玉米收獲機(jī)械綜合試驗(yàn)臺(tái)的研究

張亮　劉文亮　王瑛彤

摘 要：玉米收獲是一項(xiàng)季節(jié)性很強(qiáng)的工作，收獲期短，并且容易受到場(chǎng)地、氣候、機(jī)械可靠性等外部因素的影響。在室內(nèi)進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)，具有試驗(yàn)條件可控、數(shù)據(jù)可比性強(qiáng)、測(cè)試方法多樣、部件的結(jié)構(gòu)和參數(shù)易于改變的特點(diǎn)，特別是可以延長(zhǎng)試驗(yàn)時(shí)間，縮短研究周期。

關(guān)鍵詞：玉米收獲；試驗(yàn)臺(tái)；臺(tái)架；試驗(yàn)時(shí)間

中圖分類號(hào)：S225.5+1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20171032029

引言

建設(shè)完成雙行玉米收獲機(jī)械綜合試驗(yàn)臺(tái)，較好地模擬田間作業(yè)的實(shí)際狀態(tài)，為玉米機(jī)械化收獲技術(shù)的研究、新型收獲裝備與部件的設(shè)計(jì)開發(fā)提供有效的室內(nèi)試驗(yàn)條件，并在相關(guān)行業(yè)人才培養(yǎng)中發(fā)揮積極作用。

1 試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)

試驗(yàn)臺(tái)主要由基礎(chǔ)、植株固定裝置，行走底盤、工作部件、液壓系統(tǒng)、供電和測(cè)控系統(tǒng)等組成。

1.1 試驗(yàn)臺(tái)基礎(chǔ)

基礎(chǔ)由2條水泥臺(tái)構(gòu)成，水泥臺(tái)長(zhǎng)46m、寬0.5m、高0.2m；2臺(tái)外側(cè)寬2.4m，內(nèi)側(cè)距離1.4m，2水泥臺(tái)中心距南墻軸線4.0m，西端距西墻5.5m，臺(tái)上鋪22輕軌，軌道長(zhǎng)45m，2條軌道中心距1.8m。軌道用膨脹螺栓固定；水泥臺(tái)中段內(nèi)側(cè)上部各預(yù)埋8mm 厚80×80鋼板15塊，鋼板間距1.8m。

1.2 植株固定裝置

獨(dú)立的部分，由2臺(tái)獨(dú)立輸送機(jī)、輸送鏈、卡槽、植株夾持板、電機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)等組成。玉米植株事先被固定在植株夾持板上，輸送鏈由驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)玉米植株的連續(xù)輸送。

1.3 試驗(yàn)的臥式摘穗部件

立式摘穗部件籽?；厥詹考?、剝皮部件、脫粒部件、莖稈粉碎部件、各種輸送機(jī)和收集箱均安裝在行走底盤上，由各自的驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供動(dòng)力，帶動(dòng)工作部件工作。

1.4 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的液壓系統(tǒng)

由液壓站、油箱、控制閥、換向閥、壓力表、液壓缸、管路、接頭等組成，為工作部件的液壓舉升和壓梱裝置提供動(dòng)力。

1.5 供電系統(tǒng)作用

為試驗(yàn)臺(tái)運(yùn)行提供電力，在地面和行走底盤上各安裝一個(gè)供電箱，分別為植株固定裝置和隨底盤運(yùn)動(dòng)的部件供電。

1.6 測(cè)控系統(tǒng)

主要由主控計(jì)算機(jī)（上位機(jī)）、控制箱、工控機(jī)（下位機(jī)）、手持式控制器、網(wǎng)絡(luò)攝像頭、高速相機(jī)和系統(tǒng)軟件等組成。 通過主控計(jì)算機(jī)和手持式控制器可對(duì)各工作部件的驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟停和轉(zhuǎn)速進(jìn)行無線控制和調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同工作條件和參數(shù)的模擬。 試驗(yàn)區(qū)域安裝網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，可對(duì)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行全程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。試驗(yàn)臺(tái)預(yù)留高速相機(jī)安裝位置，可對(duì)工作部件的工作過程進(jìn)行高速高清拍照。

在系統(tǒng)軟件的界面上實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前各驅(qū)動(dòng)電機(jī)的速度、扭矩、功率等負(fù)載信息，并且可以將數(shù)據(jù)連同監(jiān)控畫面進(jìn)行保存、標(biāo)記、生成曲線和回放。 如果將上位機(jī)連接至公網(wǎng)IP，還能通過遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)觀看試驗(yàn)情況，甚至遠(yuǎn)程控制，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程農(nóng)業(yè)科研信息平臺(tái)互聯(lián)互通的目標(biāo)。

2 試驗(yàn)臺(tái)主要指標(biāo)

根據(jù)現(xiàn)有玉米聯(lián)合收獲機(jī)行駛速度，設(shè)計(jì)玉米植株輸送系統(tǒng)速度在0.8～2.5m/s（可調(diào)），試驗(yàn)車速度0～2.5m/s（可調(diào)）。

玉米試驗(yàn)臺(tái)的摘穗輥轉(zhuǎn)速在 800～1200rpm（可調(diào)）。

根據(jù)現(xiàn)有玉米種植規(guī)格，設(shè)計(jì)試驗(yàn)臺(tái)株距304.8mm，行距550～650mm范轉(zhuǎn)圍內(nèi)無極調(diào)節(jié)。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)臺(tái)可以分別對(duì)玉米收獲機(jī)整機(jī)和臥式摘穗部件、立式摘穗部件、剝皮部件、脫粒直收部件、莖稈粉碎和秸稈壓梱部件等的結(jié)構(gòu)型式、工作原理、動(dòng)力消耗、適合作業(yè)條件和最佳參數(shù)組合等進(jìn)行模擬試驗(yàn)與研究，具有用途廣泛、通用性強(qiáng)、一機(jī)多用的特點(diǎn)。

本試驗(yàn)臺(tái)采用植株夾持板固定玉米莖稈，夾持方便、穩(wěn)定，可以真實(shí)模擬田間植株站立姿態(tài)。

試驗(yàn)臺(tái)的植株固定裝置和試驗(yàn)車均可以最高2.5m/s的速度進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，試驗(yàn)臺(tái)最高可以模擬18km/h條件下的高速機(jī)收作業(yè)。

試驗(yàn)臺(tái)的植株固定裝置，實(shí)現(xiàn)了喂入速度、植株行距以及與摘穗輥相對(duì)位置可調(diào)和植株連續(xù)喂入，可模擬大小行種植和收獲時(shí)的對(duì)行、不對(duì)行情況等多種機(jī)收作業(yè)條件的實(shí)際效果。

試驗(yàn)臺(tái)自帶小型液壓工作站，可對(duì)工作部件的液壓舉升系統(tǒng)和秸稈壓梱進(jìn)行模擬試驗(yàn)提供動(dòng)力。

自主開發(fā)的測(cè)控系統(tǒng)為玉米收獲機(jī)械綜合試驗(yàn)臺(tái)配備了專用軟件，并且有實(shí)時(shí)無線控制、數(shù)據(jù)采集處理、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控等功能，極大地方便了試驗(yàn)操控、試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析等工作。

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