發(fā)布時(shí)間：2020-05-20 18:56

【摘要】：中國(guó)是馬鈴薯生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó),提高馬鈴薯機(jī)械化水平尤為重要;馬鈴薯收獲機(jī)械化是馬鈴薯全程機(jī)械化關(guān)鍵環(huán)節(jié),可提高勞動(dòng)效率,增產(chǎn)增收效果顯著。目前馬鈴薯機(jī)械化收獲形式主要分為聯(lián)合收獲和分段收獲,國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家多采用馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)進(jìn)行收獲作業(yè),機(jī)具具有多種、多級(jí)的輸送分離裝置,薯土分離效果較好,但不適宜中國(guó)北方一季作區(qū)的黏壤土作業(yè)和小地塊作業(yè);國(guó)內(nèi)主要采用分段收獲的收獲形式,且針對(duì)中國(guó)北方黏壤土條件下收獲機(jī)械類型較多,同時(shí)收獲機(jī)械作業(yè)質(zhì)量差別較大,但普遍存在薯土分離效果不佳,輸送分離裝置的輸送能力下降,造成挖掘后二次掩埋,進(jìn)而造成機(jī)具的明薯率偏低等收獲問(wèn)題。針對(duì)上述問(wèn)題,本研究對(duì)桿條升運(yùn)鏈?zhǔn)捷斔头蛛x裝置進(jìn)行研究,對(duì)其主要工作部件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)選型和設(shè)計(jì)、理論分析、仿真分析及試驗(yàn)研究。本文的主要內(nèi)容如下:(1)測(cè)定馬鈴薯收獲期具體的收獲條件,包括土壤物理特性、馬鈴薯種植信息、馬鈴薯生長(zhǎng)狀態(tài)等,為理論分析及輸送分離裝置的設(shè)計(jì)提供關(guān)鍵的基礎(chǔ)參數(shù)。(2)根據(jù)具體馬鈴薯收獲條件的測(cè)定和分析,了解現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外廣泛使用的馬鈴薯挖掘機(jī)輸送分離裝置整體結(jié)構(gòu)、組成及輸送分離原理,結(jié)合其優(yōu)缺點(diǎn)和收獲要求,進(jìn)行輸送分離裝置整體方案的確定及關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),包括升運(yùn)桿條間距、桿條直徑、桿條配置方式及抖動(dòng)器等結(jié)構(gòu)。(3)理論探究升運(yùn)鏈及在升運(yùn)鏈上運(yùn)動(dòng)的薯土混合物的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,確定影響薯土分離效果的主要因素及關(guān)鍵部件的工作參數(shù)范圍。(4)結(jié)合實(shí)際收獲過(guò)程,應(yīng)用EDEM離散元軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的輸送分離裝置進(jìn)行離散元數(shù)值模擬,確定最佳的第二級(jí)升運(yùn)鏈工作面長(zhǎng)度,同時(shí)驗(yàn)證理論研究所確定結(jié)構(gòu)參數(shù)的合理性。(5)按照相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)方法進(jìn)行田間試驗(yàn)探究,以明薯率和破皮率為試驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo),根據(jù)理論分析所得的影響薯土分離效果的主要因素及因素水平范圍,進(jìn)行二次正交旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn),尋求最佳參數(shù)組合,分析試驗(yàn)結(jié)果,最后對(duì)裝置運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化;同時(shí)進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn),進(jìn)行大面積作業(yè),測(cè)定收獲效果,驗(yàn)證裝置是否滿足北方黏壤土的作業(yè)要求。相關(guān)研究結(jié)果:(1)確定了輸送分離裝置的整體方案為二級(jí)桿條升運(yùn)鏈?zhǔn)?采用帶桿式升運(yùn)鏈的結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了雙行升運(yùn)鏈工作幅寬1700mm,第一級(jí)升運(yùn)桿條間距為48mm,第二級(jí)升運(yùn)桿條間距為44mm,桿條直徑為11mm,并設(shè)計(jì)了直-彎-彎-直桿條配置方式,彎桿與直桿形成凹槽深度為18mm,為增強(qiáng)輸送分離裝置分離能力,設(shè)計(jì)主動(dòng)型雙滾子式抖動(dòng)器,并最終確定了抖動(dòng)器工作的最大振幅為60mm,設(shè)定滾子直徑為80mm,其工作圓周半徑為100mm。(2)通過(guò)對(duì)桿條升運(yùn)鏈?zhǔn)捷斔头蛛x裝置在工作過(guò)程的運(yùn)動(dòng)分析,確定了抖動(dòng)器的頻率為4~8Hz,并確定影響薯土分離效果的主要因素,除土壤本身的物理性質(zhì)外,還包括升運(yùn)鏈的工作線速度、裝置的前進(jìn)速度、抖動(dòng)器的振幅、抖動(dòng)器的頻率。綜上分析結(jié)果,為后文的離散元數(shù)值仿真分析及試驗(yàn)研究提供理論參考。(3)進(jìn)行了輸送分離裝置的離散元仿真分析,運(yùn)用EDEM軟件進(jìn)行模擬仿真,仿真確定了最佳的第二級(jí)升運(yùn)鏈工作面長(zhǎng)度1.2m,結(jié)果表明所設(shè)計(jì)升運(yùn)鏈?zhǔn)捷斔头蛛x裝置具有良好的作業(yè)性能。(4)通過(guò)田間試驗(yàn),驗(yàn)證了該升運(yùn)鏈?zhǔn)捷斔头蛛x裝置能夠解決薯土分離效果不佳的問(wèn)題。田間試驗(yàn)確定了最佳的工作參數(shù),抖動(dòng)器頻率為5.2Hz,抖動(dòng)器振幅為52mm、機(jī)具前進(jìn)速度為1.2m/s、升運(yùn)鏈線速度為1.6m/s,相對(duì)應(yīng)優(yōu)化的試驗(yàn)指標(biāo)明薯率為98.0%、破皮率為1.3%,明顯優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),經(jīng)優(yōu)化參數(shù)調(diào)節(jié)后的升運(yùn)鏈?zhǔn)捷斔头蛛x裝置提高了薯土分離效果,滿足作業(yè)要求。本文所設(shè)計(jì)的升運(yùn)鏈?zhǔn)今R鈴薯挖掘機(jī)輸送分離裝置,在我國(guó)北方一季作區(qū)可有效提高薯土分離效果,為升運(yùn)鏈?zhǔn)捷斔头蛛x裝置的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了技術(shù)參考和理論支撐。
【圖文】：

為薯土分離效果不佳、明薯率偏低等問(wèn)題提供了有效的解決方案，并為桿條升鏈?zhǔn)捷斔头蛛x裝置的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了參考。1.2 國(guó)內(nèi)外馬鈴薯收獲機(jī)研究現(xiàn)狀1.2.1 馬鈴薯收獲機(jī)的國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)外地區(qū)種植馬鈴薯較早，所以馬鈴薯機(jī)械化收獲起步早、發(fā)展快、技術(shù)水高[15]。國(guó)外領(lǐng)馬鈴薯收獲機(jī)發(fā)展的代表廠商，主要有德國(guó) Grimme 公司、比利時(shí) Dewulf 公司、美國(guó)ouble L 公司、Lockwood 公司、比利時(shí) AVR 公司等。馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)主要分為兩種，牽引式和自走式[16]。如圖 1-1 所示，比利時(shí) Dewu司生產(chǎn)的 Kwatro 四行自走式馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力為 500 馬力，機(jī)器自重 29，為降低土壤壓實(shí)，采用履帶驅(qū)動(dòng)，配備收集料箱容量為 17.5 立方米，整個(gè)機(jī)器前方配備秧設(shè)備，輸送分離裝置為三級(jí)桿條升運(yùn)鏈，且輸送分離裝置左右分為兩部分，解決分離裝作業(yè)幅寬過(guò)大而引起挖掘喂入量偏向一面造成堵塞的問(wèn)題；設(shè)立獨(dú)特的防損傷單元，可進(jìn)一次性殺秧、輸送分離、篩分、清選、裝車等作業(yè)，同時(shí)可配套胡蘿卜和洋蔥的收獲；整外部的殺秧裝置及輸送分離裝置均可進(jìn)行液壓升降高度調(diào)節(jié)，方便調(diào)節(jié)殺秧裝置切割秧蔓度及挖掘裝置挖掘深度、角度等，同時(shí)機(jī)具方便地塊轉(zhuǎn)移，自動(dòng)程度較高。

為薯土分離效果不佳、明薯率偏低等問(wèn)題提供了有效的解決方案，，并為桿條升鏈?zhǔn)捷斔头蛛x裝置的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了參考。1.2 國(guó)內(nèi)外馬鈴薯收獲機(jī)研究現(xiàn)狀1.2.1 馬鈴薯收獲機(jī)的國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)外地區(qū)種植馬鈴薯較早，所以馬鈴薯機(jī)械化收獲起步早、發(fā)展快、技術(shù)水高[15]。國(guó)外領(lǐng)馬鈴薯收獲機(jī)發(fā)展的代表廠商，主要有德國(guó) Grimme 公司、比利時(shí) Dewulf 公司、美國(guó)ouble L 公司、Lockwood 公司、比利時(shí) AVR 公司等。馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)主要分為兩種，牽引式和自走式[16]。如圖 1-1 所示，比利時(shí) Dewu司生產(chǎn)的 Kwatro 四行自走式馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力為 500 馬力，機(jī)器自重 29，為降低土壤壓實(shí)，采用履帶驅(qū)動(dòng)，配備收集料箱容量為 17.5 立方米，整個(gè)機(jī)器前方配備秧設(shè)備，輸送分離裝置為三級(jí)桿條升運(yùn)鏈，且輸送分離裝置左右分為兩部分，解決分離裝作業(yè)幅寬過(guò)大而引起挖掘喂入量偏向一面造成堵塞的問(wèn)題；設(shè)立獨(dú)特的防損傷單元，可進(jìn)一次性殺秧、輸送分離、篩分、清選、裝車等作業(yè)，同時(shí)可配套胡蘿卜和洋蔥的收獲；整外部的殺秧裝置及輸送分離裝置均可進(jìn)行液壓升降高度調(diào)節(jié)，方便調(diào)節(jié)殺秧裝置切割秧蔓度及挖掘裝置挖掘深度、角度等，同時(shí)機(jī)具方便地塊轉(zhuǎn)移，自動(dòng)程度較高。
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S225.71

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本文編號(hào)：2673052