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本文针对我国马铃薯播种时,由于马铃薯种植过程中地垄容易偏斜、播种机具跑偏等原因造成马铃薯垄长弯曲;收获时由于对垄不准出现机具跑偏造成漏挖、切薯;马铃薯主产区地势复杂、垄高不均匀,当挖掘过浅时易造成漏掘、切薯,当挖掘过深时增加不必要的动力损耗等问题,研究开发马铃薯智能联合收获机,采用仿形传感机构获得真实的地形数据,结合电液控制系统,实现收获机的自动对垄动作,达到马铃薯收获机沿地垄进行收获;研究挖深调控技术,选取数据集成和仿形传感技术,实现挖掘收获机的挖掘调控动作。通过对关键技术的创新,大幅度提高我国马铃薯收获的自动化水平。本文研究工作主要有以下几点:
(1)对国内外马铃薯收获机及关键技术进行了相关调研,针对马铃薯的物理特性,结合我国现有的马铃薯种植模式和农艺要求,采用多方调查,确定了马铃薯联合收获机的整体方案,并进行了相关方案的论证,打破了传统收获机智能化程度低的局面,确定了马铃薯智能联合收获机的总体设计思路和设计方案。
(2)针对马铃薯是土下作物,挖掘铲深入土中承受着大部分阻力,挖掘装置是土壤阻力的直接承载者特性,结合现有的挖掘铲的几种形式,确定了挖掘铲的结构为固定组合平面式;通过对铲面倾角、铲体宽度、铲刃角度以及铲体长度进行了受力分析,确定了铲面倾角、铲体宽度、铲刃角度以及铲体长度的几何参数,通过SOLIDWORKS挖掘铲进行三维建模,运用ANSYS静力学软件进行挖掘铲受力载荷分析,经理论分析与试验仿真结果表明,设计的挖掘铲能满足挖掘铲入土性能要求,符合相关标准。
(3)针对马铃薯收获机跑偏时,限深辊左右两侧的受力大小不一致这一力学特性,设计一种限深辊能够左右两侧摆动,通过检测限深辊左右两侧的金属来检测是否沿垄收获。当检测到未沿垄收获收获时信号传感器就会启动电磁阀控制牵引臂上的液压缸进行收缩达到对垄的目的;针对马铃薯大垄双行农艺要求,借鉴国内成熟的限深调控装置,对限深装置进行了创新性优化改进设计,采用仿形机构,将挖深调控装置与限深装置有机结合起来,当垄面出现高低起伏时,由于限深轮的自重,会沿垄面运动,通过这一特性,将固定式限深装置改为能上下运动的活动式限深轮,通过检测限深装置的感应板的距离来达到挖深调控的目的。
(4)为了验证设计研发的马铃薯联合收获机的作业性能,采用二次旋转组合的试验方法对马铃薯智能联合收获机进行了田间试验,通过分析得到了机组作业速度、挖掘深度和输送分离装置转速对明薯率、伤薯率和含杂率的几何关系。在最优组合参数下进行试验,经最优组合可知:当机组作业速度为1m/s挖掘深度为253mm、输送分离装置转速为217r/min时,整机作业性能达到最优。
(1)对国内外马铃薯收获机及关键技术进行了相关调研,针对马铃薯的物理特性,结合我国现有的马铃薯种植模式和农艺要求,采用多方调查,确定了马铃薯联合收获机的整体方案,并进行了相关方案的论证,打破了传统收获机智能化程度低的局面,确定了马铃薯智能联合收获机的总体设计思路和设计方案。
(2)针对马铃薯是土下作物,挖掘铲深入土中承受着大部分阻力,挖掘装置是土壤阻力的直接承载者特性,结合现有的挖掘铲的几种形式,确定了挖掘铲的结构为固定组合平面式;通过对铲面倾角、铲体宽度、铲刃角度以及铲体长度进行了受力分析,确定了铲面倾角、铲体宽度、铲刃角度以及铲体长度的几何参数,通过SOLIDWORKS挖掘铲进行三维建模,运用ANSYS静力学软件进行挖掘铲受力载荷分析,经理论分析与试验仿真结果表明,设计的挖掘铲能满足挖掘铲入土性能要求,符合相关标准。
(3)针对马铃薯收获机跑偏时,限深辊左右两侧的受力大小不一致这一力学特性,设计一种限深辊能够左右两侧摆动,通过检测限深辊左右两侧的金属来检测是否沿垄收获。当检测到未沿垄收获收获时信号传感器就会启动电磁阀控制牵引臂上的液压缸进行收缩达到对垄的目的;针对马铃薯大垄双行农艺要求,借鉴国内成熟的限深调控装置,对限深装置进行了创新性优化改进设计,采用仿形机构,将挖深调控装置与限深装置有机结合起来,当垄面出现高低起伏时,由于限深轮的自重,会沿垄面运动,通过这一特性,将固定式限深装置改为能上下运动的活动式限深轮,通过检测限深装置的感应板的距离来达到挖深调控的目的。
(4)为了验证设计研发的马铃薯联合收获机的作业性能,采用二次旋转组合的试验方法对马铃薯智能联合收获机进行了田间试验,通过分析得到了机组作业速度、挖掘深度和输送分离装置转速对明薯率、伤薯率和含杂率的几何关系。在最优组合参数下进行试验,经最优组合可知:当机组作业速度为1m/s挖掘深度为253mm、输送分离装置转速为217r/min时,整机作业性能达到最优。