节粮减损背景下国内鲜食玉米低损收获现状及路径探究

减少鲜食玉米收获机收获作业时果穗的损失是推动鲜食玉米收获机械优化发展的重要研究方向。该文结合当前国内机收鲜食玉米低损收获现状,针对鲜食玉米收获机田间收获作业果穗损失较大的问题,阐述了鲜食玉米果穗的多种损失形式及产生原因,并结合多种果穗损失形式提出了一系列鲜食玉米低损机收的实现路径,为推动鲜食玉米收获机械的发展提供参考依据,有助于提高鲜食玉米产业经济效益。

自走式制种玉米联合收获机设计与试验

大田玉米收获机收获制种玉米时容易产生伤穗落籽、杂物堵塞等现象,本文针对适收期制种玉米生物特性,设计了一种大型制种玉米联合收获机,采用小行距对行柔性板式摘穗割台和可替换组合式剥皮装置,确保低损摘穗、输送、剥皮作业,降低籽粒损失与损伤;其中割台上方配备钢质覆胶弧形摘穗板,“橡胶+钢质”夹持输送链和六棱低速拉茎辊,可替换组合式剥皮装置采用柔性破皮+揉搓+降速组合形式。通过Plackett-Burman试验设计筛选提取影响机具指标的主要因素,采用Box-Behnken试验设计原理,以机具前进速度、拉茎辊转速和剥皮辊转速为试验因素,以总损失率与含杂率为性能指标,通过田间试验对机具进行检验,优化得出机具最佳作业参数。试验结果表明,优化后,当机具前进速度为4.87 km/h、拉茎辊转速为877.27 r/min、剥皮辊转速为442.52 r/min时,果穗总损失率为1.61%,含杂率为0.55%。田间试验结果表明,当收获机前进速度为4.9 km/h、拉茎辊转速为880 r/min、剥皮辊转速为450 r/min时,果穗总损失率为1.64%,含杂率为0.57%,满足制种玉米机械化联合收获的作业要求,可为制种玉米联合收获机设计与试验提供参考。

玉米小区收获机低损摘穗装置的设计与试验

针对玉米小区收获机在育种收获摘穗过程中存在的籽粒损失率高、破碎率高的问题,创新设计了一种“拉-压-摘”组合式的低损摘穗装置。通过对各关键部件的理论分析,确定了装置主要结构的整体参数,压茎轮直径62mm、长度400mm。田间试验结果表明:摘穗装置的籽粒损失率为0.72%,籽粒破碎率为0.33%,有效保证了玉米小区收获机的低损摘穗作业,可为玉米小区收获机低损摘穗技术的研究提供参考。

马铃薯低损收获技术

马铃薯是重要的粮食作物,对于保障粮食安全具有积极作用,在其生产过程中,机械化收获是促进高效生产的关键环节。目前,马铃薯机械化收获过程中会造成薯块损伤,进而容易引起薯块腐烂,影响整体品质和产量,在一定程度上限制了马铃薯机械化收获技术的推广应用。阐述了国内外马铃薯收获装备研究状况,探讨分析了防缠绕、挖掘、薯土分离和集薯等收获技术及其过程中存在的马铃薯机械损伤情况,以期提高马铃薯机收效果。

丘陵山区马铃薯低损联合收获机优化设计

为解决丘陵山区人工或挖掘式收获方法劳动强度大、生产效率低,大中型联合收获机适用性有限、损伤大等问题,提出一种“低速缓震分离+人工捡拾分离”协同作业模式的轻简型马铃薯联合收获机。基于土壤破碎机理和离散元分析,研发仿形减阻挖掘铲,具有土壤破碎应力集中、水平方向牵引阻力小、铲片脱土能力强的特点,实现粘重土壤条件下挖掘铲作业低耗高效的目标。机器由人工将马铃薯从秧蔓及土块杂质中捡拾至输送通道,缩短了传统联合收获机分离输送距离,减小薯块碰撞和跌落次数,大大降低了收获损伤,实现了丘陵山区马铃薯低损联合收获。

大豆低损机械化收获技术

大豆低损收获机械化技术在农业现代化中发挥着重要作用。在文献综述、关键问题讨论以及关键技术分析的基础上,对大豆低损收获机械化技术现状、存在问题及今后的发展方向进行深入探究,以期对农业机械化的发展起到有益借鉴作用。

玉米收获机低损脱粒控制系统的设计

玉米收获机低损脱粒是指在玉米收获过程中,通过科学的控制和管理手段,最大限度地减少玉米脱粒过程中的碎粒率和未脱粒率,实现玉米收获效率和品质的最优化。设计一种针对玉米收获机的低损脱粒控制系统,该系统基于嵌入式控制技术和CAN总线通信技术,通过对玉米脱粒过程的实时监测和控制,实现了精准的脱粒效果。系统主要包括传感器模块、控制模块和执行器模块。传感器模块采集玉米脱粒过程中的关键参数,如脱粒室内温度、湿度、压力等,控制模块根据传感器模块的反馈信号和预设的脱粒控制算法,实时调节脱粒机的转速和进料量,确保玉米脱粒的效果和损失最小化。实验结果表明,该低损脱粒控制系统能够有效地提高玉米脱粒效率,降低玉米损失率,具有很好的应用前景。

4YZT-2型自走式鲜食玉米对行收获机设计与试验

为解决国内鲜食玉米收获机械化程度低,玉米种植户劳动强度大的问题,该文设计了适应中国鲜食玉米小地块种植规模的收获机。由于鲜食玉米特殊的采摘条件,该机摒弃了传统摘穗模式,通过斜辊掰穗,完成鲜食玉米自上而下的掰穗过程,以降低对玉米果穗作用力,使果穗从茎秆上分离下来,实现了对脆嫩玉米的收获要求。为验证机器性能的可靠性、实用性,进行了田间试验,以摘穗台高度40~55 cm、拉茎带转速450~600 r/min、掰穗辊间隙25~34 mm作为试验因素对喂入姿态成功率和果穗损伤率进行三因素四水平二次回归正交试验;采用极差分析和方差分析对各因素的影响显著性进行判断,得出各因素对喂入姿态成功率和果穗损伤率的影响显著性顺序分别为:夹持拉茎带转速>摘穗台高度>掰穗辊间隙和夹持拉茎带转速>掰穗辊间隙>摘穗台高度。各试验因素最优化参数组合为摘穗台高度47.5 cm,夹持拉茎带转速525 r/min,掰穗辊间隙29.5 mm,在该组合下茎秆喂入成功率为81%,果穗损伤率为5.4%。将对应参数进行试验验证,得到优化后最佳工作参数下:茎秆喂入成功率为83%,果穗损伤率为4.7%,优化预测模型可靠。该研究可为玉米收获机械化提供技术路线,其摘穗方式可为其他类型的玉米收获机研发提供参考。

基于高效低损目标的马铃薯收获机改进设计

针对现有马铃薯收获机收获效率低、伤薯率和破皮率高等问题,以高效、低损为目标,采用垄上压力自动调整、切土驱动、挖掘深度自动调整、振动强度参数可调和波浪式薯土分离等技术对现有马铃薯收获机进行了改进设计。改进后的马铃薯收获机收获作业过程中,压土轮始终处于浮动状态,既能松离薯土,又可避免压溃薯垄而导致伤薯;有效保证切土盘始终处于正常转动状态,彻底解决现有收获机作业过程中切土盘的时断时续转动问题;始终保证两侧的挖掘深度一致,有效解决因地表倾斜而导致的伤薯及能耗较高问题;马铃薯及土块、秧蔓混合物经过波峰与波谷之间的"翻滚"而实现碎土,提高了筛分效率,且可根据需要自动调整振动强度。本研究为马铃薯收获机的后续研究奠定了坚实基础。

玉米收获机低损脱粒智能控制系统半实物仿真平台设计

针对玉米籽粒收获机低损脱粒智能控制系统开发受场地和季节影响较大的问题,设计了一套低损脱粒智能控制系统半实物仿真平台。该仿真平台由仿真平台控制器、操作面板、演示面板、扶手箱、显示器和上位机组成。分析了玉米籽粒收获机低损脱粒智能控制系统的组成和收获控制器的测试需求,建立了玉米籽粒收获机关键作业参数调节过程的数学模型,基于STM32F407型单片机搭建了硬件在环仿真测试系统,并完成了试验台设计。进行了仿真平台和玉米籽粒收获机在空载条件下的作业参数调节开环对照试验,其中,滚筒转速仿真误差的数学期望为0.126 r/min,标准差为0.776 r/min;作业速度仿真误差的数学期望为-0.022 km/h,标准差为0.094 km/h;凹板间隙仿真误差的数学期望为0.041 mm,标准差为0.147 mm,验证了仿真平台对执行机构调节过程模拟的有效性。进行了信号模拟测试和收获控制器自动控制策略仿真测试,结果证明了仿真平台可用于玉米籽粒收获机智能控制系统的开发和控制策略的测试,提高了系统开发效率,缩短了开发周期。

仿生手掰穗玉米收获装置结构及运行参数优化

针对板式摘穗含杂率高,辊式摘穗果穗啃伤、籽粒损失严重等问题,该文提出了一种仿生掰穗手式玉米收获机构。通过对该机构及关键部件的理论分析,确定整机结构参数,掰穗手数目1~3个、掰穗手速度0.95~2.85 m/s、夹持导轨行进速度0.83~1.67 m/s;利用搭建的仿生掰穗手式玉米收获台架试验装置,以掰穗手数目、掰穗手速度、夹持导轨行进速度作为试验因素对籽粒损失进行三因素三水平二次回归正交试验;通过Design-Expert 8.0.6数据分析软件,建立各因素与指标的响应面数学模型,分析了各因素与评价指标之间的关系,同时,对影响因素进行了综合优化。试验结果表明:各因素对籽粒损失率均有显著影响(P<0.05),影响主次顺序为掰穗手速度>掰穗手数目>夹持导轨行进速度;得到各试验因素最优参数组合为掰穗手数目2个,掰穗手速度2.15 m/s,夹持导轨行进速度1.14 m/s,对应的籽粒损失率为0.031%。根据该试验参数组合,进行台架试验验证,可以得到籽粒损失率为0.04%,评价指标与理论优化值的相对误差仅为0.009%,远低于国家标准(2%),优化预测模型可靠。该研究实现了玉米果穗的低损收获,验证了模仿人工掰穗的可能性,为低损伤玉米收获的研发提供了参考。

履带自走式单行大白菜收获机设计与试验

针对我国大白菜收获机械化水平低、配套技术与装备缺乏的现状,在分析大白菜主要种植模式和机械化收获要求的基础上,对大白菜机械化收获关键技术进行了研究,确定了先切根再夹持导向、输送的机械化收获方案,并设计了一种适合我国南方地区田间作业的履带自走式单行大白菜收获机。该收获机主要由切割装置、夹持导向装置、倾斜输送装置、水平输送装置、收集装置、液压传动系统等关键部件组成,可一次性完成大白菜的切根、夹持导向、输送与装箱等收获作业。为了获得该机的良好作业性能,对各关键装置和部件进行了理论计算与分析,并进行了样机试制和田间性能试验。田间试验结果表明,当机器前进速度约为0.30 m/s,切根装置、夹持导向装置以及夹持导向装置的液压马达驱动转速分别设置为300、300、175 r/min时,该大白菜收获机平均生产率达0.11 hm^(2)/h,平均切根合格率为93.40%,平均夹持成功率为95.86%,平均输送成功率为100%,平均作业损失率为7.84%,收获机各关键部件工作稳定,收获效果较好,基本满足大白菜的机械化收获要求。

小区玉米收获机摘穗装置的设计

为解决小区玉米摘穗时果穗损失率高、籽粒破碎高率等问题,研制了一种摘穗装置。该装置采用可调式板式摘穗机构,利用摘穗板仿形及表面喷塑处理,能够大大降低育种玉米割台摘穗过程中的果穗损失率和籽粒破碎率。室内台架试验和田间试验结果表明:该摘穗装置的果穗损失率为1.22%,籽粒破碎率为0.86%,与其他同类装置相比果穗损失率和籽粒破碎率分别降低了18%和21%。该研究为小区玉米收获割台的优化提供了有益的借鉴和理论支撑。

高含水率玉米低损脱粒智能控制系统设计与试验

针对我国玉米收获机智能化水平较低,玉米收获机参数的调节多通过机械操纵杆,玉米收获时含水率较高,高含水率玉米收获籽粒破碎率和夹带损失率较高等问题,对国内某纵轴流籽粒收获机进行了智能化改装,并设计了基于CAN总线的高含水率玉米低损脱粒智能控制系统。根据玉米收获机工作过程的需要,设计了手动控制和自动控制两种控制模式,提出了自动控制策略,并结合离散化PID控制算法实现了高含水率玉米低损脱粒。对系统进行了控制策略测试和田间试验,系统测试结果表明,各工作参数可按控制策略调节并稳定在设定的阈值内;田间试验结果表明,在高含水率玉米收获时,本系统可使籽粒破碎率和夹带损失率达到国家标准要求,其中籽粒破碎率最低为3.35%,最高为4.05%,平均为3.75%,夹带损失率最低为1.56%,最高为2.08%,平均为1.77%。

油菜高效低损联合收获关键技术研究

本文系统地研究了4个油菜品种(中双11、沪油17、秦优10号、皖油29)不同成熟度、不同种植密度机械化收获损失质量及损失率差异。结果表明,4个品种中中双11机械化收获损失质量及损失率最低;成熟度在95%左右机械化收获损失质量及损失率最低;种植密度在45万株/hm2左右机械化收获损失质量及损失率最低。

丘陵山区玉米收获机研制与应用

为解决丘陵山区玉米收获机械化问题,通过理论计算、仿真分析,研究了不分行低倾角低损玉米摘穗、输送和剥皮等技术,设计了新型割台、摘穗装置、输送器和剥皮机等装置,阐述了联合收获机四轮驱动装置的基本组成及应用,集成开发并加工了试验整机。田间收获试验结果表明,样机适应性和作业性能较好,能够满足丘陵山区玉米种植、收获要求。