立輥式玉米收獲機具有莖稈有序輸送、果穗與摘穗輥組接觸時間短、摘穗后的莖稈易實現(xiàn)集中鍘切、切碎物料回收方便、割臺結構尺寸小等特點。研究表明,立式玉米收獲方法符合旱區(qū)全膜雙壟溝播玉米機械化收獲要求,可以填補目前全膜雙壟溝播玉米機械化收獲的空白,提高用戶的種植積極性與收益。開展立輥式玉米收獲摘穗機理與關鍵技術研究對提高立式玉米收獲的摘穗質(zhì)量和莖稈的適應性具有重要意義。收獲時,由于立式割臺摘穗間隙的限制立式摘輥對莖稈的壓縮程度較大,在一般條件下,工作性能較好,但在莖稈粗大、大小不一致、含水量較多的情況下,莖稈易被拉斷而造成摘輥堵塞。為實現(xiàn)立式割臺低損摘穗和解決玉米莖稈直徑大小的適應性問題,對玉米植株和果穗物理機械特性開展研究,進行了立式割臺玉米植株夾持輸送機理和摘穗機理研究,設計了間隙自適應立式摘穗裝置,通過仿真分析和試驗研究,揭示了玉米穗莖兼收植株夾持輸送和摘穗機理,研制了適宜西北旱區(qū)玉米生產(chǎn)的全膜雙壟溝穗莖兼收聯(lián)合收獲機,為玉米穗莖兼收作業(yè)性能的提升提供了理論支撐。本文主要在以下幾個方面進行了較為深入的研究:(1)進行了玉米植株物理參數(shù)測量、植株抗彎特性測試和莖稈的壓縮、拉伸、及摘穗過程力學試驗測試與分析。獲得了植株莖稈的拉伸、壓縮以及摘穗過程的載荷-位移曲線圖,總結分析了含水率對玉米籽粒力學特性的影響。(2)闡明了立式割臺玉米植株夾持輸送喂入過程與玉米植株姿態(tài)自適應夾持輸送機理,設計了間隙夾持輸送裝置。通過分禾器結構及植株適收行距分析,確定了作業(yè)機的對行方式為小壟中心對行收獲;通過夾持輸送狀態(tài)理論分析與植株姿態(tài)自適應仿真模擬分析,確定了夾持輸送裝置優(yōu)化改進方法,并確定了割臺布置方案:夾持輸送裝置左右對稱布置,引導段聚攏喂入,選取P=15.875的雙排夾持鏈條,夾持輸送通道間隔為127 mm,通道寬度39 mm,撥禾星輪直徑335 mm。(3)揭示了立式割臺間隙自適應玉米摘穗機理,設計了間隙自適應立式玉米摘穗裝置。分析了普通玉米立式摘穗裝置的摘穗原理及摘穗裝置機械損傷因素。并根據(jù)玉米植株的統(tǒng)計數(shù)據(jù),確定了摘穗部件的結構參數(shù):摘穗輥基圓直徑76 mm,摘穗輥上段長400 mm,下段長200 mm,摘穗凸棱(齒)高6 mm,輥組間隙范圍為15~22 mm,根據(jù)傳動齒輪模數(shù)M=3和齒數(shù)Z=31確定了摘穗間隙為17 mm。提出了下摘穗間隙不變上摘穗間隙動態(tài)可調(diào)的間隙自適應摘穗裝置。利用ADAMS軟件建立了摘穗裝置和玉米植株剛柔混合模型,通過運用傳感器與腳本控制的方法分析了摘穗過程中摘穗時間、果穗碰撞力隨時間的變化關系。通過改變立輥輥組傾角,模擬并統(tǒng)計了割臺不同角度下果穗的摘落時間及碰撞力大小,得到了在割臺傾角為15°時果穗碰撞力最小。從摘落果穗的運動分析來看,適當增大果穗輸送帶寬度,采用柔性材質(zhì)的輸送皮帶是減少收獲損失的有效措施。(4)間隙自適應玉米收獲裝置試驗臺架研究。搭建了間隙自適應立式玉米摘穗性能試驗臺架,通過調(diào)節(jié)變頻電機轉速實現(xiàn)植株喂入速度、摘穗輥轉速,以及改變擋禾桿安裝角度等方法,實現(xiàn)試驗過程影響因素的調(diào)節(jié)。采用Central Composite響應面法設計了二次旋轉正交組合試驗,以立式摘穗試驗臺植株輸送裝置喂入速度、摘穗輥轉速、擋禾桿安裝角度為影響因素,果穗損失率、籽粒損失率、籽粒破碎率、斷莖率為評價指標,研究割臺收獲性能。利用Design-Expert 8.0.6軟件對試驗結果進行了處理,建立了影響因素與評價指標間的回歸模型,分析影響因素對試驗指標的影響規(guī)律。得到了最優(yōu)參數(shù)組合為:喂入速度為3.84 km/h、摘穗輥轉速為1 160 r/min、擋禾桿安裝角度為73°,并以最優(yōu)參數(shù)組合進行了室內(nèi)臺架試驗,試驗表明:在優(yōu)化參數(shù)組合下,果穗損失率為1.86%、籽粒損失率為0.32%、籽粒破碎率為0.25%、斷莖率為1.12%,表明間隙自適應玉米摘穗裝置符合玉米收獲機摘穗割臺要求,可以實現(xiàn)玉米植株莖稈直徑的適應性,同時明顯提升了玉米植株在立式割臺的通過性能,符合玉米立式收獲割臺的設計要求。(5)玉米全膜雙壟溝穗莖兼收聯(lián)合收獲機研制與田間試驗。在室內(nèi)臺架試驗的基礎上,研制了適宜西北旱區(qū)玉米生產(chǎn)的全膜雙壟溝穗莖兼收聯(lián)合收獲機,并對試驗樣機進行了田間試驗,田間試驗結果與臺架試驗結果相近,滿足玉米聯(lián)合收獲機作業(yè)質(zhì)量要求。
【學位單位】：甘肅農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2020
【中圖分類】：S225.51
【部分圖文】：

臥式摘穗結構

立式摘穗結構

橫臥式摘穗結構
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本文編號：2892155