铲链式花生起收机翻转放铺装置的试验研究

发布时间：2020-05-14 16:50

【摘要】：花生是一种重要的油料作物,我国花生总种植面积占世界第二,总产量和总出口量居于世界首位,但在我国花生收获的整个过程中,存在农业机械化程度较低的问题。目前花生起收机有多种类型,按起收类型的不同分为：铲夹组合式(包括夹持皮带式和夹持链式两种),铲链组合式(又称为升运链杆式),铲筛组合式(又称为振动筛式),振动铲式等。其中铲夹组合式虽然有横向有序放铺装置,但存在农艺适应性差的缺点；铲链组合式虽然农艺适应性强,但存在放铺无序的缺点；振动杆式和铲筛组合式无放铺装置,起收后的花生植株散乱铺放在地面。我国花生起收机在使用过程中存在适应性差,去土不净,放铺杂乱的问题,直接影响了花生在田间的晾晒效果和下一步的捡拾工作,制约了我国花生收获机械化的发展。本文结合国家自然科学基金资助项目(项目编号51575367)和“高等学校博士学科点专项科研基金资助项目”(项目编号20122103110009),在我国原有的链杆式起收机的基础上,设计研制了新型翻转-滑栅放铺式花生起收机,并对翻转放铺装置等关键部件的参数进行了优化设计。本研究在我国直立型花生的基础上,以我国花生种植的农艺特点、花生果柄的力学特性和花生植株的物理模型的研究为基础依据,制造了第一代样机,并对设计制造的翻转-滑栅有序放铺式花生起收机进行了田间试验研究。根据试验结果和试验过程中发现的问题,又设计改进了第二代翻转放铺式花生起收机。本文主要研究结论如下：(1)本研究提出的在翻转-滑栅式放铺装置作用下使花生植株达到“各植株秧果相搭、荚果向上”的放铺方法,不但实现了对花生连续、均匀、有序的放铺效果,还避免了花生荚果与土壤接触,在两段式收获过程中,大大提高了晾晒和风干的效果,有利于两段式收获过程的第二阶段的“捡拾-摘果”联合收获作业。(2)通过对我国直立型花生花生品种及生长特性的研究,得到了我国花生植株的株高、荚果分布范围、质心、转动惯量等参数；通过对我国花生种植农艺的研究,得到了我国花生种植的垄宽、垄距等参数；通过对收获期花生荚果、果柄的力学特性的研究,得到了花生果柄抗拉的力学特性参数,为起收机的设计提供了基本依据。(3)在我国链杆式花生起收机研究的基础上,提出了一种翻转-滑栅式放铺方法,研究出一套翻转放铺的方案,据此进行了翻转放铺式花生起收机的理论分析与设计。首先,设计了传动方案,确定传动方式和传动比；通过对翻转放铺装置的工作原理花生植株的受力和运动学分析,确定了翻转轮装置和滑栅式聚拢装置的结构参数和翻转轮的运动参数。(4)通过对落地后花生植株自身速度对放铺效果的影响,提出在放铺时的花生植株在花生植株落地瞬时绝对速度的水平分速度达到或接近0时,能有利于有序放铺。为此,对花生起收机的运动和花生植株在起收机上的运动进行了分析,通过运动学分析得出了“零速放铺”的条件。通过理论分析的结果,设计制造了第一代具有翻转放铺装置的升运链杆式起收机。在沈阳农业大学花生试验田中进行了收获性能试验,摄影法试验研究结果表示：所设计的翻转放铺装置,对花生植株可有效进行翻转和有序放铺的作用,能够实现预计的放铺过程；收获性能试验结果表示：当拖拉机牵引速度为1.0m·s-1输送链杆回转角速度107 r.min-1,翻转轮转速为75r.min-21日寸,花生植株遗留率＜0.1%、花生植株有序放铺率92.8%、落果损失率为2.1%、荚果朝上率72%,伤果率1.5%,各项指标达到相关要求,能够满足生产需要。(5)分别进行了单因素试验和正交试验。以翻转放铺式花生起收机起收过程的总损失率、有序铺放率、漏收率、埋秧率、荚果朝上率、去土率为单因素试验评价指标,对设计制造的翻转-滑栅式花生起收机进行了各参数的单因素试验,通过分析单因素试验结果得出：拖拉机动力后输出轴转速、拖拉机前进速度和翻转轮转速是影响翻转放铺式花生起收机各项指标的显著影响因子。以拖拉机后输出轴转速、翻转轮转速、机器前进速度为试验因素,以总损失率、有序铺放率为试验指标,进行了三元二次回归正交试验。得出了各影响因素的主次排序,得到了二次多项式回归模型；通过非线性方程求最优解的方法,求得了在损失率最小、有序铺放率最高时：拖拉机后输出轴转速为1000r·min-1,翻转轮转速为74 r·min-1,拖拉机前进速度为1.02m·s-1。
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S225.73

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