發(fā)布時間：2020-08-12 22:04

【摘要】：本文針對秸稈資源的利用優(yōu)勢和綜合利用狀況,論述了在聯(lián)合收割機(jī)上加裝莖稈切碎裝置的必要性及其重要意義,概述了國內(nèi)外聯(lián)合收割機(jī)莖稈切碎裝置的研究進(jìn)展和研究與設(shè)計切碎裝置所面臨的問題及技術(shù)難題,并針對這些問題和技術(shù)難題開展了橫軸流全喂入聯(lián)合收割機(jī)配套的莖稈切碎裝置的研究與設(shè)計。本文主要開展的研究工作有：水稻莖稈的力學(xué)性能試驗,涉及水稻莖稈的拉伸強(qiáng)度、拉伸彈性模量、剪切模量以及剪切強(qiáng)度的測試；試驗臺的搭建,主要涉及傳動方案、調(diào)速裝置和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；基于切割理論和切割動力學(xué)仿真對切碎裝置關(guān)鍵部件進(jìn)行設(shè)計,包括碎草刀(設(shè)計出三種刀具,有直刀、梯形刀和曲線刀)、刀具排列(兩種雙螺旋線排列)和導(dǎo)草部件；田間試驗,以碎草功率和合格率為指標(biāo),含碎草刀軸轉(zhuǎn)速和聯(lián)合收割機(jī)作業(yè)速度/喂入量的單因素試驗,及包含刀具類型、作業(yè)速度/喂入量、刀軸轉(zhuǎn)速和刀具排列的四因素三水平的多因素試驗。本文得到的主要結(jié)論有：(1)通過莖稈力學(xué)性能測定,水稻莖稈軸向拉伸強(qiáng)度均值為39.27MPa,軸向拉伸彈性模量均值為1.4GPa,徑/弦向剪切模量均值為50.31MPa,峰值剪切力隨刀片刃角的增加而增大。(2)通過理論分析,包括切割滑草和切割力分析,得出滿足切割滑草條件是莖稈和刀片的摩擦角要小于滑切角,及滑切時的切割力計算公式(見表達(dá)式4.22)。(3)通過切割動力學(xué)分析,在沖擊式無支撐條件下發(fā)現(xiàn)峰值切割力隨切割速度增加而增大,在該條件下切割水稻莖稈的有效切割速度建議值40m/s以上,在50m/s高速切割下,在刀片刃角200-500刀片刃角范圍內(nèi),所得峰值切割力差異不明顯。(4)通過碎草刀軸單因素試驗,發(fā)現(xiàn)刀軸轉(zhuǎn)速對碎草合格率和碎草功率的影響顯著,二者隨刀軸轉(zhuǎn)速的增加而增大,當(dāng)轉(zhuǎn)速≥3000r/min碎草合格率增勢平緩,而碎草功率隨轉(zhuǎn)速增加增勢加快；通過作業(yè)速度/喂入量單因素試驗,發(fā)現(xiàn)在給定的速度范圍內(nèi)作業(yè)速度對碎草合格率的影響不顯著,而對碎草功率的影響顯著,二者隨作業(yè)速度/喂入量的增加逐漸增大。(5)以碎草合格率為評價指標(biāo)所得的最優(yōu)組合是C3B3D1A2,即刀軸轉(zhuǎn)速3000r/min、作業(yè)速度1.4m/s、雙螺旋900排列、梯形刀；以碎草功率為評價指標(biāo)所得的最優(yōu)組合是B1C1A3D2,即作業(yè)速度1.0m/s、刀軸轉(zhuǎn)速2600r/min、曲線刀、雙螺旋600排列。以碎草合格率和功率為評價指標(biāo),通過多指標(biāo)回歸評價方法,得出以碎草合格率和碎草功率為綜合評價指標(biāo)試驗因素影響主次順序是作業(yè)速度刀軸轉(zhuǎn)速刀具類型刀排列,最佳的因素水平組合是B1C1A3D1即作業(yè)速度1.0m/s、刀軸轉(zhuǎn)速2600r/min、曲線刀、雙螺旋900排列。本文的主要貢獻(xiàn)在于：(1)測試得到的物料力學(xué)特性參數(shù),分析得到的無支撐最低切斷速度等對于莖稈切碎研究具有參考價值；(2)推導(dǎo)出的滑切切割力計算公式對于莖稈切割的理論分析具有借鑒作用；(3)在單因素實驗的基礎(chǔ)上完成了多因素正交試驗,其試驗結(jié)果對于莖稈切碎裝置的設(shè)計具有參考價值。
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S225
【圖文】：

圖１．１嵌入式勊桿切碎裝置逡逑Ｆｉｇｌ．邋１邋Ｔｈｅ邋ｓｔｒａｗ邋ｃｈｏｐｐ巧邋ｅｍｂｅｄｄｅｄ邋ｉｎ邋ｃｏｍｂｉｎｅ邋ｈａｒｖｅｓｔ燈逡逑稻麥聯(lián)合收割機(jī)莖桿切碎裝置可Ｗ歸納為嵌入式（圖１．１）和外掛式（圖１．２）兩種。嵌入式逡逑莖軒切碎裝置體積小、結(jié)構(gòu)簡單，由直接在橫軸流全喂入聯(lián)合收割機(jī)一側(cè)的排草日處設(shè)置一切碎逡逑刀混（圖１．１）而形成。兩者相比較，嵌入式切碎裝置作業(yè)易堵塞，不能實現(xiàn)莖桿切碎后均勻拋逡逑灑，而外掛式切碎裝置切碎效果好，安裝使用靈活，拆卸方便，易維修，莖桿切碎后拋灑效果好，逡逑可Ｗ根據(jù)不同的需要及時更換相匹配的切碎裝置。us然，嵌入式莖軒切碎裝置將由外掛式莖桿切逡逑碎裝置取代，本論文主要國繞外掛式莖軒切碎裝置展開研巧。逡逑圍１．２克拉斯外掛式菩巧切碎裝置逡逑Ｆｉｇ邋１．２邋Ｔｈｅ邋ｓｔｒａｗ邋ｃｈｏｐｐｅｒ邋行ｔｔｅｄ邋ｗＵｈ邋ｃｏｍｂｉｎｅ邋ｈａｒｖｅｓｔ知邋ｏｆ邋ｃｌａｓｓ逡逑２逡逑

平均株高９６０ｍｍ。將采集后的水稻莖巧膽藏在冷藏室里。在試驗之前，從待測的樣品中挑選出完逡逑整無彎折和破損的水稻莖軒，去掉穗頭、根部和葉挿�？紤]到聯(lián)合收割機(jī)在作業(yè)時會有留巧，剪逡逑取第４節(jié)間的水稻莖桿（圖２．１）作為試驗材料。逡逑心邐邐逡逑，，邐邐—－—－言邋ｊ逡逑心邋邐．．．．．．．邋３邐．邐＂１，＾＾逡逑ｉｉｉｉ＇ｊＢ逡逑圖２．邋１水稻節(jié)間莖巧逡逑Ｆｉｇ２．１邋Ｒｉｃｅ邋ｓｔｒａｗ邋ｕｓｅｄ邋ｆｂｒ邋ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ逡逑２．２儀器及方法逡逑２．２．１試驗儀器逡逑試驗儀器為ＦＴＣ食品物性分析儀（質(zhì)構(gòu)儀）（圖２．２），量程化１－ｌＯＯＯＮ，最大試驗加載速率逡逑為５００ｍｍ／ｍｉｎ。工具主要有：小刀、卷尺、直尺、游標(biāo)卡尺、剪刀等。逡逑函逡逑圖２．２邋ＦＴＣ物性分析儀逡逑Ｆｉｇ２．２邋ＦＴＣ邋ａｎａｌｙｚｅｒ邋ｆｏｒ邋ｔｅｓｔｉｎｇ邋ｍａｔｅｒｉａｌ邋ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ逡逑２．２．２試驗方法逡逑于２０１４年１１月２４日進(jìn)行水稻莖桿力學(xué)性能試驗。試驗地點(diǎn)在南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院。經(jīng)測逡逑１０逡逑

平均株高９６０ｍｍ。將采集后的水稻莖巧膽藏在冷藏室里。在試驗之前，從待測的樣品中挑選出完逡逑整無彎折和破損的水稻莖軒，去掉穗頭、根部和葉挿�？紤]到聯(lián)合收割機(jī)在作業(yè)時會有留巧，剪逡逑取第４節(jié)間的水稻莖桿（圖２．１）作為試驗材料。逡逑心邐邐逡逑，，邐邐—－—－言邋ｊ逡逑心邋邐．．．．．．．邋３邐．邐＂１，＾＾逡逑ｉｉｉｉ＇ｊＢ逡逑圖２．邋１水稻節(jié)間莖巧逡逑Ｆｉｇ２．１邋Ｒｉｃｅ邋ｓｔｒａｗ邋ｕｓｅｄ邋ｆｂｒ邋ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ逡逑２．２儀器及方法逡逑２．２．１試驗儀器逡逑試驗儀器為ＦＴＣ食品物性分析儀（質(zhì)構(gòu)儀）（圖２．２），量程化１－ｌＯＯＯＮ，最大試驗加載速率逡逑為５００ｍｍ／ｍｉｎ。工具主要有：小刀、卷尺、直尺、游標(biāo)卡尺、剪刀等。逡逑函逡逑圖２．２邋ＦＴＣ物性分析儀逡逑Ｆｉｇ２．２邋ＦＴＣ邋ａｎａｌｙｚｅｒ邋ｆｏｒ邋ｔｅｓｔｉｎｇ邋ｍａｔｅｒｉａｌ邋ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ逡逑２．２．２試驗方法逡逑于２０１４年１１月２４日進(jìn)行水稻莖桿力學(xué)性能試驗。試驗地點(diǎn)在南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院。經(jīng)測逡逑１０逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2791078