玉米摘穗辊试验台的设计和试验_佟金

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拨禾星轮式玉米收获台设计与试验

拨禾星轮式玉米收获台设计与试验郝付平;陈志;张子瑞;韩增德;甘邦兴;乔晓东【摘要】为了提高玉米收获机的行距适应性,研发了拨禾星轮式玉米收获台,设计了均布有6个拨禾指的拨禾星轮、螺旋扶禾导入辊、拉茎辊等部件,对玉米不被推倒折断、单株连续有序喂入的条件作了理论分析,进行了田间试验与性能测试.结果表明,作业速度为1.1 ～1.5m/s时,拨禾星轮转速为50 r/min、扶禾导入辊转速为1 300 r/min、拉茎辊转速为1 050 r/min,行距适应性显著提高.【期刊名称】《农业机械学报》【年(卷),期】2014(045)006【总页数】6页(P112-117)【关键词】玉米收获台;拨禾星轮;设计;试验【作者】郝付平;陈志;张子瑞;韩增德;甘邦兴;乔晓东【作者单位】中国农业机械化科学研究院,北京100083;中国机械工业集团有限公司,北京100080;中国农业机械化科学研究院,北京100083;中国农业机械化科学研究院,北京100083;中国农业机械化科学研究院,北京100083;中国农业机械化科学研究院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】S225.5+1引言玉米是我国主要粮食作物之一，常年种植面积达0.27亿hm2，仅次于美国。

我国玉米种植带纵跨寒温带、暖温带、亚热带和热带生态区，分布在低地平原、丘陵和高原山区等不同自然条件下，为了追求玉米单位面积产量，各地种植模式不尽相同，种植行距差异较大［1－9］。

目前我国玉米收获台以对行收获为主，不能够跨区作业，机器利用率较低，制约了玉米收获机的推广应用。

为此，有关单位相继研发了窄行距式、锥螺旋分禾式以及喇叭口形喂入链式等玉米收获台，行距适应性得到了一定的提高，但玉米行距差异过大时，摘穗性能下降［10－19］。

本文设计一种拨禾星轮式玉米收获台，模仿人工一手扶持一手摘穗的过程，将玉米秆单株连续有序喂入摘穗区，能够顺行、斜行、垂直行收获玉米，以期提高玉米收获机的行距适应性。

4YZ—3型玉米联合收获机摘穗部件的设计分析

图４摘穗板的结构
１．摘穗板固定板２．摘穗板
３．摘穗板刃铁
的，但相对于植株是向前向上相对运动的。因此，摘穗板的
主要结构参数有摘穗板有效工作长度、摘穗板的工作问隙。
摘穗板的摘穗动作是在拉茎辊拉茎作用下完成的，因此
图３拉茎机构的布局１、４．导入锥２、３．拉茎辊
的堵塞现象。经过反复试验，拉茎辊线速度与作业行走速度
的比确定在３：ｌ左右为效果最佳点。
当代农札长拦编辑席明Ｖｚ＝３Ｖｏ＝３Ｘ６．７×１０００／３６００＝５．６尚（ｍ／ｓ）
摘穗板的工作间隙根据玉米植株和玉米果穗的长势来确定。前面给出玉米茎秆的最大直径为４ｃｍ，玉米果穗的最小
杂，又多是小块地不连片作业，为了使作业效果更好，故选用卡板式摘穗机构。
入摘穗板之间的早晚程度也有一定的差异。因此，一般在设计上应使摘穗板有效工作长度大于拉茎辊一定值。试验表
明，若摘穗板有效工作长度大于拉茎辊有效工作长度６ＣＢ以上，就可以保证拉茎辊的有效作业。
直径为５ｃｍ，故摘穗板间隙一般不大于４ｃｍ，调整的标准是
保证茎秆顺利通过，同时保证果穗不能进入。为了保证植株在摘穗过程中不出现夹堵现象，在摘穗工
作区内应形成前紧后松的趋势，故摘穗板间隙应后口大于前口，一般后口宽大于前口宽３～５ｍｍ即可。在通常状态下，
摘穗板间隙前口宽度应调整为３ｃｍ，后口宽度应调整为３．５

小型玉米收获机摘穗辊的改进设计

因为ｔｇ＜／ｘ，，因而摘穗辊直径Ｄ可以从以下推导中
得出。
＝ … ≥ Ｄ ≥ ～一＿ｄ￣－ｉ
—
塞，摘穗不能顺利完成。根据《农业机械设汁手朋》提供的
一一
数据，结合当前玉米种植的具体隋况，本机取ｊ为１７ｍｍ。
ｃｏｓａ＝
器－一一
在摘穗辊的有效工作区内完成摘穗任务。为了减少因摘穗辊转速过高而引起的收获损失增加，我们又在下摘穗辊上加了
一
式中，Ｄ为摘穗辊直径（ｍｍ），ｄ为茎秆直径（ｉｉｌｍ），ｊ为摘穗辊间隙（１１３１１１）， “为摘穗辊对茎秆的起始抓取角。由上式可看出，当摘穗辊直径Ｄ与间隙增大时，茎秆的起始抓取角变小，对茎秆抓取有利；反之，则对抓取茎秆不利。但是问隙ｉ不能过大，否则茎秆会在两摘穗辊『ＨＪ
３）
式中，ｖｍ为作业速度（ｍ／ｓ），Ｌ为株距（Ｉｌ１）。当机组以４～６ｋｍ／ｈ的速度作业时，株距按（）．２ｍ计算，
其喂入量为５— ８根／ｓ。根据（（机械没计手ＪｌＩ｝》提供的试验数
据，结合当前玉米的种植密度的增加，用以下公式选择摘穗辊的线速度。
穗辊的水平倾角，一般为３０。～４Ｏ。。根据《农业机械没计手册》，摘穗辊的总长为７４０～１１００ｍｉｌｌ。很显然，无法和小型收获机配套，但是，从上面的式子中，我们可以看到减小ＪＢ值，可使摘辊的工作长度缩短。如果令／３为ｌ０。～１５。，可得到摘穗辊的工作长度为】４０～１７５ｍｍ，总长为３５０～４００ｍｍ。但４００ｍｉｌｌ长的摘穗辊倾斜】０。～１５。安装不但没有意义，而且作业时玉米果穗容易向前飞出，造成了果穗损失。我们将摘穗辊水平安

立辊式玉米收获机摘穗切碎与夹持喂入技术的研究的开题报告

立辊式玉米收获机摘穗切碎与夹持喂入技术的研究的开题报告一、研究背景玉米是世界上重要的粮食作物之一，其种植面积和产量均居于前列。

而玉米收获过程中，摘穗切碎以及夹持喂入等技术一直是农业生产中需要解决的难点问题。

现有的玉米收获机普遍存在收获效率低，损失大，适应性差等问题，没有达到最佳效果。

针对这一问题，立辊式玉米收获机摘穗切碎与夹持喂入技术的研究显得尤为重要。

二、研究目的本研究旨在探讨立辊式玉米收获机的摘穗切碎与夹持喂入技术，通过实验测试和数据分析，优化立辊式玉米收获机的工作效率，提高收割效果，达到节省人力和提高农作物收成的目的。

三、研究方法1.文献调研法：通过查阅相关资料，了解立辊式玉米收获机的摘穗切碎与夹持喂入技术的现状和存在的问题。

2.实验法：选择立辊式玉米收获机对不同大小的玉米穗进行摘穗切碎和夹持喂入试验，并在整个试验过程中对收获效果、损失率和机器运转情况等数据进行记录和分析。

3.统计分析法：利用统计学方法对试验数据进行分析和处理，得出有效结论。

四、研究内容和预期成果1.研究内容：（1）立辊式玉米收获机摘穗切碎与夹持喂入技术的概述（2）分析现有玉米收获机的存在问题（3）设计立辊式玉米收获机的摘穗切碎与夹持喂入技术平台（4）实验测试不同大小的玉米穗进行摘穗切碎和夹持喂入（5）对实验数据进行统计分析，得出有效结论2. 预期成果：（1）了解立辊式玉米收获机的工作原理和发展趋势（2）分析现有收获机的优缺点及存在的问题（3）提出解决方案并设计立辊式玉米收获机的摘穗切碎与夹持喂入技术平台（4）实际测试并得出合理的实验数据（5）总结优化立辊式玉米收获机的摘穗切碎与夹持喂入技术，提出具有可操作性的建议。

五、研究意义随着现代农业的不断发展，玉米收获技术的改进和创新已经成为农业发展的重要方向之一。

本研究对提高立辊式玉米收获机的工作效率和收割效果，节省人力资源和提高农作物产量都具有重要的意义。

缩短收获时间，减少玉米损失，提高玉米品质将会有效的推动现代农业的发展。

玉米收获机摘穗辊理论工作长度的研究

１试验方法和试验方案
１１目的．１４试验方案．
目的是考察摘穗辊的工作长度与摘穗辊转速、机
本试验台中摘穗辊转速与拨禾链轮转速之间的传动比是固定的，以本试验的选取摘辊转速、器所机
表１玉米植株自然状态表
Ｔａ．Ｎａｕａｔｔｓｏｏｓｂ１ｔｒｌｓａｕｆｃｒｎ
机械化作业将成为发展的重点。玉米收获具有季节性强、动强度大、业量大等特点，而对玉米收获劳作从机可靠性提出了更为严格的要求。摘穗装置是玉米
中图分类号：￥２．１２５５文献标识码：Ａ文章编号：１０１８２１）１— １８—００３— ８Ｘ（００００８３
０引言
继小麦和水稻基本实现机械化作业后，玉米收获
过程，Ｍｉａ软件对实验录像进行分析获得相关数用ｄｓ
联合收获机的核心工作部件，其工作质量的好坏直接
影响玉米联合收获机的作业性能，穗辊又是摘穗装摘置的关键部件 ¨ 。玉米茎秆在摘穗辊中的运动规律Ｊ
直接影响着机器摘穗装置各结构参数和运动参数的确定，究玉米茎秆在摘辊中的运动规律十分必要。研
过对玉米在割台中的运动状态的研究，出拨禾链速度、器前进速度、穗辊间隙等因素对摘穗辊工作长度的找机摘

穗茎兼收型玉米联合收获机立式割台的理论分析与试验研究

穗茎兼收型玉米联合收获机立式割台的理论分析与试验研究立辊式割台是本课题自走式穗茎兼收型玉米联合收获机的核心部件,本文对立式割台的主要部件进行了系统的深刻的理论分析,提供了立式割台主要结构参数选择的依据,并进行了大量的田间试验验证。

利用自行研制的试验台对玉米摘穗过程进行了试验研究,为玉米收获机研究设计提供依据。

采用理论分析与试验研究相结合的方法对立辊式割台的主要零部件的参数和结构进行了设计。

依据玉米植株折断临界角试验结果,分析确定了分禾器的主要参数,提高了分禾器的分禾、扶禾能力;采用往复式切割器提高了行距的适应性;对夹持输送链进行了速度、性能分析,并提出现有装置的不足和设想;在先前研究的基础上,分析总结了与立式茎杆切碎装置相配置的立式摘穗辊主要参数的选择依据及应用范围。

在玉米收获季节,将该装置应用到自走式玉米收获机上进行了大量的田间试验。

结果表明,立式割台的各项指标均达到任务书要求,具有优良的作业性能,对不同行距的玉米收获具有良好的适应性。

对玉米摘穗过程进行了试验研究,测试了摘穗时所需的扭矩,通过正交试验找到了影响扭矩的显著性因素,并确定了摘穗的最佳转速,以保证收获机的最佳摘穗质量,丰富了玉米收获机的理论基础。

扶禾杆在不对行导入玉米茎秆中的运动仿真

扶禾杆在不对行导入玉米茎秆中的运动仿真
贺俊林;胡伟;郭玉富;佟金
【期刊名称】《农业工程学报》
【年(卷),期】2007(23)6
【摘要】阐述了玉米收获不对行技术的必要性及其发展.根据全幅玉米收获机割台结构,构建了不对行机构的运动学模型;应用ADAMS软件,进行了不同工作参数下机收玉米中分禾和扶禾过程的动态模拟,分析了现有机构的参数对不对行收获时导入玉米植株的影响.仿真分析表明:主动喂入技术在不对行拢禾过程中可防止茎秆被向前推倒;扶禾杆在阻止茎秆侧向倾倒中起着至关重要的作用;喂入链链速与作业速度有较大相关.根据仿真结果对现有机构参数提出了技术改进建议.
【总页数】5页(P125-129)
【作者】贺俊林;胡伟;郭玉富;佟金
【作者单位】吉林大学生物与农业工程学院,长春,130025;山西农业大学工程技术学院,太谷,030801;天津市农业机械发展服务中心,天津,300192;天津富康农业开发有限公司,天津,301700;吉林大学生物与农业工程学院,长春,130025
【正文语种】中文
【中图分类】S225.5+1
【相关文献】
1.不对行玉米收获机割台扶禾装置的分析与仿真 [J], 卜令昕;张道林;李腾;贾春阳;崔萌
2.都是那根"杆"惹的"祸"——不对行玉米收获机知识产权分析 [J], 刘闻铎
3.拨禾指式不对行玉米收获装置的试验 [J], 张道林;刁培松;董锋;刘声春
4.不对行轻型玉米联合收获机拨禾机构的设计与应用 [J], 王俊和
5.基于不对行倒伏玉米收获的拨禾装置设计及试验研究 [J], 潘方江;赵静;徐文腾;曹佃龙;金诚谦;鲁力群
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4YZ-2B型立辊摘穗式玉米收获机的研制与试验

４．２试验与分析
大或摘穗时果穗损伤严重时，应将间隙调小。
３．４升运器
升运器的作用是将摘下的果穗送入果穗箱
中。果穗输送器的结构为双链刮板式．主要由箱体、双链刮板、主动轴和可调整的被动轴组成，被动轴两端各有调节螺栓，链条松紧可以通过调整被动轴前后位置来实现。
立辊式摘穗装置是玉米收获机的核心部
件，其作用是接受夹持装置输送来的玉米植株．并将玉米植株上的果穗摘下。摘穗辊为立式复
合辊，摘穗辊上部为螺旋勾爪配以圆弧形直筋．
以增强拉茎能力，每对摘穗辊的间隙可以通过上部轴承座来调节。收获粗壮、穗大的玉米时，
４ＹＺ一２Ｂ型立辊摘穗式玉米收获机的分禾器位于割台的前端，可上下调节、左右浮动，具
有跟踪功能．它可将倒伏的玉米植株扶起，又能
收拢偏行玉米植株．经扶禾的植株沿分禾器斜
面与机器产生相对运动而进入夹持通道。
秆。
果穗箱进行集箱装车，摘穗后的玉米秸秆被抛
出。
３主要工作部件分析
３．１分禾器
１结构与主要参数
１．１结构
４ＹＺ一２Ｂ型立辊摘穗式玉米收获机主要由

立辊式玉米收获机试验台的设计

立辊式玉米收获机试验台的设计闫洪余;陈晓光;吴文福【摘要】适时收获期短是玉米收获机械发展缓慢的主要原因之一.为了能够延长试验时间、缩短研究与试制周期,更加方便地进行各种试验研究,设计制造了立辊式玉米收获机关键部件试验台.试验台由秸秆喂入装置、夹持输送装置、摘穗装置、控制系统和检测系统构成,可模拟玉米收获机田间作业情况,并能分析秸秆在摘辊上的运动规律、摘穗机理及影响收获损失的各种性能因素.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2008(000)012【总页数】4页(P75-78)【关键词】立辊式;玉米收获机;试验台;结构【作者】闫洪余;陈晓光;吴文福【作者单位】吉林大学,生物与农业工程学院,长春,130022;吉林省农业机械研究院,长春,130022;吉林大学,生物与农业工程学院,长春,130022;吉林大学,生物与农业工程学院,长春,130022【正文语种】中文【中图分类】S225.5+10 引言玉米是我国的重要粮食作物，种植区域广泛。

玉米的耕种和田间管理都基本实现了机械化，唯独收获环节机械化程度低，已成为玉米全程机械化生产的瓶颈。

在我国小麦基本实现机械化收获,且水稻机械化收获取得长足进展的同时,玉米收获机械化成为我国农业机械化发展的下一个关注点[1]。

由于各地区种植习惯和收获农艺的要求各不相同，对玉米收获机械的性能要求也不一样。

因此，研制玉米收获机要理论与实际相结合，因地制宜，符合区域特点。

本设计基于东北地区玉米秸秆综合利用这一要求，研制了立式摘穗辊型玉米收获试验台。

1 试验台的设计依据和基本结构采用理论分析和试验研究相结合的方法，对立辊式玉米收获机主要工作部件的参数和结构进行设计。

利用自行研制的试验台对玉米摘穗过程进行试验研究，为玉米收获机整机设计提供依据[2]。

具体功能要求为：1) 能模仿田间试验，测区长为20m，玉米株距和苗带宽度可调；2) 秸秆输送速度可无级调节；3) 工作部件安装在行走底盘上，底盘的行走速度可模仿拖拉机田间作业挡位；4) 各主要工作部件均单独驱动，其转速可通过调频电机无级调节；5) 各工作部件便于更换、安装、调节与测试；6) 试验台各部件集中操作，安全可控，如行走底盘设紧急制动、定位和极限保护报警装置，电器系统设有过载保护与负载监视等；7) 试验台安装了自动检测与控制系统，能够对各工作部件的运动参数进行自动采集、统计和实时调节控制。

玉米根茬收获系统的有限元模态分析与试验

玉米根茬收获系统的有限元模态分析与试验权龙哲;佟金;曾百功;陈东辉【期刊名称】《农业工程学报》【年(卷),期】2011(027)011【摘要】In order to improve the performance of corn stubble harvester, the finite element analysis and mode test were conducted, and the first 20 frequencies and corresponding mode shapes were obtained. The results showed that there was a torsion deformation of the screening conveyor device in the first to the fifth (8.5-29.6 Hz)modes, and there was a bend torsion deformation of beam and principal axis in the sixth to the fourteenth (44.1-124 Hz)modes, and there was also a bend torsion deformation of the tip of components in the fifteenth to thetwentieth(135-190 Hz),which could be used to analyze the vibration characteristics of the machine and optimize the mechanical system.%针对研制的集铲挖和脱土于一体的玉米根茬收获系统,为进一步优化该系统的作业性能,采用有限元模态分析与试验模态分析相结合的研究方法,获得了该系统的前20阶的固有频率,以及各主要工作部件的典型振型.研究结果表明:系统的1～4阶(8.5～29.6 Hz)模态主要表现为升运链的整体弯振；5～14 (44.1～124 Hz)阶模态表现为各主要功能部件的横梁及主轴的弯曲、扭转振动:15～20阶模态(135～190 Hz)则主要表现为各功能部件的末端振颤,上述系统模态属性,可为系统结构振动特性的描述及整机作业性能的优化提供依据.【总页数】6页(P15-20)【作者】权龙哲;佟金;曾百功;陈东辉【作者单位】吉林大学工程仿生教育部重点实验室,长春130022;东北农业大学工程学院,哈尔滨150030;吉林大学工程仿生教育部重点实验室,长春130022;吉林大学工程仿生教育部重点实验室,长春130022;吉林大学工程仿生教育部重点实验室,长春130022【正文语种】中文【中图分类】S219.03;TB533+.1【相关文献】1.基于有限元的玉米联合收获机底盘车架模态分析 [J], 胡东方;王想到2.弹齿对辊式玉米根茬收获机的设计与试验 [J], 陈学深;马旭;武涛;齐龙;陈国锐3.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4.玉米根茬收获机设计与试验 [J], 王俊发;马浏轩;邵东伟;葛宜元;刘新柱5.玉米根茬收获机设计与试验(英文) [J], 马旭;陈学深;齐龙;陈国锐;赖奕璋因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

穗、茎兼收型立式摘穗辊玉米收获机的关键部件研究

穗、茎兼收型立式摘穗辊玉米收获机的关键部件研究
牵引式穗、茎兼收型玉米收获机的研制,是针对目前我国玉米收获机械存在的主要问题,为了实现机械收获玉米果穗的同时收获玉米茎秆,解决现有玉米秸秆资料不能有效利用,浪费严重,而蓄牧饲料又非常缺乏的问题,促进农区畜牧业发展,提高我国玉米收获机械化的整体水平而进行的。

这种拥有自主知识产权的新型玉米收获机有适应性广、效率高、损失小、价位低、使用方便,特别是能够实现穗茎兼收功能的特点。

在机具的研究过程中,为了寻求各工作部件的最佳的结构组合和作业效果,根据立式辊玉米收获工作方式,在室内的玉米收获机试验台上对夹持输送部件、摘穗部件、秸秆切碎部件等关键部件进行了台架对比试验,用以摸清工作部件的工作机理和最佳的参数组合,并找出结构型式、作业参数与摘穗损失之间的关系。

本文对台架试验的试验设备、条件、方法等进行了说明,重点通过正交分析、数学建模、力学计算、优化设计、计算机编程等方法,对试验结果进行了全面、细致的分析和理论研究,从而提出了新的工作部件结构和此类结构设计的指导原理和方法,对立式辊型玉米收获机的研制具有一定的指导作用,同时填补我国在立式辊玉米收获机机理的研究方面的空白。

玉米小型联合收割机摘穗器摘辊参数设计

h = (013～015 d) 。式中 d 为茎秆直径 , h 为摘辊间隙。 112 摘辊直径的确定
摘辊直径系根据摘辊能抓取茎秆而不抓取果穗两条件而确定。
从满足抓取茎秆条件中 , 可看出下列尺寸关系 (见图 4) 。
中的运动要求确定。现按茎秆向摘辊的喂入方向不同 , 分别讨论如下。 211 茎秆在纵卧式摘辊中的运动及摘辊长度的确定
·7 ·
式中 α0 ———摘辊对茎秆的平均抓取角 μj ———摘辊对茎秆的抓取系数 Rg ———碾拉断果穗的拉断力 , Rg = 38 kg～ 52 kg (前者为果穗从穗柄上的拉断力 , 后者为果穗连同穗柄从茎秆上的拉断力) N jy ———摘辊对茎秆的垂直挤压力 , 与茎杆压缩率成正比 , 与摘辊间隙 h 的选择有关。为了满足碾拉断果穗的上述条件 , 一般取摘辊间隙为
3 摘辊速度的选择
摘辊圆周速度是影响摘穗器性能的重要因素之一 , 其大小应根据摘穗质量和生产率要求而确定。现按摘辊配置
不同分别讨论。
311 纵卧式摘辊的速度选择 (见图 6) 试验证明 : 纵卧式摘辊在摘穗中 , 茎秆处于直立或少
许向后倾斜时 , 摘穗损失最小。建议采用下述数据范围
K
=
Vm V sinβ
叙词 : 联合收割机摘穗器摘辊参数设计
1 摘辊工作分析及直径的确定 (见图 1)
111 摘辊工作的基本条件 11111 能抓取茎秆
设两摘辊为圆柱形体 , 截面为圆 , 当茎秆被喂入与摘
μg ———摘穗对果穗的抓取系数代入上式得 tgαg > μg 即摘辊对果穗的起始抓取角 αg 的正切值应大于果穗
纵卧式摘辊在工作中前部的螺旋锥体将茎秆引导到摘穗段 , 此后由于摘辊间隙变小而且越来越小 , 茎秆受碾拉开始按摘辊的运动规律运动 (见图 5) 。

基于激振理论的玉米多棱摘穗辊设计与试验

Design and Experiment on Vertical Polygonal Roller Snapping Ears of Corn Harvester Based on Excitation Theory
GENG Duanyang1 摇 WANG Qian1 摇 LU Xiufeng2 摇 YU Xingrui1 摇 LIU Yangcheng1 摇 JIN Chengqian1
摘要: 针对当前纵卧辊式玉米收获机作业存在籽粒啃伤严重和落粒损失大的问题,以激振理论为指导,以玉米果穗与茎秆分离为条件,建立了适于玉米机械化收获的玉米激振摘穗理论模型;以该激振摘穗模型为指导,构建并优化了适于玉米激振运动的摘穗辊外形结构和配置方式,开发了相应的激振摘穗试验台;采用 Box Behnken 试验设计方法,研究了激振摘穗辊棱边数、振幅、摘穗辊转速对果穗摘穗过程籽粒破损率和落粒损失率的影响规律,建立了试验因素与考察指标之间的回归方程,并生成了相应的响应曲面。结果表明,激振摘穗装置中棱边数、振幅和摘穗辊转速对收获过程果穗籽粒破损率和落粒损失率有显著的影响。以非线性规划理论为指导,确定了最佳组合为摘穗辊转速 950 r / min、棱边数 8、振幅 0郾 75 cm,在该条件下进行了试验验证,得出平均籽粒破损率为 0郾 124% ,平均落粒损失率为 0郾 228% ,均低于国家玉米收获机械技术标准要求。关键词: 玉米收获机; 激振; 摘穗; 籽粒破损率; 落粒损失率中图分类号: S225郾 5 + 1 文献标识码: A 文章编号: 1000鄄1298(2019)05鄄0124鄄09
Abstract: Corn has become the first major crop in place of rice and wheat in recent years, thereby significantly influencing the lives of people given the increase in production of corn. Corn snapping roller is the main component of a corn harvesting machine and exerts a crucial effect on the quality of corn harvest. Aiming at the problems of serious grains gnawing and large loss of falling grains in the operation of vertical and horizontal roll corn harvester, a theoretical model of maize excitation heading suitable for mechanized harvesting was established under the condition of separation of ear and stalk of maize under the guidance of excitation theory. Under the guidance of the model, the shape structure and configuration of the picking roll suitable for the corn excitation movement were constructed and optimized, and the corresponding excitation heading test鄄bed was developed. Box Behnken experimental design method was used to study the effects of key parameters such as edge number, amplitude and rotation speed of excitation picking roll on grain loss rate and gnawing rate during ear picking. The regression equation between experimental factors and inspection indexes was established, and the corresponding response surface was generated. The results showed that the number of edges, the amplitude and the rotation speed of the picking roll had significant effects on the grain loss rate and the gnawing rate during harvesting. Finally, under the guidance of the theory of non鄄linear programming, the best combination of the above three experimental factors was obtained, namely, the rotation speed of the picking roll of 950 r / min, the number of edges of 8, and the amplitude of 0郾 75 cm. Under these conditions, the average loss rate of corn grains during heading process was 0郾 228% , and the average breakage rate of corn grains was 0郾 124% , which was lower than the national technical standard of corn harvesting machinery. The research result provided theoretical support for the popularization and application of this technology. Key words: corn harvester; exciting vibration; spikes; ear biting rate; grain loss rate

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环节中的技术问题。通过试验分析了辊式摘穗机构在摘穗中对玉米穗啃伤的影响因素, 确定了在辊型一定的条件下, 摘穗辊转速是主要因素。
关键词: 玉米收获机摘穗辊试验台设计试验
中图分类号: S225. 5+ 1
文献标识码 : A
Research and Development of Testing Device with Snapping Rolls for Corn Harvester
30 mm 时, 对茎秆的攫取能力降低, 影响摘穗辊的拉茎能力。
表 1 摘穗辊转速对籽粒啃伤的影响试验结果
Tab. 1 Inf luence of roll's rotate speed on
表 2 为摘穗辊轴水平倾角对籽粒啃伤影响的部分试验结果。在试验所考察的因素中, 摘穗辊水平倾角对摘穗过程中籽粒被啃落的影响程度次于摘穗辊转速。用 F 检验法在显著性水平 A= 0. 05 下对试验因素进行检验[ 13] , 结果显示该因素对摘穗啃伤影响
不显著。试验所考察摘穗辊倾角的 3 个水平依摘穗啃伤程度从大到小依次是: 35°、15°、25°, 倾角为 25° 时摘穗啃伤程度最小。
图 1 卧式摘穗辊结构简图
Fig . 1 Str ucture o f ho r izontal snapping r olls
1. 导入段 2. 摘穗段 3. 拉茎段 4. 可调前轴承 5. 茎秆
( 2) 径向参数摘穗辊的径向参数主要有摘穗辊直径, 摘穗辊
凸棱高度, 横剖面形状、尺寸, 拉茎部分的直径和拉
Key words Corn harvest er, T est er o f snapping rol ls, Desig n, Experiment
引言
摘穗部件是玉米收获机的核心部件, 要求对玉米植株和穗型的适应性强, 即能适应茎秆直径、结穗部位和穗形尺寸等方面的差异[ 1] , 不伤果穗, 并可提高摘穗速度。卧辊式摘穗装置结构简单、尺寸较小, 目前较多地应用于背负式玉米收获机上[ 2～5] 。但辊式摘穗结构易啃伤玉米穗, 啃伤穗比例可达到
3 试验
2006 年 10 月在吉林大学地面机械仿生技术教育部重点实验室进行了玉米摘穗啃伤试验, 试验材料为吉林农业大学试验田人工收割的玉米植株( 带穗; 籽粒含水率、茎秆含水率和苞叶含水率均值分别为 25. 5% 、49. 5% 和 55. 4% ) 。试验考察辊型、摘穗辊转速、摘穗辊水平倾角等因素对摘穗性能的影响。
2 0 0 7 年 11 月
农业机械学报
第 38 卷第 11 期
玉米摘穗辊试验台的设计和试验*
佟金贺俊林陈志梁晓军
【摘要】阐述了影响辊式摘穗装置工作性能的诸因素和卧辊式玉米摘穗试验台的设计要点。设计中考虑了进
行单因素试验和多因素试验中调控各相关工作参数、国产主要玉米收获机卧辊式摘穗辊的装拆以及数据采集等各
第 11 期
佟金等: 玉米摘穗辊试验台的设计和试验
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试验台的设计和试验。
1 辊式摘穗装置的影响因素及其控制方法
1. 1 影响因素玉米收获机辊式摘穗装置的影响因素包括辊的
结构参数和工作参数[ 1, 11] 。 1. 1. 1 结构参数
( 1) 轴向参数摘穗辊的轴向参数主要是指各工作段的轴向尺寸和结构组合形式。摘穗辊轴向工作段由锥形导入段、摘穗段和拉茎段组成, 如图 1 所示[ 4] 。
T ong Jin1 H e Junlin1 Chen Zhi2 Liang Xiaojun2 ( 1. J il in University 2. Chinese A cademy of A gricultural Mechaniz ati on Sci ences)
Abstract
A device for t est ing t he perfo rmance o f snapping r olls of cor n har vest er w as researched and developed, and t he inf luencing f act ors o n picking maize-co b w er e discussed in this paper. In t he desig ning of the test er, t he regulat ing and co nt ro lling f act or s inf luencing t he rol ler -t y pe picking mechanism w ere considered. T he w orking f act ors can be adjust ed and co nt ro lled in monof act orial t est s and m ult if act orial t est s. T he snapping rol ls o f m ain corn harvest er m ade in China can be inst al led easil y. T he af fect ing fact ors o f t he snapping ro lls o n corn-grain g naw ing dam age w ere analy zed by t est s. T he result s sho w t hat t he rot ate speed of t he snapping ro lls is t he key f act or on t he condit ion of a cert ain roller ty pe.
茎凸棱形状及数量等参数。这些参数影响摘穗部件
对茎秆的攫取能力和对果穗的损伤程度[ 1, 4] 。
较大的摘穗辊直径虽
然有利于提高对茎秆的攫
取能力, 但使掉粒损失增加, 因此应在保持攫取能
力的前提下设法减小摘穗
辊直径。合适的锥形导入
段和适宜的表面形状可保
持摘穗辊对茎秆的攫取能
力。摘穗辊的表面形状对攫取能力影响很大, 其常见结构一般为螺旋形凸棱 ( 棱高 9～11 m m) , 并设有爪形摘穗钩, 如图 2 所示。
表 1 为国产玉米收获机 2 种型式摘穗辊转速对籽粒啃伤影响的部分试验结果( 啃失率是指平均每穗玉米被啃伤的籽粒数) 。结果表明, 摘穗辊转速是影响籽粒啃伤的主要因素, 随着摘穗辊转速的提高籽粒啃失率增加。当摘穗辊转速低于 700 r/ m in 时, 果穗啃伤程度随摘穗辊转速增加的幅度较小; 当摘穗辊转速高于 700 r / min 时, 随摘穗辊转速的增加果穗啃伤程度明显加剧。试验显示当摘穗辊转速为 500 r/ min 时, 籽粒损失数最小。
应用现有高速摄影系统( 包括高速 CCD 摄像机、图像采集卡、控制器以及计算机操作系统等) , 通过慢速回放再现被记录过程的运动或变形过程, 即通过对时间尺度的放大来研究快速过程的物理特性。由此可直观地分析茎秆在被摘穗辊拉过的过程中的运动状况。通过标记, 可定量地分析摘穗过程中拉茎速度、加速度等的变化情况, 为建立相应的数学模型提供依据。
2. 3 传动设计以无级调速电动机为原动机, 经一级三角带传
动到主轴, 经过扭矩传感器到摘穗辊。摘穗辊转速通
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农业机械学报
2 0 0 7 年
过改变调速电动机的转速来调节。 2. 4 电路控制
采用双调速电动机分别控制两摘穗辊的转速。考虑到目前广泛使用的螺旋凸棱形摘穗辊需要转速协调, 设计了单电动机传动方案, 在两辊间设置齿轮传动机构, 以保持其转动的协调性。 2. 5 数据采集
摘穗辊结构改变主要是指改变其安装参数: 摘穗辊的轴向长度, 通过调节前轴承部件的轴向位置来改变; 摘穗辊直径以及摘穗辊间隙与摘穗辊之间的高度差, 通过调节前轴承部件的径向位置来改变。
摘穗辊轴线水平倾角的调节通过机架上的倾角调节机构来实现。
2 试验台的设计
2. 1 设计思路本试验台是为考察卧式摘穗辊在摘穗过程中对
通过传感器获取扭矩和转速实时信号并输入到计算机中, 利用传感器附带的数据采集系统软件进行数据的采集与处理, 得到实时的拉茎阻力及功率消耗。
选用 AKC - 215B 型动态扭矩传感器, 该传感器非接触电源供电与信号输出, 无集流环, 无电刷, 运转无摩擦, 适合于连续、高速测量使用。可测量正、反两个方向的动态扭矩或静态扭矩。 2. 6 高速摄影系统
果穗啃伤的影响而设计的[ 12] , 因此要求能够试验各种卧式摘穗辊。试验台设计时摘穗辊长度变化范围为 500～1 200 mm ; 直径变化范围为 70～105 mm ; 摘穗辊转速变化范围为 500～1 200 r/ m in; 摘穗辊水平面倾角变化范围为 25°～40°; 摘穗辊螺旋凸棱高度不大于 12 m m; 摘穗辊两轴水平间距调节范围为 75～145 mm; 摘穗辊两轴竖直间距调节范围为 0～40 mm 。
表 3 为摘穗辊间隙对籽粒啃伤影响的部分试验结果。在摘穗辊间隙的单因素试验中, 间隙为30 m m 时比 20 mm 表现稍好, 但差异不显著。随着摘穗辊间隙的增加, 摘穗损失籽粒数呈逐渐减小趋势。辊轴间隙小于 20 mm 时, 辊轴间隙增加对减少籽粒啃伤效果较明显; 辊轴间隙大于 20 m m 时, 增加辊轴间隙对改善果穗啃伤程度并不明显。当辊轴间隙超过
收稿日期: 2006- 10- 25 * 国家“863”高技术研究发展计划资助项目( 项目编号: 2005A A 420250) 、国家杰出青年科学基金资助项目( 项目编号: 50025516) 和吉林
大学“985 工程”资助项目佟金吉林大学地面机械仿生技术教育部重点实验室教授博士生导师, 130025 长春市贺俊林吉林大学地面机械仿生技术教育部重点实验室博士生教授( 山西农业大学) 陈志中国农业机械化科学研究院研究员博士生导师, 100083 北京市梁晓军中国农业机械化科学研究院助理工程师