新型仿生玉米摘穗裝置采用彎曲折斷式原理進(jìn)行摘穗顯示了它的優(yōu)勢(shì),摘穗率可達(dá)到80%以上。但是在摘穗過(guò)程中也有部分出現(xiàn)夾持輸送帶夾不住秸稈或秸稈斷裂的現(xiàn)象,針對(duì)這一情況,為了優(yōu)化摘穗輥的形狀和尺寸、夾持輸送帶間距,本文需要針對(duì)秸稈和玉米穗的物理性質(zhì)進(jìn)行研究。由于夾持輸送帶對(duì)秸稈的夾持作用發(fā)生在秸稈的穗上部分,所以本文還需要對(duì)秸稈穗上部分的力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究,包括拉伸斷裂力和彎曲斷裂力。本文基于新型仿生玉米摘穗裝置,在綜述了玉米秸稈力學(xué)性質(zhì)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及摘穗裝置研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,以柳單301號(hào)玉米秸稈為研究對(duì)象,研究了玉米秸稈的物理特性和力學(xué)特性。使用WDW-20微機(jī)控制電子式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)分別進(jìn)行了秸稈拉伸試驗(yàn)、玉米穗拉伸試驗(yàn)、玉米穗彎曲試驗(yàn)、玉米穗反向拉伸試驗(yàn)和穗柄拉伸試驗(yàn)。本文的主要工作內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)設(shè)計(jì)了一套多功能玉米秸稈夾具,包括上夾具和下夾具部分,可以與萬(wàn)能拉壓試驗(yàn)機(jī)相配套,能夠進(jìn)行莖稈拉伸試驗(yàn)、玉米穗拉伸試驗(yàn)、玉米穗彎曲試驗(yàn)、玉米穗反向拉伸試驗(yàn)、穗柄拉伸試驗(yàn)。(2)對(duì)柳單301號(hào)玉米秸稈的物理特性進(jìn)行了測(cè)定與分析。測(cè)量了莖稈的節(jié)間長(zhǎng)度與節(jié)間直徑;將玉米穗劃分為四段,其直徑從下往上依次劃分為左2直徑、左1直徑、中直徑、右1直徑、右2直徑,分別對(duì)它們進(jìn)行了測(cè)量,另外還對(duì)玉米穗穗長(zhǎng)進(jìn)行了測(cè)量;測(cè)定了玉米穗與秸稈間的夾角,結(jié)果表明穗桿夾角分布在30°左右;測(cè)定了玉米穗的結(jié)穗位置,結(jié)果表明玉米穗結(jié)穗位置主要分布在第6節(jié)和第7節(jié)。用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件SPSS對(duì)這些形態(tài)參數(shù)進(jìn)行了正態(tài)分析,結(jié)果表明這些參數(shù)均呈正態(tài)分布。(3)對(duì)柳單301號(hào)玉米秸稈的力學(xué)特性進(jìn)行了測(cè)定與分析。試驗(yàn)過(guò)程中,試驗(yàn)力隨著位移的增大而增大,試驗(yàn)力—位移曲線(xiàn)可近似看成線(xiàn)性直線(xiàn),當(dāng)發(fā)生斷裂時(shí),試驗(yàn)力達(dá)到峰值后瞬間減小到零,完成試驗(yàn)。峰值即為破壞力,峰值所對(duì)應(yīng)的位移即為破壞位移,對(duì)試驗(yàn)力—位移曲線(xiàn)進(jìn)行擬合,擬合曲線(xiàn)的斜率即為剛度系數(shù)。研究結(jié)果表明:當(dāng)秸稈平均含水率為74.3%時(shí),第1節(jié)至第7節(jié)的平均拉伸斷裂力的范圍為300-700N,玉米穗平均拉伸斷裂力為456.43N,玉米穗平均彎曲斷裂力為69.34N,玉米穗平均反向拉伸斷裂力為181.51N,穗柄平均拉伸斷裂力為515.23N。當(dāng)秸稈平均含水率為16.3%時(shí),第1節(jié)至第7節(jié)的平均拉伸斷裂力的范圍為150-500N,玉米穗平均拉伸斷裂力為241.06N,玉米穗平均彎曲斷裂力為34.71N,玉米穗平均反向拉伸斷裂力為110.59N,穗柄平均拉伸斷裂力為308.12N。(4)使用SPSS軟件對(duì)破壞力、破壞位移、剛度系數(shù)進(jìn)行單因素方差分析,方差分析的結(jié)果表明秸稈平均含水率和節(jié)的位置都對(duì)破壞力、破壞位移、剛度系數(shù)有極顯著影響。秸稈平均含水率對(duì)玉米穗拉伸斷裂力、玉米穗彎曲斷裂力、玉米穗反向拉伸斷裂力和穗柄拉伸斷裂力都有極顯著影響。分析了穗柄含水率和穗柄直徑對(duì)抗拉載荷的影響,結(jié)果表明,抗拉載荷隨著穗柄含水率的增大而近似成線(xiàn)性增大,也隨著穗柄直徑的增大而近似成線(xiàn)性增大。(5)比較分析了玉米穗拉伸力和玉米穗彎曲力的大小、莖稈拉伸力和玉米穗彎曲力的大小、莖稈拉伸力和玉米穗反向拉伸力的大小,得出的結(jié)論是滿(mǎn)足摘穗條件下夾持輸送帶可以?shī)A持穗上部分秸稈的位置有第2節(jié)、第3節(jié)、第4節(jié)、第5節(jié)。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類(lèi)】：S225.51
【部分圖文】：

，，玉米摘穗裝置的研宄現(xiàn)狀??１基于傳統(tǒng)摘穗方法的摘穗裝置??玉米摘穗裝置是玉米收獲機(jī)的重要組成部分［５Ｑ］，傳統(tǒng)摘穗裝置的型式多種多樣，針對(duì)區(qū)、不同的生產(chǎn)條件以及不同的農(nóng)藝要求，需要使用不同的摘穗裝置，但是總的來(lái)說(shuō)裝置的摘穗機(jī)理都大同小異，它們都會(huì)不同程度地造成損傷玉米穗、拉斷莖稈等問(wèn)不利于秸桿的回收與處理。傳統(tǒng)的摘穗裝置按照結(jié)構(gòu)的差異來(lái)劃分，主要可以分為以縱臥式摘穗輥式、橫臥式摘穗輥式、立式摘穗輥式、板式摘穗輥式［５１，５２］。??１．縱臥式摘穗輥式摘穗裝置：此種摘穗裝置的優(yōu)點(diǎn)是組成部件結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，田間作業(yè)，并且此裝置具有二次摘取能力，具有較高的收割效率；但是由于摘穗輥對(duì)玉米穗產(chǎn)擊的時(shí)間較長(zhǎng)ｉ５３］，所以容易導(dǎo)致玉米粒的破碎以及脫落，并且由于空間的限制，桿處理裝置，不利于秸稈的切碎返田或者是回收利用。結(jié)構(gòu)原理圖如圖１．１所示。??Ｉ?？??ａ??

桿的強(qiáng)度比較大，使得玉米穗損失率低，田間作業(yè)性能較好，并且有利于秸稈的后續(xù)處理，可??以加上秸桿切碎等裝置［５６］；但是它本身結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，對(duì)于不同直徑的莖稈容易造成摘穗輥的??堵塞，同時(shí)容易拉斷秸稈，從而降低了摘穗的效率。結(jié)構(gòu)原理圖如圖１．３所示。??１．擋禾板?２．摘穗親上段?３．摘穗輥下段??圖１．３立式摘穗輥式??４．板式摘穗輥式摘穗裝置：此種摘穗裝置的優(yōu)點(diǎn)是相對(duì)于臥式摘穗輥式收割機(jī)而言，摘穗??過(guò)程中玉米穗與拉莖輥不直接接觸［５７］，玉米穗損失少，能夠很好地避免玉米穗的丟失，另外這??種裝置可以實(shí)現(xiàn)對(duì)秸稈的收割；但是由于裝置本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，拉莖輥施加的力很大，容易造??成秸桿被拉斷，收貨后的玉米穗含有較多雜物。結(jié)構(gòu)原理圖如圖１．４所示。??８??

／１??１．拔禾輪?２．喂入輪?３．摘穗輥?４．喂入輥?５．輸送器【《丨??圖１．２橫臥式摘穗輥式??３？立式摘穗輥式摘穗裝置：此種摘穗裝置的優(yōu)點(diǎn)是由于摘穗輥間隙小，摘穗過(guò)程中壓縮秸??桿的強(qiáng)度比較大，使得玉米穗損失率低，田間作業(yè)性能較好，并且有利于秸稈的后續(xù)處理，可??以加上秸桿切碎等裝置［５６］；但是它本身結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，對(duì)于不同直徑的莖稈容易造成摘穗輥的??堵塞，同時(shí)容易拉斷秸稈，從而降低了摘穗的效率。結(jié)構(gòu)原理圖如圖１．３所示。??１．擋禾板?２．摘穗親上段?３．摘穗輥下段??圖１．３立式摘穗輥式??４．板式摘穗輥式摘穗裝置：此種摘穗裝置的優(yōu)點(diǎn)是相對(duì)于臥式摘穗輥式收割機(jī)而言，摘穗??過(guò)程中玉米穗與拉莖輥不直接接觸［５７］，玉米穗損失少，能夠很好地避免玉米穗的丟失，另外這??種裝置可以實(shí)現(xiàn)對(duì)秸稈的收割；但是由于裝置本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，拉莖輥施加的力很大，容易造??成秸桿被拉斷
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2854291