【摘要】：玉米是中國主要糧食作物之一,玉米秸稈資源量也十分巨大,年產(chǎn)量已超過2億噸,經(jīng)濟、高效地處理玉米秸稈成為發(fā)展生態(tài)節(jié)約型社會的必然要求。玉米秸稈的處理方式主要包括直接焚燒、就地還田和秸稈回收。秸稈直接焚燒造成環(huán)境污染、資源浪費;秸稈就地還田,容易產(chǎn)生土地營養(yǎng)失衡、土地病蟲害、秸稈腐熟慢等問題,導(dǎo)致非單季種植區(qū)下一季作物播種困難。因此,玉米秸稈進行回收利用勢在必行�，F(xiàn)有玉米秸稈收集方式多采用分段作業(yè),鑒于當前國內(nèi)還沒有能夠規(guī)模應(yīng)用集玉米果穗收獲、集箱,秸稈收割、切碎、打捆等功能于一體的玉米收獲機械,在現(xiàn)有玉米收獲機械與秸稈打捆機械的基礎(chǔ)上,進行結(jié)構(gòu)改進及功能集成,并對其關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、參數(shù)優(yōu)化等方面進行研究分析,在臺架驗證試驗與樣機田間試驗基礎(chǔ)上,得到一套可行、高效的玉米穗莖兼收與秸稈打捆一體化聯(lián)合收獲機,達到了設(shè)計預(yù)期。本課題主要研究內(nèi)容及結(jié)果有如下幾點:(1)提出了一種玉米穗莖兼收與秸稈打捆一體化聯(lián)合收獲樣機的總體設(shè)計與結(jié)構(gòu)布置方案,包含樣機整機結(jié)構(gòu)組成、整機工藝流程、整機功率分配和主要技術(shù)指標等。該方案采用復(fù)式割臺,上下割臺高度獨立調(diào)節(jié),滿足不同結(jié)穗高度需要。上割臺采用摘穗輥采摘果穗,果穗由升運器進入剝皮機,最后落入果穗箱,實現(xiàn)果穗收獲;下割臺采用往復(fù)式切割器將秸稈切斷后,經(jīng)過秸稈收集攪龍、平板滾刀切碎箱、風(fēng)機拋送器與秸稈打捆機,實現(xiàn)秸稈同步切碎與打捆收集,完成秸稈收獲。(2)優(yōu)化現(xiàn)有滾刀式秸稈粉碎裝置,搭建玉米秸稈粉碎試驗臺架,對秸稈粉碎裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)與工作參數(shù)進行了優(yōu)化試驗,選擇滾刀刀片的徑向傾角、軸向偏角、工作轉(zhuǎn)速為影響因素,以成捆率和打捆密度為目標函數(shù),建立了影響因素與目標函數(shù)之間的數(shù)學(xué)回歸模型。試驗結(jié)果表明:各因素對成捆率與打捆密度影響顯著性順序依次為工作轉(zhuǎn)速、軸向偏角、徑向傾角,獲得最佳參數(shù)組合為:徑向傾角25°,軸向偏角5°,工作轉(zhuǎn)速1100 r/min。(3)開展打捆機柱塞驅(qū)動機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計與參數(shù)優(yōu)化,通過理論計算設(shè)定了柱塞驅(qū)動機構(gòu)三組結(jié)構(gòu)尺寸,運用SolidWorks對打捆機構(gòu)進行三維建模并采用有限元對其進行仿真分析,根據(jù)仿真分析結(jié)果獲得驅(qū)動連桿應(yīng)力和應(yīng)變分布情況,最終確定柱塞驅(qū)動機構(gòu)采用對心式空間布置,曲柄、連桿長度分別為330mm與750mm。(4)在理論分析的基礎(chǔ)上,完成樣機的二維和三維繪圖工作,在山東國豐機械有限公司完成試驗臺架的搭建、樣機的試制和田間試驗,經(jīng)過田間作業(yè)試驗驗證,各項指標均達到規(guī)定標準,能夠滿足玉米果穗收獲與秸稈打捆一體化作業(yè)工藝要求。
【學(xué)位授予單位】：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S225.51
【圖文】：

米穗莖聯(lián)合收獲機研究現(xiàn)狀獲作為一項繁重而重要的作業(yè)環(huán)節(jié)，國外工業(yè)發(fā)達國家在 18面的研究，但是由于國外大多處于人少地多的狀況，所以他們，即玉米籽粒收獲機和青貯玉米收獲機，特別是美國的 JOH CLAASKGaA mbh 公司、美國的 AGCO 農(nóng)機公司、英國的米的籽粒和青貯收獲方面取得了很大的成就，甚至德國的 KE DEERE 公司成功實現(xiàn)了玉米割臺與谷物收獲臺的互換，不僅應(yīng)性，降低了種植戶的購機成本，而且擴充了收獲機的功能，。

CLAASKGaA mbh 公司、美國的 AGCO 農(nóng)機公司、英國的米的籽粒和青貯收獲方面取得了很大的成就，甚至德國的 KE DEERE 公司成功實現(xiàn)了玉米割臺與谷物收獲臺的互換，不僅應(yīng)性，降低了種植戶的購機成本，而且擴充了收獲機的功能，。圖 1-1 約翰迪爾 600C 互換割臺籽粒收獲機1-1 John Deere 600c grain harvest machine with Interchangeable cutting ma

并開發(fā)了摘穗切碎一體化收獲臺，如圖1-3 所示；在智能化方面，他們更是走在了世界前列，已經(jīng)形成了較為成熟的駕駛室集成操控系統(tǒng)，如圖 1-4 所示。圖 1-3 摘穗切碎一體化收獲臺 圖 1-4 駕駛室集成操控系統(tǒng)Fig.1-3 The integration harvest stage for spike and straw Fig.1-4 The cab integrated control system1.1.3 國內(nèi)玉米穗莖聯(lián)合收獲機研究現(xiàn)狀玉米收獲機按照收獲模式，可以分為：玉米果穗收獲機、谷物聯(lián)合收獲機配置專用玉米割臺、青貯玉米收獲機和穗莖兼收型玉米收獲機。穗莖兼收型玉米收獲機是在玉米收獲機上配置秸稈切碎回收裝置，實現(xiàn)玉米果穗與秸稈的同時收獲[28-30]。該種機具既提高了用戶的經(jīng)濟收益，又解決了秸稈處理問題，是現(xiàn)今研究的趨勢。國內(nèi)玉米穗莖聯(lián)合收獲機械的研究起步較晚，近幾年以山東理工大學(xué)、西北農(nóng)林科技大學(xué)等高校和山東農(nóng)業(yè)機械科學(xué)研究院、中國農(nóng)業(yè)機械化研究院、農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所等研究院所，福田雷沃國際重工股份有限公司等著名企業(yè)分別進行了玉米穗莖聯(lián)合收獲機技術(shù)研究和裝備開發(fā)，形成了一批有代表性的關(guān)鍵技術(shù)和裝備。隨著各科研單位及相關(guān)企業(yè)的研究開發(fā)，國內(nèi)出現(xiàn)了較多的穗莖兼收型玉米收獲機。按照收獲工藝，可以分為以下 4 種：

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本文編號：2743019