的油菜联合收获机能够保证物料喂入顺畅,旋风分离清选系统清洁率为90.21%,损失率为6.54%.该研究结果为旋风分离清选系统的结构优化和油菜联合收获机整机结构的改进提供了参考.

基于结构模块化方法的小麦联合收获机方案设计

根据结构模块化设计方法的特点 ,对小麦联合收获机的方案设计过程进行了研究 ,将层次分析法和动态规划结合起来 ,提出了动态规划寻优评价模型 ,并在此基础上开发出小麦联合收获机方案设计的软件系统。实践表明 ,动态规划寻优评价模型合理 ,寻优速度快。

油菜联合收获机梳脱式割台设计

针对油菜植株生物学特性和成熟期果荚易炸裂的特点,设计一种油菜联合收获机的梳脱式割台。通过建立梳脱滚筒、拨禾轮等部件的运动学模型,确定拨禾轮、梳脱滚筒、切割装置和防飞溅罩壳的结构参数和运动参数,确定合理的参数组合,并开展梳脱滚筒运动仿真分析。结果表明,梳脱弹指间距为70 mm,弹指轴向倾角小于82°时,可以实现梳脱元件地面投影对作物完全覆盖;当机组前进速度为0.4~1.8 m/s时,为达到较好的梳脱效果,对应的拨禾轮转速和梳脱滚筒转速分别为20~30、220~270r/min,且二者的水平距离应大于374mm。仿真和田间试验表明,梳脱式割台可以实现油菜收获的拨禾、梳脱、抛送、切割等功能。

联合收获免耕直播机开沟分土装置抛土性能研究

针对我国稻麦轮作区在作物收获后均可进行免耕播种的作业要求，在原设计的稻麦联合收获开沟埋草多功能一体机的基础上，对开沟装置结构参数、运动参数及分土导流装置结构进行优化，利用开沟抛起的土块对免耕直播的种子进行覆盖。田间试验表明：优化改进后的开沟分土装置作业效果良好，作业后土垡边长不大于4cm、碎土率达90％，抛土均匀性不小于85％，单侧平均抛土幅宽1．1～1．2m，抛土集中区平均覆土厚度2．3cm，不仅达到开沟机械作业的质量标准要求，还能满足当地农艺上的覆土盖种要求。

切纵流联合收割机纵轴流滚筒长度设计与优化(英文)

为优化设计切纵流联合收割机纵轴流滚筒的长度,该文通过设计脱粒分离长度可变的纵轴流滚筒并进行喂入量为7 kg/s的水稻脱粒分离性能和籽粒分布试验,分析纵轴流滚筒下脱出混合物的分布规律,建立纵轴流滚筒的籽粒分布方程,计算纵轴流滚筒长度;通过计算纵轴流滚筒顶盖导流板的最佳导角对纵轴流滚筒长度进行优化,确定纵轴流滚筒长度的最佳值并进行水稻脱粒分离性能试验。结果表明,在水稻喂入量为7 kg/s,纵轴流滚筒顶盖导流角为7.64°时,优化后的纵轴流滚筒长度最佳值为3 159.77 mm,经优化后的纵轴流滚筒脱粒分离的籽粒夹带损失率约为0.29%。该研究为纵轴流联合收割机的纵轴流滚筒设计提供了参考。

稻麦联合收割开沟填草一体机的改进与设计

【目的】改进并设计稻麦联合收割开沟填草一体机,旨在实现一次作业完成作物收获、排草导草和开沟填草等工序。【方法】在现有联合收割机的基础上,通过合理的结构设计和动力选择,分别对排草口挡草板、分土导流装置和清沟铲进行改进,设计了一种集稻麦收获、开沟、填草等功能于一体的复式作业机械,并对其性能进行了田间试验。【结果】田间试验结果表明,复式作业机械的开沟作业质量稳定,梯形沟上、下口宽的平均值分别为245和150 mm,平均深度为145 mm,秸秆入沟率达82%以上。【结论】改进设计的稻麦联合收割开沟填草一体机收获和开沟性能稳定可靠,能基本满足农艺的要求。

装袋型马铃薯联合收获机清选装置研制

针对现有马铃薯联合收获机清选装置除杂率低、伤薯率和破皮率高等问题,该研究以装袋型马铃薯联合收获机为基础,设计了一种适用于黏重土壤条件下的清选装置。该装置通过清选辊与光辊交替排列、两辊差速转动的形式,提升了对马铃薯收获物的清选效果。采用Box-Benhnken响应面试验设计理论,以上料量、装置倾角、清选辊转速、光辊转速、辊距和相对高度为影响因素,以伤薯率、破皮率及除杂率为作业质量评价指标,进行六因素三水平正交试验。建立各影响因素与指标之间的回归数学模型,并分析各因素对响应值的交互影响,同时对模型进行优化求解,获得最优参数组合为:上料量4.3 kg/s、装置倾角10.3°、清选辊转速119 r/min、光辊转速148 r/min、清选辊与光辊的辊距16.8 mm、两辊相对高度40.5 mm,对应的伤薯率为1.06%、破皮率为0.54%、除杂率为96.15%。对优化结果进行田间验证试验,试验结果表明,在最优参数组合下,伤薯率为1.10%、破皮率为0.55%、除杂率为95.04%,满足马铃薯联合收获机的作业性能要求。研究结果可为黏重土壤条件下马铃薯联合收获机清选装置结构设计提供参考。

新型履带自走式联合收割机液压—机械行走系统方案设计

为解决传统履带式联合收割通常不能实现原地转向、水田通过性较差等问题,提出了新型的液压—机械行走系统方案设计。主要阐述了所采用的技术方案,即采用双联集成变量柱塞泵和2个定量摆线马达组成相互独立闭式液压传动系统;由定量摆线马达驱动安装在履带驱动轮上的单级行星轮减速器,通过单级行星轮减速器增加扭矩后,由履带驱动轮带动履带工作。该设计方案可以实现联合收割机的原地回转,并且提高了联合收割机的水田通过性。

200Y型联合收割机液压系统的优化设计

叙述了浙北某联合收割机厂对已有产品200Y型联合收割机进行的优化设计,即对其上的行走机构、割台和拨禾轮升降系统等更新为液压控制系统,使操作变得更加自如,提高了收获的实效,受到了用户的肯定,赢得了美誉。

履带自走式全喂入联合收割机结构设计的改进

综合论述了履带自走式全喂入联合收割机在作物切割、分离清选、转向制动、液压驱动和行走操纵等方面的结构改进设计以及为套种小麦收割而进行的变型设计 。

切流式花生全喂入联合收获机清选机构设计

针对切流式花生全喂入联合收获机清选环节果杂分离不清、损失率高、缠膜挂秧、筛面堵塞等难题,该文设计了一种风筛组合、无阻滞、大小杂并除的清选机构,其主要由上层筛(杆筛)、下层筛(多阶弹性筛和后筛)、抖草轮、偏心套、风机等组成。该文运用动态静力学方法研究了筛面物料的相对运动,分析了物料相对筛面上滑、下滑、从筛面跃起的极限条件,确定了振动筛主要运动参数的理论值域;运用达朗伯原理开展了交变载荷下筛体的受力分析,确定了筛体关键结构参数。该文对影响清选作业质量主要因素开展了试验研究,试验结果表明:影响清选机构综合作业质量的主次作用因素为主风机转速、振动筛振幅、振动频率,较优参数组合为主风机转速 2 100 r/min、振动筛振幅 12.5 mm、振动频率 9 Hz,此时清选损失率 5.03%、荚果含杂率 5.39%;清选机构作业顺畅性较好,较少出现缠膜挂秧、筛面堵塞现象。研究结论可为切流式花生全喂入联合收获机清选机构的设计提供理论参考。

小麦联合收获机双出风口多风道清选作业试验

针对小麦联合收获机双出风口多风道清选装置由于主要作业参数调整不当而导致清选损失率、含杂率、二次含杂率高的问题,该文通过台架试验分别对双出风口多风道清选装置主要作业参数(喂入量、风门开度、风机转速、上、下导风板角度)进行单因素与多因素优化试验,探究各试验因素对清选损失率、含杂率、二次含杂率的影响规律,寻找最优参数组合。参考市场上小麦收获机拥有量较大的久保田988机型相关参数,搭建联合收获机双出风口多风道试验台。双出风口4风道时,小麦清选损失率、含杂率最低,分别为0.78%与0.48%,通过单因素试验,得出喂入量4.5~5.8 kg/s、风门开度0°~20°、风机转速1 200~1 600 r/min、上、下导风板角度0~20°。利用Box-Behnken中心组合试验设计理论,进行五因素三水平正交试验。结果表明:对清选损失率影响较显著的因素有风机转速、喂入量、上导风板角度;对含杂率影响较显著的因素有风机转速、上、下导风板角度;对二次含杂率影响较大的因素有上导风板角度、风机转速、喂入量,通过对目标参数优化得到最优作业参数为喂入量4.5 kg/s、风门开度10.2°、风机转速1 548 r/min、上、下导风板角度分别为20°和0°,此时清选损失率、含杂率、二次含杂率分别为0.79%、0.40%与0.82%。台架试验验证得到清选损失率、含杂率、二次含杂率分别为0.75%、0.38%与0.76%,与优化结果误差分别为5.1%、5.0%与7.3%。此研究结果可为小麦联合收获机多风道清选装置作业参数调整提供理论参考。

4UZL-1型甘薯联合收获机薯块交接输送机构设计

为了解决4UZL-1型甘薯联合收获机作业过程中损失率大、伤薯率高等问题,该研究在分析4UZL-1型甘薯联合收获机整机结构的基础上开展薯块交接输送机构设计。以薯块交接输送过程中伤薯率和损失率为主要评价指标,在单因素试验基础上运用Box-Benhnken试验方法,以挖掘输送机构角度、刮板链输送角度、挖掘输送机构速度、刮板链输送速度为试验因素,对4UZL-1型甘薯联合收获机薯块交接输送机构工作参数进行四因素三水平试验研究,建立了评价指标对各因素的多元回归模型,分析了各因素对作业质量的影响,并得到了最优结构和作业参数。试验结果表明:各因素对损失率从大到小的影响顺序为刮板链输送角度、挖掘输送机构速度、刮板链输送速度、挖掘输送机构角度;各因素对伤薯率从大到小的影响顺序为挖掘输送机构速度、挖掘输送机构角度、刮板链输送速度、刮板链输送角度;当机器前进速度为1 m/s,挖掘输送机构角度为20°、刮板链输送角度为68°、挖掘输送机构速度为1.2 m/s、刮板链输送速度0.67 m/s时,薯块损失率为1.12%、损伤率为0.94%,与预测值相比,误差分别为3.4%和1.1%。研究结果可为甘薯联合收获机的结构完善和作业参数优化提供参考。

旱区全膜双垄沟播履带式玉米联合收获机的设计

针对中国北方旱地全膜双垄沟播玉米种植方式,解决玉米收获过程中的摘穗啃伤、田间作业垄上行走稳定性差及玉米茎秆回收再利用问题,设计了一种履带式玉米穗茎兼收型联合收获机,以及配套的立辊式摘穗割台和茎秆切碎抛送装置。设计的非对称立辊式对行收割结构,可适应玉米全膜双垄沟播收获作业要求,实现了穗茎兼收,提高了秸秆利用率,并总结了立式割台“间隙夹持-倾斜喂入-滑动摘穗”的立式摘穗收获机理。利用立式摘穗试验样机,以机具前进速度、主动链轮转速、摘穗辊直径、切碎刀轴转速为影响因素,果穗损失率、茎秆切碎合格率为评价指标,进行了二次旋转正交组合试验。通过Design-expert 8.0.6数据分析软件,建立各影响因素与指标的数学回归模型,分析了显著因素与评价指标之间的关系,优化试验参数,确定最优参数组合:在机具前进速度3.8m/s、主动链轮转速1150r/min、摘穗辊直径82mm、切碎刀轴转速1650r/min时,果穗损失率为2.61%、茎秆切碎合格率为92.81%。优化模型与田间验证性试验得到的果穗损失率均值2.8%、茎秆切碎合格率均值93.1%相接近,满足旱区全膜双垄沟播玉米收获要求。

稻麦联合收获机分段式脱粒装置设计与优化

针对纵轴流联合收获机在收获稻麦时出现的脱粒不彻底、分离不完全等问题,该研究设计了一种分段式纵轴流脱粒分离装置。该装置主要由锥形脱粒滚筒、脱粒强度可调式凹板筛、360°分离式凹板筛、作业参数电控调节系统等构成。通过单因素试验,分别获得了脱粒强度可调式凹板筛的开关板针对小麦和水稻脱粒的最佳开关状态。为寻求装置作业参数对脱粒效果的影响规律及最优参数组合,进行了多目标优化试验。以滚筒转速、导流板角度、凹板筛脱粒间隙、凹板筛分离间隙及喂入量作为影响因素,以破碎率、损失率、脱出物含杂率为试验指标,建立了破碎率、损失率、脱出物含杂率的数学模型。试验结果表明:各因素对破碎率影响的显著性大小顺序为滚筒转速、凹板筛脱粒间隙、导流板角度、喂入量、凹板筛分离间隙;对脱出物含杂率影响的显著性大小顺序为滚筒转速、导流板角度、凹板筛脱粒间隙、喂入量、凹板筛分离间隙;对损失率影响的显著性大小顺序为滚筒转速、导流板角度、凹板筛脱粒间隙、喂入量、凹板筛分离间隙。通过多目标参数优化分析,确定装置进行小麦脱粒的最优作业参数组合为脱粒滚筒转速905 r/min、导流板角度69°、凹板筛脱粒间隙18 mm、凹板筛分离间隙19 mm、喂入量4 kg/s。在该参数组合条件下进行了田间验证试验,结果表明,与常规纵轴流脱粒装置相比,整机作业破碎率由1.46%降为1.00%,含杂率由1.85%降为1.43%,损失率由1.72%降为1.20%,各指标实测值与模型优化值的相对误差均小于5%,满足国家相关标准要求。该装置有效解决了破碎率高、脱粒不干净、分离不彻底的问题,研究结果可为纵轴流联合收获机脱粒装置的结构改进和作业参数优化提供参考和依据。

甘薯联合收获机高度自适应集薯装置设计与优化

甘薯收获是甘薯生产中用工量最多、劳动强度最大的环节。为了解决甘薯联合收获机集薯环节存在伤薯率高、自动化程度低等问题,该研究开展了高度自适应集薯装置的机械结构设计与控制系统搭建。系统及结构设计充分考虑物料物理性状及作业过程中的运动学与力学特性,通过新的集薯方式以满足落薯高度自适应、集薯装筐和自动卸料换筐等作业要求。通过落薯高度自适应功能减小并控制薯块下落的高度达到有效减少甘薯伤薯率与破皮率的目的。在单因素试验分析结论的基础上,以清选平台转速、落薯机构转速和落薯设定高度为试验因素,开展三因素三水平Box-Benhnken试验,以伤薯率、破皮率、微破率和损伤率为试验指标建立多元回归方程并进行响应面分析。回归模型进行多目标优化后获得装置最优工作参数组合为:清选平台转速108.07 r/min、落薯机构转速74.75 r/min、落薯设定高度18.15 cm。对优化结果进行验证试验,试验结果为:伤薯率0.39%、破皮率0.54%、微破率22.93%和漏薯率0.54%,各评价指标与模型预测值相近。研究结果可为甘薯联合收获机高度自适应集薯装置进一步设计与优化提供参考。

履带式玉米收获机车架的多目标轻量化设计

针对4YZLP–2型履带式玉米联合收获机质量大、在丘陵山地田间通过难的问题,对玉米收获机车架进行轻量化设计:采用Solid works对车架进行参数化建模,基于车架参数化模型建立车架有限元模型,通过有限元模型进行模态分析,并利用车架模态试验验证车架有限元模型的有效性。对车架进行力学性能分析,得到了车架的应力与变形结果。基于相对灵敏度分析,筛选出车架的17个零部件的厚度作为设计变量,采用拉丁超立方试验设计以及克里格法建立代理模型,通过MOGA算法,以田间越障工况、满载弯曲工况下最大等效应力和满载弯曲工况下最大总变形量作为约束条件,车架质量和田间越障工况下总变形量最小为优化目标,进行多目标轻量化设计。车架轻量化后,车架质量较优化前减轻31.56 kg,越障工况下最大变形量也降低了0.33 mm。

联合收获机驾驶员不同作业环节工作负荷对比研究

目的为量化区分联合收获机驾驶员在直行和转向阶段的工作负荷,探究了联合收获机驾驶员在直行和转向阶段心电信号特征参数的差异性。方法通过采集收获驾驶实验中10名联合收获机驾驶员的130 min心电信号,对比分析了驾驶初、中、后期直行和转向阶段的心率增长率、RMSSD、LF、HF、LF/HF和样本熵等指标的均值差异,应用两配对样本t检验的方法分析了驾驶初期直行和转向阶段各指标值的显著性差异。结果联合收获机驾驶员转向阶段的心率增长率和LF/HF均值在驾驶初、中、后三个时期均比直行阶段的大,而转向阶段的RMSSD、LF和样本熵均值在三个时期均比直行阶段的小;驾驶初期直行阶段与转向时段的心率增长率、RMSSD、LF和LF/HF值存在显著性差异(显著性水平P<0.05)。结论联合收获机驾驶员在转向阶段比直行阶段的工作负荷大,劳动强度高。