小麦秸秆往复式切割试验台的设计与试验

发布时间：2020-04-29 07:50

【摘要】：小麦是我国主要的粮食作物之一，，是世界重要谷物资源之一，2010年我国小麦再次丰收，总产量达11510万吨，连续第五年产量突破亿吨，目前收获小麦的收割机主要是稻麦型收割机，且机收率低下约为80%，足时高效的收获小麦是制约小麦高产的因素之一；我国作物秸秆品种多、产量大、分布广，秸秆资源对农业生态系统的发展有着重要的意义，2010年我国秸秆资源在8.4亿吨以上，可被回收的秸秆资源大约为7亿吨，而秸秆的利用率约为70%，其综合利用仍然低下，提高秸秆的利用率已迫在眉睫。小麦秸秆的切割过程与秸秆的自身物理学特性，含水率，切割速度，刀片形式等有紧密关系，切割过程直接影响切割质量与切割机械的能耗，切割方式不当常会造成刀具加速磨损，因此研究小麦秸秆的切割性能为农业机械设计提供理论参考，有利于确定农业机械的工作状况，缩短研发周期和减少研发成本。本文研制了可在实验室模拟切割小麦秸秆的往复式切割试验台，并分析切割速度、刀片间隙、刀片与小麦秸秆相对角度等对切割性能的影响，进而得出影响因素的主次，得到切割过程中的最优组合，为小麦秸秆切割技术和秸秆资源利用的研发提供理论支持。设计的往复式切割试验台主要包括切割器、电机、拉压力传感器、控制系统、A/D转换模块，显示系统、数据存储系统等。其中切割器主要包括曲柄连杆机构、滑块、导向机构、动刀片和定刀片等；控制系统包括STM32单片机、数据采集和程序滤波等，控制系统实时采集拉/压力传感器输出信号，将数据进行处理存入SD卡中。该切割试验台的切割速度在0~2.2m/s内可调，刀片间隙在0.8~3mm内可调，能在0~30°内任意调节刀具与小麦秸秆的相对角度，该切割试验台可测量小麦秸秆在切割过程中的切割力大小。对小麦秸秆进行切割试验，正交结果分析得出影响因素依次为切割速度、切割位置、刀片与秸秆相对角度、刀片间隙；切割力峰值随着切割速度的增加而减小，其较优组合为切割速度在1.2~1.4m/s之间、刀片间隙为1mm、刀片与秸秆相对角度为15~25°。
【图文】：

切割试验,结构示意图

是整个小麦植株的躯干，由于其生长机理和生物特性的显区别于玉米茎秆和棉花秸秆等粗壮茎秆，其秸秆直径、易产生倒伏。参照实际切割状况，确定小麦秸秆切割切割试验台的工作参数进行定性定量的研究，确定小学状态，以期提高小麦收获的效率，降低切割器的磨损和方法国内外研究现状制定切割试验台，要求结构简单，易部件通用化程度高。试验台能够在实验室模拟田间小麦的收割状况，满足台结构示意图如图 2-1 所示。

切割试验,三维模型,实物,切割器

割器 2.机架 3. 拉压力传感器 4.切割器交流减速电机 5.机组前进电机 6.齿轮齿条图 2-2 切割试验台三维模型和实物图Fig 2-2 Cutting test bench physical map and three-dimensional model械部分设计式切割台机械部分主要包括：切割器、机架、传动机构、交流减感器等组成。割器设计器是试验台重要的组成部分，其目的是将小麦秸秆切断，主要台推进部分，本切割试验台切割器采用往复式切割器，其动刀连杆，往复式切割器的切割性能好，结构简单，工作可靠，在熟，适用于小麦、水稻、牧草等秸秆矮、细、硬度低的农作物刀片可使整机结构紧凑，减轻整机质量，能满足试验要求，根要求，查阅相关文献，试验台割刀可更换标准割刀；割台推进
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：S225

【参考文献】