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《山东农业大学》 2010年
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玉米收获机主要工作部件试验台的设计与试验

范修文  
【摘要】: 玉米是我国三大粮食作物之一,不论是对于提高粮食综合生产能力、确保粮食安全,还是对于满足日益增长的饲料需求,都具有举足轻重的地位。为了促进农业的现代化,必须实行粮食生产的机械化,尤其应加快实现收获环节的机械化。但我国目前玉米收获机械化程度还不到10%,已成为玉米机械化生产的瓶颈。为此,各级政府和越来越多的农机制造企业正在加大投入,积极开展玉米收获机械技术的研究和新型装备的设计与开发。 为了对玉米机械化收获技术与装备的研发提供技术支持,尤其是为主要工作部件的设计和制造创造良好的室内试验条件,在对国内玉米收获机割台、剥皮装置等关键工作部件的结构、技术参数以及玉米收获机械化工艺进行调查研究的基础上,设计开发了一种新型多功能玉米收获主要工作部件室内试验台,满足了对玉米收获割台和剥皮装置进行室内试验的技术要求。该试验台主要由试验台架和植株喂入装置两部分组成,试验台架可以分别安装玉米割台和剥皮装置,由电动机提供动力,通过改变摘穗辊间隙、转速、高度和倾角等,对玉米收获割台和剥皮装置进行技术考核或试验检测;植株喂入装置可以装夹新鲜玉米植株,在玉米割台固定安装的情况下,实现玉米植株的连续喂入,以模拟玉米田间收获时的作业状况,即玉米种植情况、生长状态以及机组行驶速度等。 试验台架主要由支座、被测部件安装调节机构和动力传动装置等组成。被测部件安装调节装置能够分别安装玉米割台和剥皮装置,提升了试验台架的功能。通过手动液压千斤顶、高度调节丝杠、升降导轨等相互配合,简化了结构、节省了动力,能够根据试验要求实现高度、倾角的快速调节。动力传动装置主要由电动机、变频调速、传动轴、链轮和万向节等组成,采用计算机控制,可在0~1200 r/min之间任意调节,满足玉米割台和剥皮装置各种工况下的要求。为了克服工作环境条件的限制,还设计了可移动式试验台支座,以方便试验台的搬运和管理。 植株喂入装置是专为玉米收获试验设计的,主要由托架、植株夹持机构、动力传动装置等组成。通过人工将玉米植株装夹在夹持板的弹簧夹上,夹持方便、稳定,植株倾角、株距可调,能够模拟田间植株站立姿态。将植株夹持板置入输送横梁上的卡槽内,由输送链带动前移,可实现玉米植株向割台的连续喂入,改变卡槽在横梁上的位置,即改变植株的行距或植株与摘穗辊的相对位置,能够模拟大小行种植和收获时的对行、不对行情况,行距调整范围为300~800 mm。通过变频器调节小电动机转速,可将植株喂入速度控制在0~7 km/h的范围内,以玉米植株主动喂入的方式和速度的变化来模拟收获机田间作业的行驶状态。植株喂入装置的结构简单,节省空间,运行可靠,并且满足试验对株距、姿态、行距、行驶速度以及不对行收获等不同状态和参数的要求。 电器控制与试验测试系统主要由工控机、变频器、扭矩传感器、电抗器、稳压器、有源隔离转换器、控制柜以及组态王监控系统等硬件和软件组成。工控机分别控制两个变频器以实现大、小电动机调速,并实时采集大电动机输出扭矩、摘穗辊或剥皮辊转速以及植株喂入速度等试验数据。选用AKC-205型动态扭矩传感器,具有非接触电源供电与信号输出、无集流环、无电刷、适用于连续、高速、正反双向、动态或静态测量等优点,将其安装在电机主轴和动力输出轴之间,实时检测输出扭矩信号。 在完成试验台的设计、计算、关键零部件强度校核、整体结构优化、样机制造以后,为了检验实验台整体性能和质量,利用玉米收获割台对试验台进行了测试检验,证明试验台在结构和原理上是合理的,各项技术指标均符合设计要求,能够满足玉米收获机主要工作部件试验的需要。 玉米收获主要工作部件室内试验台的研制,为玉米收获机主要工作部件的室内试验提供了有效的技术手段,并能较好地模拟田间作业的实际状态,将会对玉米收获机械化技术的研究、新型装备的设计开发以及高校的教学工作发挥积极作用。
【学位授予单位】:山东农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:S225

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