弯齿螺杆滚筒式轴流花生摘果装置试验研究
弯齿螺杆滚筒式轴流花生摘果装置试验研究
【摘要】： 花生是世界更是我国的重要油料作物。我国2016年花生种植面积为4.75×106hm2,位居世界第二;产量为1.7×l06t,位居世界第一。我国虽然是花生生产大国,但2015年花生收获机械化水平仅为30.02%,远落后于美国,主要靠人工和小型机械分段收获,作业效率低、人工成本高,特别花生摘果环节造成的花生荚果损失和损伤严重。本文结合国家自然科学基金项目“全喂入花生摘果动态损伤机理与低损伤摘果机构研究”(51575367)和高等学校博士学科点专项科研基金资助项目“花生捡拾摘果联合收获机核心机构工作机理与关键技术”(项目编号:20122103110009)的实施,针对目前花生摘果装置及摘果机存在的问题,以两段收获的捡拾收获机摘果装置为对象,在现有花生摘果装置结构原理分析、花生摘果特性研究基础上,进行了弯齿螺杆滚筒轴流式摘果装置设计与试验研究。论文主要研究内容和结论如下:(1)弯齿螺杆轴流式花生摘果装置方案的确定。对国内外花生收获机械、特别是摘果装置技术发展概况、特点和主要收获机械的结构原理等进行了深入的综述,在此基础上确定了弯齿螺杆轴流式花生摘果装置方案。(2)典型品种花生生物、物理机械特性研究。进行了 3个主栽品种花生收获期植株特征和果柄性质等测试,获得了其分布规律;研究了花生果柄及其与茎秆、荚果连接点的抗拉强度及其影响因素,分析了花生秸秆抗拉、抗剪强度与含水率之间的关系;研究了花生摘果后的摘出物各成分的空气动力特性及其规律;研究了花生植株与不同材料表面的摩擦特性等,为花生摘果装置的设计提供了理论基础。(3)弯齿螺杆摘果装置关键部件结构与参数设计。进行了摘果滚筒、凹版筛、气力清选、振动筛清选装置和传动系统设计,设计了螺杆和弯齿的倾斜角度、结构、排列和数量,确定了摘果滚筒的总体长度、直径和工作转速;确定了凹板筛结构型式、筛孔尺寸和筛孔分布方式等;在花生摘出物漂浮速度测试基础上,确定了气力和振动筛清选装置结构参数。(4)摘果滚筒结构与参数试验。通过摘果滚筒单一性能试验和试验数据分析,进行了摘果性能优化求解,从而确定了弯齿与滚筒母线的夹角、弯齿弯曲角和螺杆与滚筒母线夹角的最优值。(5)摘果过程的花生植株运动仿真分析。利用ADAMS软件模拟了花生植株在摘果滚筒中的运动和受冲击规律,得到了花生植株在摘果滚筒中的运动和受冲击图谱,仿真结果表明在螺杆和弯齿共同作用下花生植株按螺旋方式前进且所受冲击力较小。(6)轴流式全喂入摘果性能试验。就对花生摘果有影响的花生品种、摘果间隙、喂入量和滚筒转速等因素进行了单因素试验,得到了各因素对摘果效果的影响规律;以摘净率和破碎率为试验指标,用三因素二次回归正交旋转组合设计处理获取的数据,对结果进行优化和验证,得到摘果间隙、喂入量和滚筒转速的最佳参数组合,并进行了验证试验,试验结果优于相关行业标准。
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
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