棉秆起拔机关键部件设计与试验研究

【摘要】棉花秸秆作为棉花产业的副产品,是一种重要的可再生生物质能源原料。但由于棉秆主茎粗细不一致,枝权较多,人工收获劳动强度大；且常以焚烧、掩埋等方式对棉花秸秆进行处理,不仅污染环境,也造成了极大的资源浪费。因此,开展棉秆机械收获技术研究已成为近年来棉花生产全程机械化技术研究重点之一。本文基于上述研究背景,对链齿式棉秆起拔机的关键技术参数及性能进行了试验研究,主要获得如下成果：1)基于LabVIEW虚拟仪器技术,以土壤干基含水率、棉秆根部直径、起拔角度、起拔线速度为影响因素对棉秆的田间起拔阻力进行了试验研究,获取了上述各因素与棉秆起拔力间的影响规律。试验结果表明：土壤干基含水率对棉秆起拔力存在影响；棉秆起拔力随棉秆根部直径增大而增大。同时对起拔角度和起拔线速度的回归分析显示：起拔角度对棉秆起拔力存在显著影响；起拔线速度对棉秆起拔力的影响受土壤条件差异影响,在土壤干基含水率较低(坚实度高)时,起拔线速度对起拔力影响显著；试验条件下最优起拔角度为30°,最优起拔线速度为6.28mm/S2)通过对收获期棉花秸秆的形态进行研究,并结合已有起拔阻力测试结果,建立了棉秆形态三维模型,为起拔机结构设计提供参考依据。3)以已有研究为基础,改进设计了一种新型的链齿式棉秆起拔机构,利用AutoCAD、UG等软件完成了该机构整机的二维、三维图纸的绘制。利用ADAMS软件对机构动力系统配置进行了仿真计算,确定了该机构的动力提供方式与匹配值,并依托仿真结果选定了液压系统中各液压元件的型号参数。4)为降低田间起拔棉秆试验的不稳定性,以约翰迪尔28马力拖拉机作为试验底盘,将该起拔机构以前端挂接的方式与拖拉机相连,对整机进行了棉秆田间起拔功能验证试验,并以拔净率、拔断率、漏拔率作为评价指标,对机构碎土装置、不同土壤干基含水率分别进行单因素试验。试验研究表明：该机构能够实现对不同直径、不同倒伏状态棉秆的夹持起拔功能；圆盘式碎土装置在导向、碎土、起拔减阻方面对棉秆起拔均有更好的影响；不同土壤干基含水率对棉秆起拔有显著影响,随着土壤干基含水率的增大,棉秆起拔拔净率呈上升趋势,漏拔率、拔断率总体呈下降趋势。提示在棉秆起拔机械进行设计时应考虑土壤情况,选取合适的收获时间,有利于降低功耗,提高收获效率。5)基于田间试验中机构未能较好铺放棉秆的问题,以起拔高度、种植间距,台车前行速度为影响因素,对该棉秆起拔机构进行结构优化并开展室内土槽试验研究。试验结果表明：同种起拔高度、种植间距,不同台车前行速度条件下,速度越小,铺放形式越能满足设计要求；同种台车前行速度、种植间距,不同的起拔高度条件下,起拔高度越低,铺放形式越能满足设计要求。试验条件下,当台车前进速度0.1m/s、起拔高度5cm和种植间距60cm时,棉秆以“→,,的形式铺放概率最高。
【作者】李怡；
【导师】张国忠；
【作者基本信息】华中农业大学，农业机械化工程，2014，硕士
【关键词】棉秆；LabVIEW；起拔力；起拔机构；链齿；虚拟仿真；

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