橫軸流全喂入聯(lián)合收割機(jī)莖稈切碎裝置研究與設(shè)計(jì).pdf

1、本文針對(duì)秸稈資源的利用優(yōu)勢(shì)和綜合利用狀況，論述了在聯(lián)合收割機(jī)上加裝莖稈切碎裝置的必要性及其重要意義，概述了國(guó)內(nèi)外聯(lián)合收割機(jī)莖稈切碎裝置的研究進(jìn)展和研究與設(shè)計(jì)切碎裝置所面臨的問題及技術(shù)難題，并針對(duì)這些問題和技術(shù)難題開展了橫軸流全喂入聯(lián)合收割機(jī)配套的莖稈切碎裝置的研究與設(shè)計(jì)。
　　本文主要開展的研究工作有:水稻莖稈的力學(xué)性能試驗(yàn)，涉及水稻莖稈的拉伸強(qiáng)度、拉伸彈性模量、剪切模量以及剪切強(qiáng)度的測(cè)試;試驗(yàn)臺(tái)的搭建，主要涉及傳動(dòng)方案、調(diào)速裝置

2、和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng);基于切割理論和切割動(dòng)力學(xué)仿真對(duì)切碎裝置關(guān)鍵部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括碎草刀（設(shè)計(jì)出三種刀具，有直刀、梯形刀和曲線刀）、刀具排列（兩種雙螺旋線排列）和導(dǎo)草部件;田間試驗(yàn)，以碎草功率和合格率為指標(biāo)，含碎草刀軸轉(zhuǎn)速和聯(lián)合收割機(jī)作業(yè)速度/喂入量的單因素試驗(yàn)，及包含刀具類型、作業(yè)速度/喂入量、刀軸轉(zhuǎn)速和刀具排列的四因素三水平的多因素試驗(yàn)。
　　本文得到的主要結(jié)論有:(1)通過莖稈力學(xué)性能測(cè)定，水稻莖稈軸向拉伸強(qiáng)度均值為39.27MP

3、a，軸向拉伸彈性模量均值為1.4GPa，徑/弦向剪切模量均值為50.31MPa，峰值剪切力隨刀片刃角的增加而增大。(2)通過理論分析，包括切割滑草和切割力分析，得出滿足切割滑草條件是莖稈和刀片的摩擦角要小于滑切角，及滑切時(shí)的切割力計(jì)算公式（見表達(dá)式4.22）。(3)通過切割動(dòng)力學(xué)分析，在沖擊式無(wú)支撐條件下發(fā)現(xiàn)峰值切割力隨切割速度增加而增大，在該條件下切割水稻莖稈的有效切割速度建議值40m/s以上，在50m/s高速切割下，在刀片刃角200

4、-500刀片刃角范圍內(nèi)，所得峰值切割力差異不明顯。(4)通過碎草刀軸單因素試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)刀軸轉(zhuǎn)速對(duì)碎草合格率和碎草功率的影響顯著，二者隨刀軸轉(zhuǎn)速的增加而增大，當(dāng)轉(zhuǎn)速≥3000r/min碎草合格率增勢(shì)平緩，而碎草功率隨轉(zhuǎn)速增加增勢(shì)加快;通過作業(yè)速度/喂入量單因素試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在給定的速度范圍內(nèi)作業(yè)速度對(duì)碎草合格率的影響不顯著，而對(duì)碎草功率的影響顯著，二者隨作業(yè)速度/喂入量的增加逐漸增大。(5)以碎草合格率為評(píng)價(jià)指標(biāo)所得的最優(yōu)組合是C3B3D1A2

5、，即刀軸轉(zhuǎn)速3000r/min、作業(yè)速度1.4m/s、雙螺旋900排列、梯形刀;以碎草功率為評(píng)價(jià)指標(biāo)所得的最優(yōu)組合是B1C1A3D2，即作業(yè)速度1.0m/s、刀軸轉(zhuǎn)速2600r/min、曲線刀、雙螺旋600排列。以碎草合格率和功率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過多指標(biāo)回歸評(píng)價(jià)方法，得出以碎草合格率和碎草功率為綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)試驗(yàn)因素影響主次順序是作業(yè)速度＞刀軸轉(zhuǎn)速＞刀具類型＞刀排列，最佳的因素水平組合是B1C1A3D1.即作業(yè)速度1.0m/s、刀軸轉(zhuǎn)速26