机械设计及理论论文其它资料

1、分类号： 学 号：JS2006007密 级： 中国农业机械化科学研究院 学位论文 纵向双轴流脱粒装置的优化设计Optimum Designing of Threshing Unit for Axial Flow Combine Harvester 研 究 生： 郭 健 指 导 教 师： 韩增德 研究员 合 作 指 导 教 师： 甘邦兴 研究员 申 请 学 位 门 类 级 别： 工学硕士 专 业 名 称： 机械设计及理论 研 究 方 向： 农业机械设计及理论 2009 年 6 月中国农业机械化科学研究院硕士学位论文 独创性声明、关于学位论文使用授权的说明 独 创 性 声 明 本人声明所呈交的论文

2、是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果。 学位论文作者签名： 年 月 日 关于学位论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解中国农业机械化科学研究院有关保留、使用学位论文的规定，即：有权保留并向国家有关部门或机构送交论文复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人同意中国农业机械化科学研究院可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 （保密学位论文在解密后适用本授权说明） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 年 月 日 年 月

3、 日 I中国农业机械化科学研究院硕士学位论文 Abstract 摘 要 本论文结合国家科技部院所资金项目“纵向双轴流稻麦联合收割机”课题，以完善稻麦联合收割机的性能和解决农民实际需要为目的，研究开发了纵向双轴流稻麦联合收割机的脱粒装置。通过对其结构参数和运动参数的理论研究和室内台架正交试验，分析各个参数对作业性能的影响，确定出最优方案。 通过以上理论研究与试验分析，得出以下主要结论和建议： （1）脱粒装置的最优方案为 A2B1C2 ，即：滚筒头为齿板式、凹板喂入段为无孔底板和无孔导向器组合式、滚筒转速为 700r/min。滚筒头的结构形式是影响脱粒装置工作性能的主要因素。齿板式滚筒头是一种全新

4、的脱粒工作部件，为国内外首创，制造加工成本较低、装机方便、脱粒性能较好。 （2）滚筒喂入头结构是影响夹带籽粒损失率的主要因素。采用杆齿式和齿板式滚筒头时，夹带籽粒损失率较低；采用螺旋式滚筒头时，夹带籽粒损失率相对高一些。但是杆齿式滚筒头导送性能较差，不宜用于纵向轴流脱粒。 （3）滚筒转速是影响籽粒破碎率的主要因素。滚筒转速为 700r/min 时，籽粒破碎率较低，随着转速提高，破碎率随之升高。本试验的最佳转速为 700r/min，为转速水平中的最低水平，所以可以在以后的试验中继续降低滚筒转速，获取最佳转速值。 （4）凹板喂入段的导向器采用无孔结构的作业性能要优于有孔结构。 （5）滚筒喂入头是影

5、响籽粒轴向分布的主要因素，采用齿板式滚筒头时，滚筒前端籽粒分离量较大，脱粒曲线较好。关键词：纵向轴流联合收割机，脱粒，滚筒喂入头，凹板喂入段，正交试验 II中国农业机械化科学研究院硕士学位论文 Abstract Abstract Threshing unit were researed and developed in order to improve axial flow combine harvestersperformance and satisfy farmers requirements. The work was funded by National Ministry of Sci

6、enceand Technology. The best plan was confirmed by researching the theory of structure and motionparameters about threshing unit orthogonal test and analyzing these parameters effects on combineharvesters performance. Main conclusions and suggestions are as following: 1 The best plan of the threshin

7、g unit is: the type of infeed impeller for threshing rotor is type bthe type of feeding part for concave is type a the velocity of threshing rotor is 700 r/min. The mostimportant factor to the threshing unit is the type of infeed impeller for threshing rotor. Thesawtooth-impeller is a an important t

8、echnical innovation in threshing unit at home and abroad. And thecost for its manufacture is lower than other the assemblage faciler too. The most important point is thatthe threshing performance is very excellent。 2The structure of infeed impeller is the most important factor to entrainment loss ra

9、te of grain.Entrainment loss rate of grain is lower when using staff -tooth impeller or sawtooth-impeller. But thestaff -tooth impeller lack for the capability to make the grain flow so its not fit for axial flow combineharvester. 3The most important factor to the seed broken rate is the velocity of

10、 threshing rotor. The seedbroken rate is lower when the of threshing rotor is 700 r/min. And it will rises while the velocity ofthreshing rotor being increased. the optimal velocity is 700 r/min which is the lowest velocity in thisorthogonal test. So we can get optimal plan by slowering the velocity

11、 of threshing rotor. 4 The Oriented part for Concave is worse when making holes on it. 5 The type of infeed impeller for threshing rotor is the most important factor to grain distribution.And its better to choose sawtooth-impeller to improve grain distribution.Key Words: axial flow combine harvester

12、 threshing infeed impeller feeding part forconcave orthogonal experiment III中国农业机械化科学研究院硕士学位论文 目录 目 录第一章 绪论 . 1 1.1 我国收获机械化概述 . 1 1.2 课题研究的意义与目的 . 2 1.3 国内外纵轴流脱粒装置的研究现状 . 3 1.4 研究内容及技术路线 . 9 1.5 小结 . 10第二章 纵轴流脱粒装置关键部件 . 12 2.1 纵轴流脱粒装置构造 . 12 2.2 纵轴流脱粒滚筒 . 13 2.2.1 纵轴流脱粒滚筒主体. 14 2.2.2 纵轴流脱粒滚筒喂入头. 14

13、2.3 凹板 . 15 2.3.1 栅格筛体. 16 2.3.2 凹板喂入段. 16 2.4 滚筒盖 . 17 2.5 滚筒喂入头工作机理研究 . 18 2.6 滚筒转速 . 19 2.5 小结 . 19第三章 试验设计与试验 . 20 3.1 试验目的与试验方法 . 20 3.2 试验指标与测定方法 . 20 3.3 试验因素与水平 . 21 3.4 正交试验表的选用 . 23 3.5 编制试验方案 . 23 3.6 试验数据实测及记录 . 24 3.7 小结 . 27第四章 试验数据分析与验证试验 . 28 4.1 正交试验数据分析方法 . 28 4.2 试验数据分析 . 30 4.3 多

14、指标正交试验的综合评价 . 37 4.4 脱出籽粒沿轴向分布规律的试验数据分析 . 40 4.5 综合评价 . 45 4.5 小结 . 45第五章 结论与建议 . 46 5.1 结论 . 46 5.2 建议 . 46参考文献 . 47致 谢 . 49个人简介 . 50 IV中国农业机械化科学研究院硕士学位论文 第 1 章 绪论 第 1 章 绪论1.1 我国收获机械化概述 目前，我国粮食产量居于世界首位，相对于发达国家，收获机械化水平不高。水稻、小麦和玉米作为我国的三大粮食作物，收获机械化发展程度差异很大。 2 水稻是我国主要粮食作物之一，在我国种植历史悠久，种植面积约 3000 万 hm ，占

15、粮食种植面积的 30，年产稻米 1.85 亿吨，占我国粮食产量的 40，占世界水稻产量的 1/3，居世界第一 1 ，占全国种植面积的 80以上 。位。其主要种植区域分布在南方十五省市区（如图 1-1 所示） 图 1-1 中国水稻产区分布略图 图 1-2 中国小麦产区分布略图 Fig.1-1 Rice area in China Fig.1-2 Wheat area in China 水稻收获作业用工量多，季节性强，劳动强度大，特别是南方水田收获更加困难。目前国内推广使用的水稻联合收割机按喂入方式分主要有全喂入式和半喂入式水稻联合收割机两种。全喂入水稻联合收割机，主要采用卧式割台、横置轴流滚筒、

16、振动筛加风扇的清选部件、多级变速箱行走底盘，结构简单、价格低，是目前水稻收获的主力机型，存在的主要问题是效率低、湿脱分离性能差、夹带损失大，对单季稻或高秆高产稻适应性较差。半喂入水稻联合收割机，采用平面回转式扶禾器割台、夹持输送、穗头脱粒，并有杂余复脱功能，是目前收获水稻的理想机型，但由于结构复杂、制造精度要求高、价格较贵，收获小麦时的经济性不理想，销量不足全喂入机型 2的三分之一。2008 年，水稻机收率仅为 40左右，水稻收获机械化发展缓慢，远远落后于小麦 。 ，是 小麦是温带性旱地作物，品种较多、耐旱、适应性强，种植范围较广（如图 1-2 所示） 2我国仅次于水稻的第二大粮食作物。种植面

17、积约 2200 万 hm ，年产小麦 1 亿吨，占世界小麦产量的 1/6，居世界第二位。国内小麦收割机基本都是全喂入式，轮式底盘，其它（他）结构配置与全喂入水稻机类似。近年来，我国小麦收获机械化发展较快，联合收割机保有量急剧上升，目前市场需求已趋于饱和。除山区、丘陵等不适于联合收割机作业的地区和经济落后地区外，全国小麦已基本实现机械化收获。统计显示，2008 年全国机收小麦达 82.3。 玉米属高产作物，经济价值较高，是我国最主要的杂粮，在粮食作物中仅次于水稻、小麦， 1中国农业机械化科学研究院硕士学位论文 第 1 章 绪论居第三位。全国玉米种植面积 2697 万公顷，年产量约 1.44 亿吨

18、，产量仅次于美国，居世界第二位。玉米对自然条件要求不严格，在我国分布很广，各地都有分布，其中以吉林、山东、河北、辽宁、四川产量最多。由于我国绝大部分地区种植方式为一年两季种植，玉米收获时的籽粒含水率一般在 2535，甚至更高，不能直接脱粒收获，所以一般采取一次完成摘穗剥皮秸秆处理的收获方法。我国玉米收获机主要采用板式或辊式摘穗收获台、排杂剥皮装置、秸秆处理装置，价格较高，对玉米品种、种?残芯唷适视越喜睿也荒苡氲韭笫崭罨稀虼耍?3玉米收获机发展较慢，2006 年全国玉米机收率仅为 5 。1.2 课题研究的意义与目的1.2.1 课题研究的意义 1 水稻和小麦是我国的主要粮食作物，在粮食生产中占有举

19、足轻重的地位 。目前，小麦的机械化收获达到82以上，而水稻机械化收获仅为40左右，机械化水平在三大粮食生产中处于中下 4等 。 随着农村城市化进程的加快，越来越多的耕地被占用，一些农学家为了解决我国粮食问题正在研究高产水稻、小麦、玉米等粮食作物，在收获这些高产作物时现有推广的联合收获机已不适应，秆青叶茂的作物在大流量的条件下分离更加困难。发展经济适用的收获机械，不仅是双季稻地区，也是稻麦轮作区收获作业的迫切需要。因此，有必要对联合收获机的脱粒分离装置进行探 5讨和研究 。 6 近年来，欧美发达国家较先进的联合收割机普遍采用纵轴流脱粒 ，配有多种割台，扩大了使用范围，提高了机器利用率，降低了使用

20、成本。 纵轴流脱粒装置的工作原理是，作物由一端沿滚筒轴向喂入，在滚筒和顶盖上导板的作用下沿轴向做螺旋运动，同时受到反复冲击和搓擦进行脱粒。谷粒、颖壳和碎草等通过凹板筛孔分离， 7茎秆则由另一端沿滚筒轴向排出 。其特点如下： （1）脱粒时间长、作用柔和、脱粒能力强且谷粒损伤小，故对难脱的和易破碎的多种作物均有较好的适应性。 （2）利用离心力分离谷物，可省去分离机构，分离彻底，一定程度上能简化机构，缩小尺寸。 （3）由于反复脱粒，茎叶破碎严重，尤其谷物干燥时脱粒的含杂率高达3040或更多，加大了清选装置的负荷。 （4）功耗比传统式脱粒装置有明显增加。 （5）谷物茎秆较长或较潮湿时，易把茎秆搓成辫子

21、，功率耗用猛增，甚至造成滚筒堵塞。 尽管轴流脱粒有一定弊端，但轴流脱粒装置对作物和地理环境的适应性强，能完成多种作物 8的收获 。因此， 图 目前比较先进的联合收割机均采用此脱粒方式。 1-3 为 CASE Axial-Flow 8010型纵轴流联合收割机的脱粒滚筒，可收获小麦、大豆、水稻、油菜籽、葵花籽、玉米等多种作物，对于不同作物，只需更换割台和凹板筛即可。 2中国农业机械化科学研究院硕士学位论文 第 1 章 绪论 纵轴流式多功能谷物联合收割机（即通用主机配有不同作物的割台）可一机多用，具有高效率、高清洁度、高可靠性、高经济性的特点，能满足我国大部分粮食产区的使用要求，将成为我国联合收割机的发展方向。它的推广使用将有利于种植结构调整和农业可持续发展，促进农村规模经济、农业社会化服务体系发展。另外，纵轴流式多功能谷物联合收割机涉及机械、电子、液压等行业，市场容量大，带动相关行业的发展作用明显，推动我国联合收获机械行业的科技进步和技术水平的提高，提升产业竞争力，促进地区经济发展，增加制造业、服务业就业岗位。在满足农作物机械收获的要求的前提下，使用纵轴流式多功能谷物联合收割机可减少联合收割机的绝对数量，减少联合收割机制造业整体的钢材使用量，有利于（有利于是否改为符合）我国节约型社会的建设要求。因此，研究纵轴流联合收割机十分必要，且意义重大。 图 1-3 CASE Axial-Fl