大豆收獲機低損傷脫粒機構(gòu)設(shè)計與試驗.pdf

1、大豆收獲作業(yè)是大豆生產(chǎn)過程關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，目前我國大部分地區(qū)都實現(xiàn)了機械化收獲大豆，但大豆機收破損問題較為嚴重。加大對大豆機收破損機理的研究，設(shè)計出適合大豆收獲的收割機，降低大豆機收的破損率，對推動我國大豆產(chǎn)業(yè)有重要意義。本文針對大豆機收破損問題，對大豆本身的物理特性以及大豆機收過程中引起破損的主要原因開展了研究。掌握了大豆的物理特性，建立了脫粒系統(tǒng)仿真模型，設(shè)計出了破損率滿足作業(yè)質(zhì)量評價標準的大豆聯(lián)合收割機脫粒機構(gòu)。
　　本文主要

2、研究內(nèi)容有:(1)對大豆的物理特性進行研究。收集了黃淮海地區(qū)五個大豆品種的完整植株，利用萬能材料試驗機對這五個品種的大豆、豆莢以及莖稈的物理特性進行了對比試驗研究。對大豆、豆莢三個受力方向進行了壓縮試驗;對莖稈進行了彎曲試驗和剪切試驗。(2)對大豆機收全過程分析后找出影響破損最大的是脫粒過程，并從大豆的物理特性出發(fā)對稻麥聯(lián)合收獲機脫粒裝置中的關(guān)鍵部件進行了重新設(shè)計:包括對滾筒釘齒的設(shè)計、對滾筒輻盤的設(shè)計、對凹板篩的設(shè)計、對影響滾筒轉(zhuǎn)速的

3、滾筒鏈輪的設(shè)計。(3)利用EDEM建立脫粒系統(tǒng)仿真模型，包括大豆顆粒的建模、莖稈的建模、脫粒機構(gòu)的建模、顆粒工廠的建模等。并利用仿真模型進行了單因素四水平模擬仿真試驗，初步研究了滾筒轉(zhuǎn)速、釘齒角度、脫粒間隙對破損率的影響規(guī)律。(4)根據(jù)仿真分析結(jié)果縮小設(shè)計方案的范圍，重新確定設(shè)計方案，并試制樣機進行三因素三水平中心組合田間試驗，處理分析田間試驗結(jié)果，找出最優(yōu)參數(shù)組合，并把田間試驗得到的影響規(guī)律與仿真試驗做對比分析。
　　本文主要研

4、究成果有:(1)得到了大豆和豆莢三個受力方向的最大承受載荷，以及它們在三個受力方向承受最大壓縮力時的破損形式;得到了大豆莖稈的最大彎曲力、剪切力、彈性模量等數(shù)據(jù)以及它們隨莖稈高度變化的規(guī)律。試驗樣品包括黃淮海地區(qū)五個大豆品種，代表性較強。為進一步研究大豆、豆莢及莖稈與收割機各部件之間的作用力提供了理論參考依據(jù)，為模擬仿真試驗提供了各物料的力學(xué)參數(shù)依據(jù)。(2)建立了脫粒系統(tǒng)仿真模型。經(jīng)田間試驗證明，該模型在分析滾筒轉(zhuǎn)速和釘齒角度對破損率的

5、影響時可靠性較高，在分析脫粒間隙對破損率的影響時有一定缺陷，且該缺陷主要是因為大豆豆莢建模的問題。在今后的研究中，完成大豆豆莢的建模后仿真可靠性會進一步提高。對該模型中的顆粒模型、機構(gòu)模型、材料屬性等做合理改動后，可用于小麥、水稻等作物的脫粒系統(tǒng)研究。(3)完成了破損率滿足作業(yè)質(zhì)量評價標準的大豆收割機的改進設(shè)計。經(jīng)田間試驗證明，當(dāng)滾筒轉(zhuǎn)速354 r/min、釘齒角度16°、脫粒間隙32mm、凹版篩孔間隙為15mm時，破損率為4.04％、