新型玉米摘穗装置的研究

【摘要】玉米摘穗装置是玉米收获机的重要组成部分，现有的玉米摘穗装置的工作原理是依靠摘穗辊对玉米果穗和茎秆的挤压及拉伸作用，所以容易造成玉米穗的啃伤。同时由于摘穗辊对玉米秸秆造成的挤压与破碎严重，不利于玉米秸秆的回收与后续田间作业管理。因此，为了解决上述问题本课题组依据人工掰玉米穗的工作原理，提出了一种弯曲折断式玉米摘穗方法。其关键技术是通过夹持输送装置夹持住玉米秸秆，再由摘穗辊对玉米穗施加侧向推力，使玉米穗相对秸秆产生弯曲实现穗柄的折断。本文根据上述原理，探索一种全新的玉米摘穗装置，并通过试验台的研制检验摘穗效果。首先，确定试验台的传动方案和整体布局，在保证玉米秸秆具有良好的通过性的前提下，试验台还具有以下三种功能：1、能调整摘穗辊与夹持输送装置之间的相对角度；2、用一个变频调速电机改变夹持输送装置的速度；3、可以独自改变左右两个摘穗辊的速度。根据试验要求对试验台的各个关键部件进行了设计计算和动力选择，完成试验台的二维图设计。其次，严格按照二维图设计构建三维零件模型，之后再用三维零件模型图搭建虚拟样机，发现不妥之处，经过综合考虑，立即改正。本文对搭建三维虚拟样机过程中的一些较难的零件建模过程和装配过程进行了介绍，在了解CATIA中常用功能的同时，又能对整个实验台的三维结构有更进一步的认识。之后，对玉米摘穗试验台中的夹持输送装置进行仿真分析。化简CATIA中模型，导入到RECUDYN软件中，在RECURDYN软件中设置实体材料属性、定义运动约束副、添加驱动或载荷，建立仿真样机的动力学条件和环境。然后，通过样机的动力学对比分析，研究模型的运动规律，优化设计参数，为系统工作过程研究奠定基础。最后，根据前面设计与仿真的准备工作，制作出试验台实物。利用该试验台进行了玉米摘穗试验，并做了一组三水平三因素的正交实验，其中因素分别为摘穗辊转速、夹持输送带转速、夹持输送带与摘穗辊之间的夹角。同时考虑摘穗辊转速与夹持输送带转速之间的交互作用。各个因素对应的水平分别是摘穗辊转速为11r/s、13r/s、15r/s，夹持输送带转速为9r/s、11r/s、13r/s，夹角为35°、40°、45°。采用试验优化设计方法对该实验进行优化分析，最后确定最优组合为夹持输送带转速为11r/s，摘穗辊转速为11r/s，夹持输送带与摘穗辊之间的夹角为45°。并用回归计算方法计算出各个因素对试验指标的影响方程，从方程中可以看出夹持输送带和角度对摘穗率的影响均存在二次效应，夹持输送装置与摘穗辊之间的夹角对摘穗率的影响较大。上述的研究工作为新型玉米摘穗装置的研发提供了一定的支撑依据，也为玉米收获技术的发展提供了一定的研究基础，并丰富了玉米收获技术。
【作者】刘宪军；
【导师】张强；
【作者基本信息】吉林大学，农业机械化工程，2014，硕士
【关键词】玉米摘穗；摘穗装置；仿真；夹持输送；弯曲折断；

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