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花生联合收获机关键装置的研究

王东伟  
【摘要】:花生既是一种营养丰富的油料作物和经济作物,在国民经济发展中占有重要的地位和作用。我国是优质花生产和出口基地,但花生生产机械化特别机械收获水平较低,提高花生收获机械化水平,不但可以提高生产效率、降低作业成本,而且通过适时作业、提高质量、减少收获损失,提高花生生产效益、土地产出率和资源利用率,因此,本课题研究具有理论意义和实际应用价值。 论文选题结合国家公益性行业(农业)科研专项“根茎类作物生产机械化关键技术提升与装备优化”(项目编号:201203028)和国家十二五科技支撑计划项目“大型多功能花生、甜菜收获技术和装备研究与示范”(项目编号:2011BAD20B05-07)项目的实施完成。论文研究是在对国内外花生联合收获技术研究及机械装备发展现状调研的基础上,针对花生联合收获机收获过程中的“去土、夹持输送、摘果、输送分离”等环节存在的技术问题,对花生机械收获技术及花生收获机关键机构进行了系统的理论分析与试验研究,对花生收获机的去土机构、夹持输送机构、摘果机构、输送分离机构等关键装置和部件进行了结构优化和参数设计,研制了单浮与双浮动链式夹持输送装置、曲面对辊式摘果机构、全喂入曲面螺旋摘果装置、L型输送清选分离装置等,有效解决了的花生联合收获机械化的关键技术难题,提升了整体的作业效率,降低了收获损失。 主要研究内容及结论如下: (1)研究了土壤条件、果柄强度、适宜期收获等因素对花生机械收获损失的影响,对花生收获机摆拍去土装置的结构原理及运动特性进行了理论分析,构建了摆拍去土机构的运动学和动力学的数学模型,通过田间试验与仿真分析,提出了摆拍去土的技术理论与机构形式,确定了花生摆拍去土机构的结构形式、结构参数及技术应用范围。 (2)研究了花生联合收获机浮动式链夹持输送机构的技术特点、性能参数及花生秧果的运动规律,确定了花生联合收获机链夹持输送机构的技术参数,研制了单浮与双浮动链式夹持输送装置。应用ADAMS仿真软件,进行了花生夹持输送的多体动力学分析,构建了花生夹持输送装置影响作业质量的关键因素与夹持输送机构性能参数之间的数学模型,分析了诸因素交互作用对夹持输送指标的影响。 (3)研究了曲面对辊式花生摘果和全喂入曲面螺旋花生摘果机理,借助于Proe的优化设计和ANSYS的有限元分析理论和方法,对曲面对辊式花生摘果装置进行了结构参数与运动参数的优化;基于ADAMS软件完成了花生植株夹持摘果的虚拟分析,研制开发了全喂入曲面螺旋花生摘果装置,并应用ANSYS等软件得到了该装置结构参数与运动参数的最优组合。 (4)研究了L型链式分离输送技术,研制出L型链式分离输送装置,通过L型链式分离输送试验平台,确定了该结构结构和运动参数与性能指标的关系,应用ADAMS分析了花生单荚、多荚、群荚与该装置的相互作用机理,得到了各载荷的变化规律及频谱以及碰撞去土输送分析规律。


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