油菜是僅次于大豆的第二大世界性油料作物,2014年我國油菜種植面積達(dá)758.79萬公頃,占我國油料作物種植總面積的54.03%,油菜籽產(chǎn)量超過1477萬噸,約占我國油料作物總產(chǎn)量的42.12%。人工收獲油菜效率低、成本高,2014年我國油菜機(jī)械化收獲水平僅為25.32%,因此研制高效低耗低損的聯(lián)合收獲機(jī)對(duì)促進(jìn)油菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要的應(yīng)用價(jià)值。本課題針對(duì)油菜植株生物學(xué)特性和成熟期果莢易炸裂的特點(diǎn),探索性地研制了一種油菜聯(lián)合收獲機(jī)梳脫式割臺(tái),以期減少喂入量、提高適應(yīng)性、降低油菜聯(lián)合收獲機(jī)功耗,為油菜聯(lián)合收獲機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供新思路。主要研究內(nèi)容包括:(1)梳脫式割臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在對(duì)國內(nèi)外傳統(tǒng)聯(lián)合收獲機(jī)、梳脫式聯(lián)合收獲機(jī)研究現(xiàn)狀進(jìn)行系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上,提出了梳脫滾筒與撥禾輪配合梳脫,以切割裝置、防飛濺罩殼等作為輔助的梳脫式收獲方式,確定了梳脫式割臺(tái)的工作原理和工作過程。(2)開展了果莢機(jī)械物理特性試驗(yàn)與分析。通過油菜果莢與莖稈連接處的拉伸試驗(yàn)得到了該位置拉力-位移曲線。試驗(yàn)表明,油菜果莢在與植株脫離過程中存在明顯的預(yù)拉伸、彈性拉伸、屈服、斷裂四個(gè)階段;油菜果莢與莖稈連接處存在明顯的屈服力,屈服力最大值為16.0 N,平均值為11.7 N。(3)提出了梳脫元件運(yùn)動(dòng)軌跡的地面投影對(duì)作物全覆蓋的設(shè)計(jì)原則。以重梳率、漏梳率為評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行研究,得出了梳脫元件尺寸、排列方式、間距和傾斜角度對(duì)重梳率、漏梳率影響的變化規(guī)律。(4)開展了關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和參數(shù)分析,確定了撥禾輪、梳脫滾筒、切割裝置和防飛濺罩殼的結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù),明確了合理的參數(shù)組合,提出了根據(jù)不同油菜生長狀況調(diào)整主要工作部件相對(duì)位置和運(yùn)動(dòng)參數(shù)的約束方程。梳脫元件采用彈指式梳脫元件,彈指間距70 mm,軸向彈指數(shù)量12根,彈指彎折角度160°,軸向傾角80°,有效伸出長度280 mm;梳脫滾筒半徑355 mm,轉(zhuǎn)速為240~340 r/min。根據(jù)梳脫作業(yè)要求調(diào)整了撥禾輪結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù),撥禾輪軸心與梳脫滾筒軸心水平距離375 mm,撥禾輪離地高度1300 mm,半徑310 mm,轉(zhuǎn)速20~30 r/min。確定了防飛濺罩殼的覆蓋范圍,后擋板與梳脫滾筒縱向距離650 mm,相對(duì)高度450mm,上罩殼縱向覆蓋1000 mm。(5)提出了梳脫式割臺(tái)的油菜聯(lián)合收獲機(jī)整體設(shè)計(jì),確定了整機(jī)結(jié)構(gòu)、空間布局、工作過程和技術(shù)參數(shù)。梳脫式割臺(tái)的油菜聯(lián)合收獲機(jī)割幅0.9 m,喂入量0.21~0.95kg/s,作業(yè)速度0.4~1.8 m/s,作業(yè)效率0.13~0.58 hm2/h,發(fā)動(dòng)機(jī)功率7.5 kW,采用履帶式行走裝置,滿載時(shí)接地壓強(qiáng)為9.2 kPa。(6)開展了梳脫滾筒、撥禾輪與割臺(tái)氣流場特性的仿真分析。仿真結(jié)果表明,梳脫滾筒與撥禾輪的運(yùn)動(dòng)參數(shù)匹配合理,理論上可以實(shí)現(xiàn)撥禾、撥倒、梳脫、抽離等工序;梳脫滾筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、參數(shù)選擇、材料選擇合理,可以滿足梳脫式收獲工作需要。氣流場仿真結(jié)果表明,弧形罩殼比方形罩殼具有更好的氣流場特性,主要體現(xiàn)在:弧形罩殼割臺(tái)內(nèi)部氣壓略低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,有利于抓取作物、滯留脫下物,可有效減少回帶損失、飛濺損失;弧形罩殼內(nèi)部氣流場更加順暢、穩(wěn)定,渦流區(qū)較少。(7)開展了梳脫式油菜聯(lián)合收獲機(jī)整機(jī)田間試驗(yàn)。試驗(yàn)表明:梳脫式割臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的撥禾、梳脫、拋送、切割等功能;探索了梳脫滾筒轉(zhuǎn)速、高度和機(jī)組前進(jìn)速度對(duì)梳凈率的影響規(guī)律。
【學(xué)位單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：S225.99

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本文編號(hào)：2810331