采用TRIZ理论的豌豆割晒机械装备设计与试验
发布时间：2021-09-28 03:35
针对目前豌豆收获机械化技术在国内研究较少,为实现中国豌豆收获机械化配套作业,减轻劳动力投入,设计了一款豌豆割晒机械装备。首先对豌豆特性进行研究,分析了豌豆收获作业存在的问题。然后基于TRIZ理论中"物-场模型"分析方法进行了切割系统及输送系统的"物-场模型"功能分析,同时采用"冲突解决原理"解决割晒系统中涉及的矛盾冲突,获得合适的解决方案,并依据豌豆植物特性对割晒机主要机构进行了创新设计。完成了豌豆割晒系统中割晒装置、防缠绕拨禾装置、输送铺放装置等关键设计方案求解。最后基于虚拟样机技术建立豌豆割晒机模型结构,并加工出样机,在河南南阳、内蒙古商都、北京平谷3处试验田进行田间试验。田间试验结果 1表明,割晒机有较强的适应性,割茬高度小于40 mm,收割效率达到0.13～0.19 hm2/h,北京平谷区试验中收割损失率仅4.96%,漏割率为4.78%。所设计豌豆割晒机作业效果满足农户需求,可为后续豌豆相关收获作业机械装备研究提供参考。
【文章来源】：农业工程学报. 2020,36(08)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
普通割晒机切割情况示意图
由于豌豆作物特殊的植物特性，普通割晒机难以满足该类作物的割晒作业。为实现豌豆收割机械的创新设计，采用TRIZ理论进行研究分析。首先要将问题转化为问题模型，然后利用TRIZ中解决问题的工具找到解决方案模型，最后将解决方案模型转化为具体的解决方案[14-15]。本文采用经典TRIZ解决问题的一般流程如图2所示。2 基于“物-场模型”方法的割晒系统功能研究
要实现豌豆的收割作业，需使豌豆保持直立状态，辅以扶喂动作，单一的剪切力场不具备剪切和扶喂双重功能，需增加“场”功能，通过复合场的作用，使切割系统兼备“剪切”、“扶喂”功能；同时切割系统需保证根茬一致，并减少豌豆损伤，而田间地形高低不平，很难保证豌豆根茬统一，切割系统需强化剪切力场，使剪切力场能够依据地形调整高低状态，保证割刀始终距离地面一定高度。普通的切割系统模型如图3a所示，“物-场模型”元素完整，但仅依靠切割装置S2产生的切割力场F2难以实现豌豆收获作业，属于效应不足的场。而增强后的切割装置S’2能够适应田间高低不平的作业环境，同时插入扶喂装置S3进行拨动扶喂作业，辅以拨动力场F3来强化提高有用效应（图3b）。依据切割系统的“物-场模型”，要实现理想切割，整个剪切过程必须保证合适的根茬高度并减少豌豆荚及豌豆作物损伤。本研究拟采用往复式切割器，并辅之浮动切割、扶禾推送的收获方式。通过附加的拨动力场对倒伏和缠绕在一起豌豆作物进行梳理，在收割前使豌豆作物处于挑起状态，并露出根部，保证在切割过程中，割刀仅能接触豌豆根茎。改进后的切割装置如图4所示，豌豆作物在拨动装置的影响下脱离割刀的剪切应力场，所附加拨动装置可以施加拨动力场，拨动装置将蔓生的豌豆挑起，与割刀共同完成切割作业；浮动割台可以保证割茬一致性，提升机具适应性，满足收割要求，固定支架与固定轴连接，固定轴可在限位滑槽里上下移动，故浮动机架可以上下浮动，实现割台浮动作业。
【参考文献】：
期刊论文
[1]豌豆机械化收获技术研究现状与研究趋势[J]. 赵继云,王晓燕,王杰,侯秀宁,宋昌博,张学敏. 农机化研究. 2020(05)
[2]水培生菜整株低损收获装置设计与试验[J]. 马义东,徐灿,崔永杰,傅隆生,刘浩洲,杨晨. 农业机械学报. 2019(01)
[3]基于TRIZ理论的D型打结器设计与试验[J]. 马赛,李凤鸣,钱旺. 农业机械学报. 2018(S1)
[4]基于TRIZ理论的红花丝盲采装置设计与试验[J]. 曹卫彬,焦灏博,刘姣娣,杨双平,陈棒棒,孙胃岭. 农业机械学报. 2018(08)
[5]华南地区冬种荷兰豆的高产优质栽培技术[J]. 李达炎,叶惠仪,谢玉威,陈翠玉,梁耀棠. 现代农业. 2018(05)
[6]4SY-1.8型手扶式油菜割晒机设计与试验[J]. 廖宜涛,陈传节,舒彩霞,田波平,廖庆喜. 农业机械学报. 2014(S1)
[7]油菜联合收获与分段收获效果比较[J]. 吴崇友,肖圣元,金梅. 农业工程学报. 2014(17)
[8]油菜割晒机拨指输送链式输送装置研制与试验[J]. 金诚谦,尹文庆,吴崇友. 农业工程学报. 2013(21)
[9]基于TRIZ理论的玉米根茬收获系统设计[J]. 权龙哲,曾百功,马云海,佟金,陈东辉. 农业工程学报. 2012(23)
[10]龙须草茎秆往复式切割试验研究[J]. 罗海峰,汤楚宙,邹冬生,李顺春,吴万刚,邹运梅. 农业工程学报. 2012(02)
博士论文
[1]创新问题解决理论（TRIZ）在产品设计领域的应用研究[D]. 仇成.南京理工大学 2008
硕士论文
[1]4SY-2.2型油菜割晒机的设计与试验研究[D]. 石增祥.湖南农业大学 2017
[2]水稻割晒机割台设计与试验研究[D]. 楚智伟.黑龙江八一农垦大学 2016
[3]菜用豌豆“温豌1号”的选育及推广[D]. 沈红芬.浙江大学 2010
本文编号：3411165
【文章来源】：农业工程学报. 2020,36(08)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
普通割晒机切割情况示意图
由于豌豆作物特殊的植物特性，普通割晒机难以满足该类作物的割晒作业。为实现豌豆收割机械的创新设计，采用TRIZ理论进行研究分析。首先要将问题转化为问题模型，然后利用TRIZ中解决问题的工具找到解决方案模型，最后将解决方案模型转化为具体的解决方案[14-15]。本文采用经典TRIZ解决问题的一般流程如图2所示。2 基于“物-场模型”方法的割晒系统功能研究
要实现豌豆的收割作业，需使豌豆保持直立状态，辅以扶喂动作，单一的剪切力场不具备剪切和扶喂双重功能，需增加“场”功能，通过复合场的作用，使切割系统兼备“剪切”、“扶喂”功能；同时切割系统需保证根茬一致，并减少豌豆损伤，而田间地形高低不平，很难保证豌豆根茬统一，切割系统需强化剪切力场，使剪切力场能够依据地形调整高低状态，保证割刀始终距离地面一定高度。普通的切割系统模型如图3a所示，“物-场模型”元素完整，但仅依靠切割装置S2产生的切割力场F2难以实现豌豆收获作业，属于效应不足的场。而增强后的切割装置S’2能够适应田间高低不平的作业环境，同时插入扶喂装置S3进行拨动扶喂作业，辅以拨动力场F3来强化提高有用效应（图3b）。依据切割系统的“物-场模型”，要实现理想切割，整个剪切过程必须保证合适的根茬高度并减少豌豆荚及豌豆作物损伤。本研究拟采用往复式切割器，并辅之浮动切割、扶禾推送的收获方式。通过附加的拨动力场对倒伏和缠绕在一起豌豆作物进行梳理，在收割前使豌豆作物处于挑起状态，并露出根部，保证在切割过程中，割刀仅能接触豌豆根茎。改进后的切割装置如图4所示，豌豆作物在拨动装置的影响下脱离割刀的剪切应力场，所附加拨动装置可以施加拨动力场，拨动装置将蔓生的豌豆挑起，与割刀共同完成切割作业；浮动割台可以保证割茬一致性，提升机具适应性，满足收割要求，固定支架与固定轴连接，固定轴可在限位滑槽里上下移动，故浮动机架可以上下浮动，实现割台浮动作业。
【参考文献】：
期刊论文
[1]豌豆机械化收获技术研究现状与研究趋势[J]. 赵继云,王晓燕,王杰,侯秀宁,宋昌博,张学敏. 农机化研究. 2020(05)
[2]水培生菜整株低损收获装置设计与试验[J]. 马义东,徐灿,崔永杰,傅隆生,刘浩洲,杨晨. 农业机械学报. 2019(01)
[3]基于TRIZ理论的D型打结器设计与试验[J]. 马赛,李凤鸣,钱旺. 农业机械学报. 2018(S1)
[4]基于TRIZ理论的红花丝盲采装置设计与试验[J]. 曹卫彬,焦灏博,刘姣娣,杨双平,陈棒棒,孙胃岭. 农业机械学报. 2018(08)
[5]华南地区冬种荷兰豆的高产优质栽培技术[J]. 李达炎,叶惠仪,谢玉威,陈翠玉,梁耀棠. 现代农业. 2018(05)
[6]4SY-1.8型手扶式油菜割晒机设计与试验[J]. 廖宜涛,陈传节,舒彩霞,田波平,廖庆喜. 农业机械学报. 2014(S1)
[7]油菜联合收获与分段收获效果比较[J]. 吴崇友,肖圣元,金梅. 农业工程学报. 2014(17)
[8]油菜割晒机拨指输送链式输送装置研制与试验[J]. 金诚谦,尹文庆,吴崇友. 农业工程学报. 2013(21)
[9]基于TRIZ理论的玉米根茬收获系统设计[J]. 权龙哲,曾百功,马云海,佟金,陈东辉. 农业工程学报. 2012(23)
[10]龙须草茎秆往复式切割试验研究[J]. 罗海峰,汤楚宙,邹冬生,李顺春,吴万刚,邹运梅. 农业工程学报. 2012(02)
博士论文
[1]创新问题解决理论（TRIZ）在产品设计领域的应用研究[D]. 仇成.南京理工大学 2008
硕士论文
[1]4SY-2.2型油菜割晒机的设计与试验研究[D]. 石增祥.湖南农业大学 2017
[2]水稻割晒机割台设计与试验研究[D]. 楚智伟.黑龙江八一农垦大学 2016
[3]菜用豌豆“温豌1号”的选育及推广[D]. 沈红芬.浙江大学 2010
本文编号：3411165
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