青稞茎秆力学特性及收获割台设计研究

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青稞别名叫做裸大麦,有些地方称米大麦和元麦,种植地区主要位于我国西藏、青海、四川、甘肃等地[1]。在我国主粮作物由于种植范围广、面积大、市场经济好,因此,机械化程度已经相对较成熟。青稞由于种植面积小,种植地分散以及作物本身的生长特性制约了青稞收获机具的研发与推广[2]。我国现阶段的青稞机械化收获正处于起步阶段,市场上几乎见不到专门针对青稞收获的机械设备,目前主要还是以人工收收获为主[3]。针对目前谷物联合收获机作业时,秸秆和穗头均是全部喂入脱粒滚筒进行脱粒、无法从根本上使青稞的茎穗分离,极易造成麦芒卡在牲畜喉咙中形成炎症从而对牲畜造成伤害的问题。本研究所设计的双层割台,能够有效地实现茎穗分流的同时,增加牧区饲草来源,彻底解决采用机械化收获青稞时茎穗不能分离的问题。结合现有的谷物联合收获机,对其割台进行改进设计,本课题具体的研究内容包括以下几个方面:(1)为了减轻脱粒压力、改善现有稻麦联合收获机收获青稞时麦芒与茎秆的分离效果,针对收获期的青稞茎秆进行力学剪切试验,对影响青稞收获的主要因素进行了分析与讨论,得到了影响青稞茎秆切割的主要因素,可为后续设计青稞联合收获机的切割机构提供可靠的理论参考。(2)设计了一种穗茎分流收获割台,只收集青稞麦穗部分进入脱粒滚筒脱粒。该收获割台采用双层设计,上层割台收获青稞麦穗部分,下层割台收割青稞茎秆部分。上层割台在拨禾轮、往复式切割器的共同作用下将待收获的青稞麦穗进行切割、收集,并由上层割台中的螺旋输送器(横向输送搅龙),完成脱粒前的准备工作;为了实现青稞茎秆的后续收集作业,下层割台设计为一组立式圆盘割刀,在圆盘割刀的高速旋转下将青稞茎秆从根部切断,进而由立式滚筒上的拨齿将其拨至割台中间位置,并由设置在下层割台后方的压扁辊进行压实,作业机组完成作业后将青稞茎秆在地头成条集中铺放。(3)为了实现双层收获割台的正常工作,降低青稞穗茎分流联合收获作业机正常使用时的共振,对所设计的双层割台机架进行模态分析,使双层割台机架固有频率避开外部激振频率范围。并采用有限元与ANSYS Workbench方法对机架进行结构优化与试验,可以在收获机工作时有效避免共振的产生,为降低联合收获机割台振动提供设计依据。
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