秸秆打捆机是有一种针对作物秸秆进行捡拾打捆作业的机具,捡拾机构在打捆时要对整株的秸秆进行打碎和捡拾,是打捆作业的第一道程序,具有非常重要的作用,因此对捡拾机构的结构研究和参数分析就具有非常重要的意义。本文在分析现有捡拾机构作业情况后,发现捡拾作业过程中存在捡拾不净、秸秆回落等问题,为解决这些问题,本文通过分析、仿真和田间试验的方法,对捡拾机构进行了优化改进并设计两种新型捡拾粉碎刀。本文对打捆机捡拾机构的刀辊作业幅宽进行研究,分析刀辊对打捆机粉碎和捡拾效果产生的影响,参考原有打捆机的作业幅宽和机具动平衡性能,根据现在玉米秸秆的株长,改进捡拾机构的刀辊幅宽为2.2m,设计刀座呈双螺旋线式排列,并对该排列方式进行了可靠性验证。通过对各种捡拾粉碎刀的优缺点进行分析,针对捡拾过程存在的捡拾不净等问题,提出秸秆捡拾的风送理论,分别设计了叶片型和V型捡拾粉碎刀,并对刀的尺寸结构和理论曲线等进行了分析,验证了V型捡拾粉碎刀斜折角对捡拾性能的影响。由于捡拾机构是对硬质的秸秆进行物理打碎和抛送作业,秸秆会对捡拾粉碎刀产生很大的反作用力并会造成刀片磨损,所以捡拾粉碎刀的加工材料选择具备一定硬度和耐磨性能的65Mn钢。利用EDEM离散元软件对分别安装了Y型、V型和叶片型捡拾粉碎刀的捡拾机构进行秸秆捡拾性能仿真分析,得到了秸秆抛送数量曲线变化图与秸秆抛送速度均值图,通过分析对比仿真得到的数据发现V型捡拾粉碎刀的秸秆捡拾速度和数量大于叶片型和Y型,且叶片型大于Y型,说明具有风送作用的捡拾粉碎刀对秸秆的捡拾效果更好。利用Solidworks Flow Simulation软件对以上3种捡拾粉碎刀进行流体仿真分析,得到捡拾机构旋转过程空气介质的速度变化仿真结果及气压变化,并通过建立切面图得到刀辊旋转产生的空气速度变化图和空气负压变化图,分析发现安装V型捡拾粉碎刀的捡拾机构的空气流速最快、负压最大。综合分析EDEM和Solidworks Flow Simulation的仿真结果:设计的具有风送作用的V型捡拾粉碎刀,对秸秆的捡拾效果最好。通过对V型捡拾粉碎刀进行计算和理论分析发现,斜折角的大小会对V型捡拾粉碎刀的捡拾效果产生较大的影响,所以对斜折角从0°到85°的捡拾粉碎刀进行多次秸秆捡拾数量的仿真,以每5°进行一次仿真,共进行了18次,分析仿真数据柱形图可知当斜折角为37.5°时,V型捡拾粉碎刀的捡拾性能最好。对Y型捡拾粉碎刀和θ=37.5°的V型捡拾粉碎刀进行田间对比试验,通过对成捆长度、秸秆损失率、捆包情况和打捆机油耗等对刀性能好坏的影响因素进行测量分析,得到V型捡拾粉碎刀的成捆距离均值比Y型捡拾粉碎刀缩短了3.7m,V型捡拾粉碎刀的捆包密度比Y型大了6.8kg/m~3,V型捡拾粉碎刀的秸秆损失率比Y型捡拾粉碎刀的秸秆损失率降低了18.5%,V型捡拾粉碎刀的油耗相比Y型捡拾粉碎刀的油耗降低约7.7%,且所得的各个参数数据均满足国家标准,秸秆损失率和油耗的试验数据与仿真分析得到的结论一致,验证了离散元仿真的可靠性,因此θ=37.5°的V型捡拾粉碎刀具有打捆作业可行性和应用推广价值。