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《吉林大学》 2007年
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低损伤玉米摘穗部件表面仿生技术和不分行喂入机构仿真

贺俊林  
【摘要】: 不分行技术和低损伤摘穗技术是玉米收获机械化的关键技术。长期以来,不分行收获问题一直被视为玉米收获机发展的瓶颈,相当一部分人员呼吁统一玉米种植行距,要求种植农艺适应收获工艺。由于各地种植模式差异较大,而且玉米收获的时间性不像小麦那么紧迫,所以这一要求一直未能被接受,我国玉米收获机械化水平在2002年仅为1.73%,到2005年也只有3.12%。同时,玉米机械化收获中的基础理论工作也没有得到足够的重视。 本研究工作在国家杰出青年科学基金项目“土壤机具系统摩擦学表面仿生研究”(50025516)、国家高技术研究发展计划(863计划)“不分行玉米收获机技术与装备”(2005AA420250)及其子课题“玉米联合收获机低损伤摘穗机构仿生表面技术”资助下,基于工程仿生基本原理和机械系统仿真方法,对玉米机械化收获中诸如不分行(不对行)收获技术和减轻机收损伤等关键性难点技术进行了系统的研究。分析了玉米收获机摘穗辊辊型、作业速度、摘穗辊转速和割台水平倾角四种因素对卧辊式摘穗机构性能的影响。探索玉米茎秆进入摘穗机构的姿态对摘穗机构性能的影响,通过仿真模拟确定保持玉米茎秆直立姿态的工作参数组合。应用机械系统动力学仿真软件MSC.ADAMS对玉米不分行(不对行)收获作业中分禾机理及其影响参数进行研究,以保持茎秆直立姿态为优化目标,分别探索了具有扶禾杆的链式分禾机构和具有指形拨禾轮的无链分禾机构之较优结构参数和工作参数。对适收期玉米植株的力学性能进行了研究,探讨了含水率和植株结穗高度对机械化收获的影响。依据工程仿生学原理,构思了旨在通过增大摘穗辊与玉米茎秆之间当量摩擦系数而增强攫取能力的具有表面凸起和凹坑的仿生几何结构表面的几种摘穗辊结构,并进行了田间考察试验。研制开发了卧辊式摘穗辊多因素试验台,并进行室内试验进一步考察玉米摘穗各因素对摘穗性能之影响,验证了新型具有仿生几何结构表面结构摘穗辊的实际效果。 上述研究工作及其所取得的研究成果,对于玉米收获机械化技术基础性研究工作具有重要意义,对于仿生摩擦学研究是一项有意义的探索。
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