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小麦联合收割机配套打捆机的优化设计与试验

毋高峰  
【摘要】:与小麦联合收割机的配套打捆机是通过对自走式、牵引式等形式秸秆打捆机进行研究,从秸秆捆状收集与粮食收获同步的角度出发研制的一种新型秸秆打捆机。该打捆机直接侧置配套安装在小麦联合收割机上,与小麦联合收割机组成配套一体机,其动力来自于联合收割机。一体机能满足我国目前以小块农田为主的秸秆快速收获,弥补秸秆收获存在的空缺,有良好的应用前景,为将来联合收割机生产企业进行粮食与秸秆收获一体机的设计研究打下了基础。增加的配套打捆机所耗总功率设定在联合收割机储备功率内。在轻量化设计思路和足够可靠性前提下,本文以尽可能降低配套打捆机功耗、降低对联合收割机偏振的影响,提升机器自身的工作可靠性为目的,主要从整机结构、秸秆喂入、压缩和机架几个关键部件进行研究,优化设计配套打捆机。秸秆喂入是打捆机的第一个动作,对喂入机构的工作原理、工作要求和联合收割机出草口排出秸秆运动特性分析。所设计的喂入机构结构为三排双齿的伸缩拨齿机构,重新确定了运动参数,并配合有上下运行的活塞辅助秸秆喂入。通过使用ADMAS仿真软件对喂入机构拨齿的运动进行仿真,检验了拨齿运行轨迹、速度和动作姿态。新设计喂入机构可以更好的满足工作需求。压缩机构中以降低功耗和活塞往复运动造成的摆振为目的。对压缩机构的运行工况和运行频率进行分析,确定合适的运行频率;对活塞进行结构优化设计,减少了活塞的重量,并增加了活塞运行强度,保证活塞滚轮与导轨的运动接触,减少摩擦。利用ANSYS软件对连杆和曲柄进行应力疲劳分析,分析受力不同点和易疲劳点,为后续优化设计提供依据。对打捆机机架进行模态分析,通过有限元模态分析了机架的基本模态参数,通过后处理的位移云图以及动画的查看和分析模态振型,通过动画从立体上判断在各阶固有频率下振型的形态,分析结构最薄弱的部位和相对振动强度较大的点,为机架优化和强度分析提供依据。通过对配套打捆机的田间性能试验,结果表明:草捆密度、规则草捆率、抗摔率、成捆率和捆绳消耗量等都提高了相关指标,符合国标要求。联合收割机和配套打捆机两者协调性好,在粮食收获的同时实现秸秆的捆状收集,且不会影响联合收割机的收获性能。


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