仿生玉米掰穗與拉莖裝置的試驗(yàn)分析.pdf

1、玉米是我國第一大糧食作物，同時(shí)玉米也作為化工原料應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域。近年來我國玉米種植面積持續(xù)增長且畝產(chǎn)量也不斷提高，但我國玉米的機(jī)械化收獲水平仍然不高。主要原因是目前玉米摘穗裝置普遍存在著籽粒破損率高、含雜率高和功率消耗大等問題不被農(nóng)民所接受，而這些問題由于現(xiàn)有摘穗裝置工作原理的原因無法從根本解決。本研究采用一種新的思路，模仿人工收獲玉米果穗彎曲折斷的工作方式設(shè)計(jì)了仿生玉米掰穗與拉莖裝置試驗(yàn)臺(tái)，旨在將人工彎曲折斷掰穗方式應(yīng)用于玉米收獲

2、機(jī)械。首先對(duì)玉米植株物理性狀進(jìn)行測量，測試了仿生彎曲折斷掰穗與傳統(tǒng)拉拽摘穗方式玉米果柄斷裂力的大小，驗(yàn)證仿生彎曲折斷掰穗方式功率消耗低的可能性；根據(jù)測量的玉米植株物理性狀確定試驗(yàn)臺(tái)部分參數(shù)，搭建仿生玉米掰穗與拉莖裝置試驗(yàn)臺(tái)，進(jìn)行正交試驗(yàn)分析了掰穗手速度、行進(jìn)速度（即玉米植株喂入速度）、果穗朝向等因素對(duì)純功率消耗及落粒損失率的影響，以期為玉米收獲機(jī)摘穗裝置關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)提供參考。
　　1．對(duì)成熟期品種為登海605的玉米植株的結(jié)穗高度

3、、果穗直徑、株距、株高等物理學(xué)性狀進(jìn)行測量統(tǒng)計(jì)并對(duì)其進(jìn)行拉力試驗(yàn)測量，分別測量動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩種條件下仿生彎曲折斷掰穗方式與傳統(tǒng)拉拽摘穗方式的果柄斷裂力；分析靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種狀態(tài)傳統(tǒng)摘穗和仿生掰穗方式果柄斷裂力之間的關(guān)系。
　　2．根據(jù)統(tǒng)計(jì)的玉米植株物理學(xué)性狀確定掰穗試驗(yàn)臺(tái)參數(shù)，不同品種玉米物理性狀會(huì)有所差異，為了適應(yīng)不同品種玉米摘穗作業(yè)，掰穗試驗(yàn)臺(tái)關(guān)鍵部件參數(shù)設(shè)計(jì)為可調(diào)并根據(jù)前人研究經(jīng)驗(yàn)對(duì)拉莖裝置及撥禾裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)與搭建。
　　

4、3．設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，分別取行進(jìn)速度、掰穗手速度、果穗朝向三個(gè)因素進(jìn)行純功率消耗及落粒損失率的正交試驗(yàn)，在各個(gè)組合情況下落粒損失率均低于國家標(biāo)準(zhǔn)2％，且通過在掰穗手外包裹柔性材料可實(shí)現(xiàn)柔性摘穗，落粒損失為0%；掰穗裝置純功率消耗約為45W，低于摘穗輥式純功率消耗240W，得到純功率消耗的最優(yōu)組合為：行進(jìn)速度0.8m/s、掰穗手速度2.4m/s、果穗與固定板夾角為-90°；考慮高效收獲的情況下，影響功率的各因素水平的較優(yōu)組合為：行進(jìn)速度1.0