【摘要】：我國花生、殘膜等農(nóng)業(yè)物料收獲任務(wù)繁重,機械化收獲成為農(nóng)業(yè)物料收獲的必然發(fā)展趨勢。鏟篩式花生挖掘收獲機在花生分段收獲中運用廣泛,但存在振動大、清土效果差等問題。因此,本文以振動小、清土效果好為主控目標(biāo),設(shè)計了一種鏟篩式自平衡花生挖掘收獲機,并在試驗研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行了參數(shù)優(yōu)化。同時,在調(diào)研和試驗中發(fā)現(xiàn),花生、馬鈴薯、玉米等作物收獲后,地里殘留的農(nóng)膜沒有得到有效回收,造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。目前國內(nèi)的殘膜回收機具不僅對破碎嚴(yán)重的殘膜回收效果不理想,而且功能單一、經(jīng)濟性差、商品化價值低。基于花生挖掘收獲和殘膜回收在工藝流程和工作原理上的相同點,以鏟篩式自平衡花生挖掘收獲機為原型進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化,設(shè)計了一種多功能鏟篩式自平衡挖掘收獲機。通過關(guān)鍵部件的便捷組配和參數(shù)調(diào)節(jié),既可實現(xiàn)花生挖掘收獲,又可進(jìn)行殘膜回收,實現(xiàn)了一機多用,并通過田間試驗對機具殘膜回收效果進(jìn)行了檢驗。論文主要研究內(nèi)容如下:(1)鏟篩式自平衡花生挖掘收獲機的設(shè)計與分析。對挖掘鏟、驅(qū)振裝置、振動篩等關(guān)鍵部件進(jìn)行了參數(shù)設(shè)計,確定鏟面傾角為20~o,采用反平行四邊形機構(gòu)驅(qū)動雙篩體振動篩實現(xiàn)自平衡,配重所用偏心塊質(zhì)量1.786kg,偏心距(偏心塊質(zhì)心到驅(qū)振軸軸心的距離)13.5mm�；ㄉ斋@作業(yè)時,采用桿條間距為12mm的桿條篩。并通過模態(tài)分析與振動測試驗證了結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性。(2)鏟篩式自平衡花生挖掘收獲機試驗研究。選取總損失率、帶土率和振動加速度為試驗指標(biāo),確定機具前進(jìn)速度、桿條篩振幅和驅(qū)振軸轉(zhuǎn)速為主要影響因素,通過單因素試驗和響應(yīng)面綜合優(yōu)化試驗確定了各因素對指標(biāo)的影響規(guī)律及顯著性水平,并建立了各因素關(guān)于性能指標(biāo)的多元二次多項式回歸模型。各因素對總損失率和振動加速度的影響程度均為:驅(qū)振軸轉(zhuǎn)速桿條篩振幅機具前進(jìn)速度;對帶土率的影響程度為:驅(qū)振軸轉(zhuǎn)速機具前進(jìn)速度桿條篩振幅。綜合優(yōu)化后得到了最優(yōu)參數(shù)組合:機具前進(jìn)速度1.0 m·s~(-1)、桿條篩振幅48mm、驅(qū)振軸轉(zhuǎn)速240rpm,此時總損失率為1.73%,帶土率為7.32%,振動加速度為3.02 m·s~(-2)。(3)多功能鏟篩式自平衡挖掘收獲機的設(shè)計與殘膜回收驗證試驗。在鏟篩式自平衡花生挖掘收獲機的基礎(chǔ)上,改進(jìn)設(shè)計了多功能鏟篩式自平衡挖掘收獲機,可以兼收花生和殘膜。針對多功能機具的殘膜回收功能,設(shè)計了振動篩、多級膜土分離裝置、集膜與卸膜裝置等關(guān)鍵部件。確定振動篩振幅為48mm,驅(qū)振軸轉(zhuǎn)速為222rpm,后篩篩面傾角為10~o。通過殘膜回收田間試驗測得3個試驗指標(biāo)值為:殘膜回收率85.72%,膜土比0.5、振動加速度3.32m·s~(-2),機具殘膜回收綜合性能良好。
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S225
【圖文】：

十九世紀(jì)初美國就開始了花生挖掘收獲機的研制，目前美國掌握著花生收獲領(lǐng)域最先進(jìn)的技術(shù)，AMADAS 和 KMC 公司是美國著名的農(nóng)機企業(yè)，對花生收獲機械的研究與生產(chǎn)長達(dá) 40 年左右，有著豐富的經(jīng)驗和成熟的技術(shù)（張亞萍 等，2017）。AMADAS 和 KMC 公司生產(chǎn)的花生挖掘收獲機，分別如圖 1-1 和 1-2 所示（Bickers et al，2010；Ishihara et al，1988），可進(jìn)行多壟挖掘收獲作業(yè)，兩種機具結(jié)構(gòu)上均采用鏈桿輸送、振動清土，對株高、行距和土壤的適應(yīng)性較好，適用于匍匐型花生的挖掘收獲，但對直立型、半直立型花生植株翻轉(zhuǎn)鋪放效果較差。PEARMAN 公司生產(chǎn)的花生挖掘收獲機，如圖 1-3 所示，結(jié)構(gòu)上采用夾持鏈輸送、振動清土，適用于直立和半直立花生的挖掘收獲，但對株高、行距和土壤的適應(yīng)性較差。COLOMBO 公司生產(chǎn)的花生挖掘收獲機，如圖 1-4 所示，結(jié)構(gòu)上采用鏈桿輸送、振動清土，與 AMADAS ADI 系列花生挖掘收獲機類似（陳中玉 等，2017；高連興 等，2017）。此外，國外許多學(xué)者也開展了相關(guān)研究，Warner etal（2014a，2014b）研制了一種可調(diào)深度花生挖掘收獲機，并對挖掘損失進(jìn)行了分析，該機器是在 2 行 KMC 花生挖掘收獲機的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的，利用自動化系統(tǒng)調(diào)節(jié)三點懸掛頂部連桿的位置，以調(diào)節(jié)挖掘深度，減少了花生挖掘收獲過程中的損失率，提高了機器對于不同土壤類型的適應(yīng)性。Kirk et al（2017）以 ADAMS 和 2 行 KMC 花生挖掘收獲機為研究對象，研究了機具前進(jìn)速度與輸送速度對花生挖掘收獲的影響，研究表明當(dāng)機具前進(jìn)速度較大時，挖掘收獲損失隨機具前進(jìn)速度的增大而增大，當(dāng)輸送速度超過機具前進(jìn)速度的 120%時，挖掘收獲損失顯著增大。

十九世紀(jì)初美國就開始了花生挖掘收獲機的研制，目前美國掌握著花生收獲領(lǐng)域最先進(jìn)的技術(shù)，AMADAS 和 KMC 公司是美國著名的農(nóng)機企業(yè)，對花生收獲機械的研究與生產(chǎn)長達(dá) 40 年左右，有著豐富的經(jīng)驗和成熟的技術(shù)（張亞萍 等，2017）。AMADAS 和 KMC 公司生產(chǎn)的花生挖掘收獲機，分別如圖 1-1 和 1-2 所示（Bickers et al，2010；Ishihara et al，1988），可進(jìn)行多壟挖掘收獲作業(yè)，兩種機具結(jié)構(gòu)上均采用鏈桿輸送、振動清土，對株高、行距和土壤的適應(yīng)性較好，適用于匍匐型花生的挖掘收獲，但對直立型、半直立型花生植株翻轉(zhuǎn)鋪放效果較差。PEARMAN 公司生產(chǎn)的花生挖掘收獲機，如圖 1-3 所示，結(jié)構(gòu)上采用夾持鏈輸送、振動清土，適用于直立和半直立花生的挖掘收獲，但對株高、行距和土壤的適應(yīng)性較差。COLOMBO 公司生產(chǎn)的花生挖掘收獲機，如圖 1-4 所示，結(jié)構(gòu)上采用鏈桿輸送、振動清土，與 AMADAS ADI 系列花生挖掘收獲機類似（陳中玉 等，2017；高連興 等，2017）。此外，國外許多學(xué)者也開展了相關(guān)研究，Warner etal（2014a，2014b）研制了一種可調(diào)深度花生挖掘收獲機，并對挖掘損失進(jìn)行了分析，該機器是在 2 行 KMC 花生挖掘收獲機的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的，利用自動化系統(tǒng)調(diào)節(jié)三點懸掛頂部連桿的位置，以調(diào)節(jié)挖掘深度，減少了花生挖掘收獲過程中的損失率，提高了機器對于不同土壤類型的適應(yīng)性。Kirk et al（2017）以 ADAMS 和 2 行 KMC 花生挖掘收獲機為研究對象，研究了機具前進(jìn)速度與輸送速度對花生挖掘收獲的影響，研究表明當(dāng)機具前進(jìn)速度較大時，挖掘收獲損失隨機具前進(jìn)速度的增大而增大，當(dāng)輸送速度超過機具前進(jìn)速度的 120%時，挖掘收獲損失顯著增大。

2圖 1-3 PEARMAN 花生挖掘收獲機Fig.1-3 PEARMAN peanut digging harvester圖 1-4 COLOMBO 花生挖掘收獲機Fig.1-4 COLOMBO peanut digging harvester二十世紀(jì)五十年代初，日本和歐美等發(fā)達(dá)國家開始在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用覆膜種植技術(shù)，隨著覆膜技術(shù)的推廣與使用，二十世紀(jì)六十年代，這些發(fā)達(dá)國家又開始了殘膜回收機的研制，以解決殘

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2785099