中国稻秆年产量超过两亿吨,经加工后可用于畜牧业、工业、新能源等领域。随着人们生活水平的提高,对畜产品的需求量日益增大,将结构疏松、分布分散的稻秆进行打捆作业后作青贮饲料,不仅能减少其收获、储藏、运输过程的成本,而且对减少耕作区环境污染和资源浪费、保护牧区草原、提高畜产品的生产效率具有重要意义。稻秆作青贮饲料的加工工艺中,含水率是一项重要的工艺要求。而国产中小型钢辊式圆捆打捆机对含水率较高、相对湿滑、坚硬的稻秆进行打捆时,容易出现缠辊或堵塞的现象,尤其对完整稻秆的适应性更差。为此本文进行了稻秆的摩擦特性研究、稻秆被导送过程力学分析、导送性能试验台的设计与试验、整机的设计加工与田间验证试验等工作,研制了一种集打捆、喷施液体菌剂为一体的青贮稻秆圆捆打捆机,以期为该机型的应用和优化设计提供新思路,具体内容和结论如下:(1)稻秆摩擦特性研究。以稻秆含水率和不同辊面材料为试验因素进行了双因素试验。针对导送类作业装置常用的材料:普通碳素钢、牛津纺棉帆布、PVC直纹输送胶带,以静摩擦因数为试验指标,采用自制的一种基于斜面仪并配套可视化界面的摩擦因数测试装置,通过对双因素重复试验结果的方差分析后,获得了含水率、材料类型及二者交互作用对稻秆与不同辊面材料间静摩擦因数的影响规律。(2)卷捆机构中导送辊子导送稻秆的过程分析。通过理论分析得到稻秆被导送过程中所受动力与阻力的作用情况;得到堵塞或缠辊问题产生的原因;提出将导送高度作为评价卷捆机构导送性能试验的评价指标;提出通过改变导送辊子表面材料、表面结构、减小导送辊子间隙的方式解决堵塞或缠辊问题的方案。(3)设计并搭建了卷捆机构导送性能试验台,针对影响稻秆导送高度的关键因素实施了单因素试验、正交试验。单因素试验结果证明,与稻秆间摩擦因数越大的材料制成的导送辊子的导送性能越好。利用Design-Expert软件对正交试验结果分析后,获得了各因素对指标影响的贡献率,并分析其影响规律及原因,确定了较优组合方案,即卷捆机构中斜向上方导送稻秆的辊子类型:胶带材料、显棱贴合、间断布置,横向前方、纵向上方导送稻秆的辊子类型:帆布材料、无棱贴合、间断布置;导送辊子转速:210r/min;喂入速度:1.5m/s。(4)对青贮稻秆圆捆打捆机的整机进行改进设计及其关键部件的选型,阐明其工作原理。利用CATIA V5软件虚拟样机技术对整机和关键部件(卷捆机构和液体菌剂喷施装置)进行了三维建模和装配、布局设计。采用ANSYS软件对卷捆机构侧壁和储液箱支撑框架分别进行了模态分析和静力学分析,结果表明:激振源的频率与侧壁固有频率不会发生重合,侧壁不会产生共振现象;经过优化后的储液箱支撑框架在工作过程中所受到的最大应力为82.45MPa,小于其材料的许用应力,强度满足设计要求。(5)对青贮稻秆圆捆打捆机进行田间验证试验。根据相关行业的标准,以完整稻秆和散碎稻秆为试验因素,以草捆形成率、捡拾损失率、成捆损失率、打捆时间为测试指标,进行了田间试验。试验结果表明:本文所设计的青贮稻秆圆捆打捆机,设计符合要求。