谷子联合收获机低损割台设计与试验研究

发布时间：2020-04-08 16:56

【摘要】：谷子作为我国的优势杂粮作物,具有较高的营养价值和药用价值,随着谷子产业品牌化、商业化发展,越来越受到人们的喜爱。目前谷子收获基本靠手工或半机械化完成,收获劳动强度大、效率低、机械收获损失大,严重制约了谷子产业发展。谷子带绿成熟且谷穗弯曲下垂,而谷穗交搭茎秆缠绕导致分禾困难,联合收获过程易出现掉穗、漏割、分禾拉扯等现象导致的割台损大的问题,且现有的谷子收获机大部分都是谷物联合收获的“改装机”,不能适应谷子收获需求,因此对谷子收获机关键部件进行设计分析与试验是研究重点。本文首先对谷子植株的有关物理力学特性进行了测试和试验,在此基础上确定低损割台的整体结构,设计了谷子联合收获机低损割台并进行了相关的试验研究。其主要内容如下:1)对谷子植株的物理特性和力学特性进行了测定和研究,为谷子联合收获机低损割台结构设计提供基础理论数据。2)以谷子植株的物理和力学特性的研究为依据,依据谷子田间收获条件及状况,对割台的工作原理进行了概括,得到拨禾轮转速、拨禾轮安装相对位置等参数,并对谷子联合收获机低损割台的整体结构及主要的零部件进行了设计。3)针对谷子植株穗头交结茎秆缠绕的复杂性状导致分禾困难而造成的割台损失问题,对低损割台割台的分禾器进行了分析及设计,运用ANSYS/LS-DYNA软件对谷子茎秆与收获机割台的分禾器分禾过程进行模拟,获得分禾过程中谷子植株的受力及变形情况,并通过虚拟正交试验分析谷子茎秆在分禾过程中受到的接触力及应力变化规律,确定分禾器的结构参数。4)对谷子低损割台进行了田间收获试验:首先对谷子联合收获机低损割台进行了拨禾和分禾的单因素试验,分析了各个因素对试验指标的影响规律;其次,在单因素试验的基础上,进行了四因素四水平的拨禾正交试验和三因素三水平的分禾正交试验,通过正交试验结果极差分析得到影响性能指标的主次因素,通过正交试验结果方差分析确定了较优的参数组合。最后,在正交试验的基础上,进行了分拨禾试验和分禾试验的二次正交旋转组合试验,建立了试验指标与试验因素之间的规律模型,得到了最优的运动参数组合;在优化后的参数组合下进行试验,结果表明,割台拨禾损失率和分禾损失率均满足性能指标。
【图文】：

图 1-1 人工收获谷子Fig. 1-1 The millet harvesting by human labor泛种植在我国北方干旱和半干旱地区，多丘陵，种植地块机械无法运行，加之专门对谷子收获机械进行投入研发又相械化进程缓慢。现阶段谷子机械化收获存在以下问题：（1）和麦穗不一样，谷穗粗壮且茎秆弯曲下垂，虽然已有谷子联，但大多都是局部进行改造的“改装机”，无法真正匹配谷搭缠绕等复杂特性的收割需要，联合收获过程中，谷穗易缠成堆积，，分禾时的拉扯易造成掉穗，造成割台损失较大，没分禾器；（2）割台拨禾损失较大。谷子植株相对小麦水稻的获机割台进行谷子收获时，由于拨禾轮相对位置及运动参数中，易拨断谷穗产生掉穗和出现甩穗，造成较大的拨禾损失由于谷子是带绿成熟，收获时，茎穗含水率较高，脱粒时籽

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第 1 章绪论设计谷子专用割台，对谷子联合收获机割台的设计及对影响割台损失因素进行研究，分析各相关因素对割台损失的影响规律，优化割台关键部件运动及结构参数配置，为谷子联合收获机关键部件的设计及改进提供理论依据，最终达到降低割台损失的目的，对全面实现农业机械化，具有重要的现实意义。1.2 国内外研究现状分析1.2.1 国外研究现状谷子在国外有较为广泛的种植，其中澳大利亚、日本、美国等发达国家作为动物饲料有少许种植，大多以牧草收获机进行收割。但因种植面积小，且多作为青贮饲料，对谷子的机械收获技术的研究较少。国外企业针对中国谷子市场，在谷物联合收获机的基础上，研制的谷子专用收获机，如约翰迪尔 W80（图 1-2）、凯斯 AF4008（图 1-3）、久保田 688 等系列产品。
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S225.3

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