橫軸流全喂入聯(lián)合收割機莖稈切碎裝置研究與設計.pdf

1、本文針對秸稈資源的利用優(yōu)勢和綜合利用狀況，論述了在聯(lián)合收割機上加裝莖稈切碎裝置的必要性及其重要意義，概述了國內外聯(lián)合收割機莖稈切碎裝置的研究進展和研究與設計切碎裝置所面臨的問題及技術難題，并針對這些問題和技術難題開展了橫軸流全喂入聯(lián)合收割機配套的莖稈切碎裝置的研究與設計。
　　本文主要開展的研究工作有:水稻莖稈的力學性能試驗，涉及水稻莖稈的拉伸強度、拉伸彈性模量、剪切模量以及剪切強度的測試;試驗臺的搭建，主要涉及傳動方案、調速裝置

2、和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng);基于切割理論和切割動力學仿真對切碎裝置關鍵部件進行設計，包括碎草刀（設計出三種刀具，有直刀、梯形刀和曲線刀）、刀具排列（兩種雙螺旋線排列）和導草部件;田間試驗，以碎草功率和合格率為指標，含碎草刀軸轉速和聯(lián)合收割機作業(yè)速度/喂入量的單因素試驗，及包含刀具類型、作業(yè)速度/喂入量、刀軸轉速和刀具排列的四因素三水平的多因素試驗。
　　本文得到的主要結論有:(1)通過莖稈力學性能測定，水稻莖稈軸向拉伸強度均值為39.27MP

3、a，軸向拉伸彈性模量均值為1.4GPa，徑/弦向剪切模量均值為50.31MPa，峰值剪切力隨刀片刃角的增加而增大。(2)通過理論分析，包括切割滑草和切割力分析，得出滿足切割滑草條件是莖稈和刀片的摩擦角要小于滑切角，及滑切時的切割力計算公式（見表達式4.22）。(3)通過切割動力學分析，在沖擊式無支撐條件下發(fā)現(xiàn)峰值切割力隨切割速度增加而增大，在該條件下切割水稻莖稈的有效切割速度建議值40m/s以上，在50m/s高速切割下，在刀片刃角200

4、-500刀片刃角范圍內，所得峰值切割力差異不明顯。(4)通過碎草刀軸單因素試驗，發(fā)現(xiàn)刀軸轉速對碎草合格率和碎草功率的影響顯著，二者隨刀軸轉速的增加而增大，當轉速≥3000r/min碎草合格率增勢平緩，而碎草功率隨轉速增加增勢加快;通過作業(yè)速度/喂入量單因素試驗，發(fā)現(xiàn)在給定的速度范圍內作業(yè)速度對碎草合格率的影響不顯著，而對碎草功率的影響顯著，二者隨作業(yè)速度/喂入量的增加逐漸增大。(5)以碎草合格率為評價指標所得的最優(yōu)組合是C3B3D1A2

5、，即刀軸轉速3000r/min、作業(yè)速度1.4m/s、雙螺旋900排列、梯形刀;以碎草功率為評價指標所得的最優(yōu)組合是B1C1A3D2，即作業(yè)速度1.0m/s、刀軸轉速2600r/min、曲線刀、雙螺旋600排列。以碎草合格率和功率為評價指標，通過多指標回歸評價方法，得出以碎草合格率和碎草功率為綜合評價指標試驗因素影響主次順序是作業(yè)速度＞刀軸轉速＞刀具類型＞刀排列，最佳的因素水平組合是B1C1A3D1.即作業(yè)速度1.0m/s、刀軸轉速26