青稞联合收获打捆一体机设计与试验

发布时间：2020-11-15 08:32

　　 青稞作为我国青藏高原地区广泛种植的特色作物,不仅是高原牧民的主要食用口粮,其秸秆也是高原畜牧产业中理想的优质饲料来源,因此种植面积逐年扩大。由于青稞作物本身的生长特性,种植区域大多分为高原大地块和丘陵山地,其中丘陵山地种植地块面积较小且分散,严重降低了机械化作业程度。由于青稞芒秆较长且存在倒刺,牛羊等牲畜在食用过程中往往出现扎口、伤胃的现象,同时对青稞秸秆的处理大部分地区依旧采用人工收集、运输,增加了劳动成本与经济成本,而传统稻麦联合收获机械在进行青稞收获作业时无法解决上述问题。因此,本文设计了一种青稞联合收获打捆一体机,实现了青稞收割、脱粒、碎芒、清选及秸秆打捆一体化作业。本文主要在以下几个方面进行了较为深入的研究:(1)以现有履带式联合收割机为基础,提出了青稞联合收获打捆一体机的总体设计与结构布置方案,设计与之配套的碎芒脱粒装置与秸秆打捆装置,并对整机动力分配进行了合理设计。(2)对传统脱粒滚筒进行改进设计,优化关键部件参数,通过螺栓连接将两根旋向相反的碎芒板条分别安装在凹板第一板条和第二板条处,同时选择钉齿焊合与纹杆焊合交错排列组合方式,既保证脱净率,更增加了滚筒对作物的冲击、搓擦作用,有效提高碎芒率的同时,对青稞芒杆内表面的倒刺也有一定的去除作用。对各脱粒元件、凹板的结构尺寸参数进行了分析计算,进一步提高样机田间综合作业效率与作业质量。(3)通过对打捆装置关键部件进行选型设计,确定了打捆装置整体配置方式与动力分配,通过研究草捆长度控制原理设计了打结器离合装置,确定了喂入机构拨叉长度、活塞往复频率、等关键参数。(4)结合有限元法利用ABAQUS软件中对碎芒脱粒滚筒进行模态分析,参考所得模态振型对脱粒元件排列与参数设置进行进一步优化,分析得到结构薄弱部位并进行改进以提高工作可靠性。运用ADAMS对打捆装置喂入机构进行运动仿真,检查上、侧拨叉工作时的轨迹干涉情况,验证结构设计的参数合理性,以保证喂入机构平稳顺利工作。(5)田间试验结果表明:当作业速度保持在6.0 km/h时,青稞联合收获打捆一体机各项作业指标中:籽粒脱净率为86.49%,平均损失率为1.69%,平均破碎率为0.11%,平均含杂率为6.27%;所得青稞秸秆中含芒率为5.84%,所含芒杆平均长度不足17 mm,整机碎芒率为92.4%。青稞联合收获打捆一体机的成捆率达到98.3%,草捆合格率达到94.7%,草捆抗摔率达到90%,整机作业效率达到0.4 hm~2/h,平均草捆截面尺寸达到0.8 m×0.6 m,平均草捆密度达到124 kg/m~3,纯工作小时生产率达到3860 h。各项指标均优于相关标准要求,其中秸秆芒杆处理性能明显优于对比机型,芒杆内表面倒刺清除效果明显。
【学位单位】：甘肃农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：S225
【部分图文】：

全国青

青稞联合收获打捆一体机设计与试验3（a）青稞芒杆（b）传统秸秆收集图1-2青稞芒杆及秸秆收集现状Fig1-2Highlandbarleyawnandstatusofthetraditionalcollectionofstraw近年来，随着全国青稞种植面积不断扩大，如2018年青海一省种植面积就达4.87×104hm2，全国种植面积超过2.67×105hm2[11]。2015年全国平均产量268.5公斤，其中藏区392万亩，总产量107万吨，平均产量273.8公斤。因此青稞收获和秸秆收集运输机械化程度的高低直接影响青稞生产效率和产业发展。而谷物联合收获技术在青稞实际收获作业中的应用，对青稞机械化收获程度与高原地区地区农牧业发展具有巨大的推动作用。部分青稞种植地区采用传统稻麦联合收割机机械化收获，该方式能够一次性完成青稞的收获、脱粒、清选作业。然而传统稻麦联合收割机或背负式联合收割机工作方式均为将穗头与秸秆一次性喂入脱粒清选装置，而脱粒滚筒设计要求大多只围绕籽粒脱净率与损伤率，对芒杆及其内表面倒刺均无有效处理，导致所收青稞脱粒后其秸秆中残留了大量青稞芒秆，机具根本无法实现芒、草分离，造成脱粒夹带损失严重，所得秸秆由于含芒量较大的原因，不适宜直接作为牛羊等牲畜的食用饲料。采用分段式收获是目前西藏地区较为推行的收获方式，但该方式需要及时将割下物料进行脱粒，由于青稞的适宜收获时期为青稞蜡熟末期，即每年秋季8、9月份，此时高原地区正处于每年降雨较为集中的时期，若不及时收集脱粒并加以晾晒，造成青稞籽粒霉变和发芽的风险大大增加[12]。在另一方面，传统联合收割机具无法完成秸秆收集和草捆打包等作业，若采用传统自走式打捆机或牵引式打捆机机械化收集青稞秸秆，需要首先把作物秸秆通过捡拾结构收集地面秸秆，然后输送至打捆机构内完成秸秆打捆。该方式需要经过作物收割?

尔（JohnDeer）作为全球农机巨头，长期以来在一直保持世界最先进的联合收获机研发实力，旗下产品包括S系列、C系列、W系列等谷物联合收获机。目前该公司主要致力开发其高性能S系列联合收割机，该系列机型配备EvenMax清选系统，通过配备大面积的清选筛和自主设计的多层筛排列，大大增强了清选系统的的筛选能力，由此实现了高性能清选系统，同时单板齿转子分离系统提供了增强了整机对不同农作物的处理性能，通过更换不同割台保证了小麦、水稻、玉米、大豆等农作物的谷物收割质量，实现了一机多用。约翰迪尔S系列代表产品S660CH（图1-3）的滚筒类型为轴流式，最大功率可达273kW，粮仓容积达到10600L，具有优越的谷物联合收获性能并配以卫GPS卫星定位接收系统，能够绘制作物产量图、水分图、等高图等，实现了精确农业生产模式[15]。图1-3约翰迪尔S660CH谷物联合收获机Fig.1-3TheJohnDeereS660CHgrainjointharvester久保田（Kubota）是日本最大的农业机械制造商，其产品主要服务领域为水稻种植-田间管理-收获全程机械化作业，其中久保田4LZ-2.5（Pro688Q）履带式联合收割机（图1-4）市场占有率高，虽然该机主要收获作物为水稻及小麦，由于履带行走系统优越的通过性，能够保证在山区坡地等区域的行走平稳性，同时较高的离地间隙也避免了履带积泥，基于上述特性，该机在甘肃省甘南藏族自治州、青海省等众多青稞种植区域也广泛使用该机来完成青稞的联合收获作业。该机配备了纵向轴流式脱粒系统，采用了大直径长脱粒滚筒，确保了高效、精确的收获和脱粒作业，设计了可调节式导流板，能够根据不同作物在脱粒滚筒内的运动特性调整合适的导流板角度，实现了良好的脱粒效果，该机标定功率为49.2kW，作业幅宽为2000mm，作业效率达到了0.2~0.53hm2/h[16]。
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 薛坤,张灵芝;新型棒材收集检验打捆系统[J];轧钢;1997年03期

2 姚祖玉;全腊珍;邹运梅;代振维;尹益文;李健;何学迎;;小型棉秆收获机打捆装置的设计与试验[J];湖南农业大学学报(自然科学版);2015年05期

3 王凤婕;杨然兵;陈明东;潘志国;张还;;花生秧蔓打捆装置设计与试验[J];农机化研究;2021年03期

4 张将;刁培松;刁怀龙;杨壮;;自走式青贮打捆缠膜一体机的设计与试验[J];农机化研究;2017年12期

5 金诚谦;唐宗义;金梅;吴崇友;;联合收获机后不落地打捆装置的设计与试验[J];农机化研究;2011年07期

6 张国;;9YDF-90型大方捆打捆机田间调整与改进[J];农业机械;2011年19期

7 张惠珍;;书库搬迁问题及对策[J];内蒙古图书馆工作;1996年Z2期

8 胡宏军;覃正德;;冷轧全自动打捆机原理及常见故障分析[J];涟钢科技与管理;2018年04期

9 陈建功;;履带自走式打捆机市场分析与展望[J];农业机械;2019年12期

10 赵一荣;;打捆机捡拾机构设计分析[J];农业技术与装备;2020年01期

相关博士学位论文 前7条

1 马英浩;计及时序运行特性的风火电打捆系统规划模型[D];重庆大学;2018年

2 张品;秸秆打捆燃料清洁燃烧设备的数值模拟与优化设计[D];河南农业大学;2018年

3 于航;林木枝丫压缩特性及其车载式压缩打捆装置研究[D];东北林业大学;2016年

4 赵蕊;打捆贷款问题研究[D];中国社会科学院研究生院;2011年

5 胡志超;半喂入花生联合收获机关键技术研究[D];南京农业大学;2011年

6 王东伟;花生联合收获机关键装置的研究[D];沈阳农业大学;2013年

7 龚凌霄;青稞全谷物及其防治代谢综合征的作用研究[D];浙江大学;2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 张仕林;青稞联合收获打捆一体机设计与试验[D];甘肃农业大学;2020年

2 李明利;玉米摘穗秸秆青贮打捆联合作业机的设计[D];山东农业大学;2009年

3 曲洪潮;水稻收获打捆一体机打捆装置参数试验研究[D];黑龙江八一农垦大学;2016年

4 姚祖玉;棉秆收获机打捆装置的设计与试验研究[D];湖南农业大学;2015年

5 贾春阳;穗茎兼收型玉米收获机秸秆切碎打捆装置的设计与试验[D];山东理工大学;2017年

6 魏一汀;直流参与风火打捆直流外送系统频率调节的研究[D];华北电力大学(北京);2019年

7 卢孟林;新能源富集地区电源远距离外送优化[D];华中科技大学;2019年

8 孙艺哲;基于物联网的秸秆打捆机监控系统的设计与应用[D];吉林农业大学;2019年

9 李震;非标带打捆机械手的研发与设计[D];天津理工大学;2019年

10 雷亚阔;自走式打捆机整机设计及其关键零部件优化[D];湖北工业大学;2018年

本文编号：2884560