花生全喂入收获捡拾台试验研究及机构优化

摘要

捡拾联合收获机作为花生两段收获环节重要的作业机器，对不同土壤，不同种植模式具有良好的适应性。本研究针对我国直立型花生果秧特性，设计了适用于捡拾联合收获机的大幅宽捡拾收获台，并对捡拾联合收获技术存在的漏捡、落果问题，开展了捡拾收获试验技术与机构优化研究。主要的研究内容如下:
　　(1)针对我国直立型花生品种，在了解了主要的参数基础上，对天府9号和泰花3号两种品种的花生在收获期的果秧形态进行了统计分析;对149种花生荚果形态进行统计，为后期收获台关键部件的设计提供了参考数据;对收获期的花生果柄端进行含水率和拉断力实验，确定了最佳捡拾收获时间为晾晒4～6天，水分在20％左右。
　　(2)确定了捡拾收获台的基本结构，主要由捡拾装置、输送搅龙、支撑交接装置、收获台机架、传动系统组成。捡拾装置主要由捡拾弹齿、弹齿转轴、轴头组成，根据花生形态特征，确定了捡拾装置的基本参数，并通过运动学仿真分析，得出六排弹齿的合理性。输送搅龙设计为对称布置形式，主要由搅龙轴头、筒体、螺旋叶片等组成，通过运动学分析，得出螺旋升角满足公式α＜π/2-θf。支撑交接装置主要包括压禾器、滑草板、搅龙底板;压禾器和滑草板主要根据捡拾装置结构参数匹配设计，搅龙底板由左右两部分构成，两板上开有斜向45°的漏土长腰孔;捡拾收获台机架主要是由右框架、左框架、中间连接支撑杆、挂接结构组成;传动系统是由一条独立的链传动系统组成，由动力系统传出的动力先到达搅龙，再由链传动到变速箱到达捡拾装置。
　　(3)以捡拾率、落果率为试验指标，综合选取影响试验指标的因素进行单因素试验，结果表明捡拾弹齿齿尖离地高度、捡拾弹齿齿尖长度、花生果秧铺放形式对捡拾率影响不显著，捡拾弹齿齿尖离地高度、捡拾弹齿齿尖长度、捡拾弹齿齿尖弯曲角度对落果率影响不显著，但在选定的水平内，指标值都较为理想，并对影响显著的前进速度和捡拾装置回转速度进行了曲线回归分析。
　　(4)在单因素试验基础上，以机器前进速度、弹齿回转速度、齿尖弯曲角度为影响因素，以捡拾率和落果率为考察指标，运用Box-Benhnken中心组合试验方法进行了试验研究，建立响应面数学模型，分析了各影响因素对作业质量的影响，对相关参数进行了综合优化。结果表明:各因素对捡拾率影响显著顺序依次为回转速度、前进速度、弯曲角度;对落果率影响显著顺序依次为前进速度、回转速度、弯曲角度;最优参数组合为前进速度为0.8m/s、回转速度5.0rad/s、弯曲角度165o，试验结果为捡拾率99.36％，落果率为0.58％。

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摘要

插图和附表清单

第一章 绪论

1．1 课题来源

1．2 课题研究目的和意义

1．3 国内外研究概括

1．3．1 国外花生收获机研究现状

1．3．2 国内花生收获机研究现状

1．3．3 不同类型联合收获机收获台分析

1．3．4 捡拾装置的研究分析

1．4 主要研究内容和方法

1．4．1 研究内容

1．4．2 研究方法与技术路线

第二章 果秧捡拾特性研究分析

2．1 花生生物物理特性研究

2．1．1 花生生物学特征

2．1．2 田间果秧形态统计分析

2．2 花生收获期力学特性研究

2．2．1 试验对象与设备

2．2．2 花生秸秆和果柄端含水率测定

2．2．3 含水率对果柄端力学性能的影响

2．3 荚果形态统计与分析

2．4 作业质量对捡拾要求分析

2．5 本草小结

第三章 捡拾台结构设计与分析

3．1 捡拾收获台主体方案分析

3．1．1 捡拾收获台设计要求

3．1．2 工艺流程与总体设计

3．2 捡拾装置设计分析

3．2．1 不同类型捡拾装置与特点

3．2．2 方案选定

3．2．3 捡拾装置结构设计

3．2．4 捡拾装置运动学分析

3．3 输送搅龙设计分析

3．3．1 搅龙输送形式的确定

3．3．2 搅龙总体结构配置

3．3．3 花生果秧横向输送运动学分析

3．4 支撑交接装置设计

3．4．1 方案研究分析

3．4．2 关键部件设计

3．5 收获台机架

3．6 传动系统

3．7 收获台虚拟设计

3．8 本章小结

第四章 捡拾台试验研究及主要参数优化

4．1 试验条件与花生植株形态统计

4．2 试验影响因素及指标确定

4．2．1 试验影响因素的确定

4．2．2 试验指标的确定

4．3．1 捡拾弹齿齿尖距地高度对试验指标的影响

4．3．2 捡拾弹齿齿尖长度对试验指标的影响

4．3．3 捡拾弹齿齿尖弯曲角度对试验指标的影响

4．3．4 机器前进速度对试验指标的影响

4．3．5 捡拾装置回转速度对试验指标的影响

4．3．6 花生果秧铺放形式对试验指标的影响

4．4 捡拾装置捡拾性能响应曲面优化试验

4．4．1 试验方案设计

4．4．2 数据统计与处理

4．4．3 试验结果

4．4．4 回归方程建立与方差分析

4．4．5 单因素对试验指标的影响分析

4．4．6 交互因素对指标影响规律分析

4．4．7 模型预测与试验验证

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

研究成果及论文发表情况

作者和导师简介