【摘 要】
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2019年,我国的大豆产量达到了2131.9万吨,作为我国种植规模最大的油料作物,大豆在我国的油粮体系中始终保持着优势地位。四川作为高蛋白大豆品种的优势区域,培育出的大豆品种蛋白含量普遍较高,但是大豆收获作业劳动强度大,机械化水平较低,严重制约着四川大豆产业的发展。本文主要针对大豆专用割台偏少、割台损失率高、振动大的问题,设计研制了一种大豆低损割台。主要研究内容如下:(1)对多种大豆品种进行了生物
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2019年,我国的大豆产量达到了2131.9万吨,作为我国种植规模最大的油料作物,大豆在我国的油粮体系中始终保持着优势地位。四川作为高蛋白大豆品种的优势区域,培育出的大豆品种蛋白含量普遍较高,但是大豆收获作业劳动强度大,机械化水平较低,严重制约着四川大豆产业的发展。本文主要针对大豆专用割台偏少、割台损失率高、振动大的问题,设计研制了一种大豆低损割台。主要研究内容如下:(1)对多种大豆品种进行了生物学特性统计分析,统计结果显示:大豆株高范围为500mm~700mm,底荚高度范围为140mm~310mm,株距范围为60mm~280mm,行距范围为250mm~330mm,分枝数范围为2~10。(2)对大豆低损割台的切割装置、运输装置、动力传动系统等关键零部件进行了计算分析,设计了大豆低损割台的总体结构,利用夹持式齿形带进行拨禾扶禾作业,单动割刀作为往复式切割器。(3)利用ANSYS Workbench19.0软件平台对大豆低损割台进行了静力学分析和模态分析。静力学求解结果显示:割台最大等效应力为55.67MPa,割台局部应变量最大仅为0.00026759mm,位置均出现在割台后部横梁中间区域。模态分析结果显示:割台在4阶以及5阶模态的振动变形较大,此时的割台固有频率分别为37.49Hz和40.571Hz;通过分析知道,发动机、脱粒装置、拨禾带装置以及切割器结构的激振频率没有和割台的固有频率重合,因此,不会使割台产生共振。(4)对大豆秸秆的切割过程进行了有限元仿真分析。分析结果显示,不同的切割器速度对于切割效果有着不同的影响,在一定范围内,割刀速度越高,切割效果就越理想。具体的,当割刀往复运动速度为2.5m/s时,切割器不能完成对大豆茎秆的切割作业;当割刀往复运动速度提高到3m/s时,切割效果有了一定的提升,但是切割效果仍旧不理想;当割刀往复运动速度为3.5m/s时,切割器能一次性完成对大豆茎秆的切割作业。(5)对大豆低损割台的振动特性进行了测试。振动测试结果表明,割台Y和Z方向主导振动,振幅较大的点为切割器右侧以及升运器挂接处横梁处。同时通过模态试验,对割台有限元模态分析进行了验证。(6)以割台损失率和破碎率为目标,对割台进行了响应面试验,探究齿形拨禾带转速、拨禾带高度和拨禾带齿面距离之间的最佳数值组合。试验发现,最佳的数值组合为:拨禾轮转速为124.69r/min、拨禾带高度为500mm、拨禾带齿面距离为58.33mm。以此为条件进行了验证试验,试验结果显示割台的平均损失率为1.63%,平均破碎率为2.27%,完成试验预期目标。
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