立輥式玉米收獲機(jī)割臺(tái)間隙夾持輸送裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

耿端陽(yáng) 李玉環(huán) 何 珂 金誠(chéng)謙 倪國(guó)慶 張明源

(1.山東理工大學(xué)農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院， 淄博 255000； 2.雷沃重工股份有限公司， 濰坊 261206)

立輥式玉米收獲機(jī)割臺(tái)間隙夾持輸送裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

耿端陽(yáng)1李玉環(huán)1何 珂1金誠(chéng)謙1倪國(guó)慶2張明源2

(1.山東理工大學(xué)農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院， 淄博 255000； 2.雷沃重工股份有限公司， 濰坊 261206)

針對(duì)立輥式玉米收獲機(jī)割臺(tái)夾持輸送裝置存在夾持均勻性和穩(wěn)定性差，故障率高等問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輸送效果好、可靠性高的間隙定位夾持輸送裝置。提出了玉米植株間隙定位夾持輸送方式，分析了間隙夾持定位輸送裝置主要結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)參數(shù)的設(shè)計(jì)方法；通過(guò)正交試驗(yàn)確定了影響夾持輸送質(zhì)量的3個(gè)主次因素依次為輸送軌道間隙、夾持輸送鏈速度和夾持輸送鏈長(zhǎng)度；確定A2B3C3為較優(yōu)組合，即夾持輸送鏈長(zhǎng)度為130 cm、輸送軌道間隙為3.1 cm、夾持輸送鏈速度為4.5 m/s；在該條件下喂入姿態(tài)成功率為92.5%、斷莖率為0.25%，輸送過(guò)程穩(wěn)定可靠，不存在堵塞問(wèn)題，滿足立輥式玉米收獲機(jī)的作業(yè)要求。

立輥式； 玉米收獲機(jī)； 間隙夾持； 夾持輸送

引言

立輥式玉米收獲機(jī)采用植株切斷、莖稈輸送、摘穗、秸稈處理和果穗剝皮收集的作業(yè)工藝[1-2]，具有不對(duì)行作業(yè)[3]、低損摘穗[4]、莖稈有序輸送[5]、秸稈集中處理以及縮小割臺(tái)尺寸、降低割臺(tái)重量等優(yōu)勢(shì)[6]，但該機(jī)型的核心部件莖稈夾持輸送裝置存在易堵塞、可靠性低的問(wèn)題，解決莖稈的穩(wěn)定輸送問(wèn)題成為制約該機(jī)型推廣使用的關(guān)鍵，相關(guān)領(lǐng)域的專(zhuān)家學(xué)者對(duì)立式玉米收獲割臺(tái)夾持輸送裝置進(jìn)行了大量的研究，并取得了一定的成效[7-15]。

目前，解決夾持輸送裝置夾持穩(wěn)定性差、故障率高等問(wèn)題成為立輥式玉米收獲機(jī)推廣和使用的關(guān)鍵。為此，本文設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輸送效果好、可靠性高的間隙定位夾持輸送裝置，實(shí)現(xiàn)莖稈的穩(wěn)定有序輸送。

1 間隙夾持輸送裝置結(jié)構(gòu)和工作原理

立輥式玉米收獲機(jī)在莖稈輸送過(guò)程存在斷稈、橫稈、多稈同時(shí)喂入等問(wèn)題，難以保證莖稈定位夾持、穩(wěn)定輸送、以正常喂入角進(jìn)入摘穗輥間隙(莖稈直徑的1/2～1/3,一般為2～8 mm)等技術(shù)要求，最終導(dǎo)致玉米植株的喂入不暢、甚至堵塞。針對(duì)上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)了間隙定位夾持輸送裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 夾持輸送裝置結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Schematic diagram of gripping and conveying device1.立式摘穗輥 2.定位撥指 3.間隙夾持輸送鏈 4.壓桿 5.八角星輪 6.往復(fù)式割刀

由圖1可知，該系統(tǒng)主要由立式摘穗輥、定位撥指、間隙夾持輸送鏈、壓桿、八角星輪、往復(fù)式切割器等組成。工作時(shí)，隨著機(jī)器的前行，玉米植株在定位撥指配合八角星輪的作用下進(jìn)入間隙夾持輸送軌道前部撥指和撥禾星輪形成的封閉空間，完成玉米植株的單株有序排列，由位于星輪下部的往復(fù)式切割器完成玉米植株的切斷；切斷后的莖稈若位于八角星輪位置，則在八角星輪撥指離心力作用下將其撥入間隙夾持輸送軌道，由定位撥指配合壓桿向后推送；若切斷后的莖稈位于撥禾鏈撥指位置，則由定位撥指配合壓桿直接向后推送，完成莖稈的有序排列、定位夾持和穩(wěn)定輸送。

2 關(guān)鍵參數(shù)研究

2.1 間隙定位夾持輸送原理與間隙大小的確定

玉米莖稈夾持輸送是立式割臺(tái)玉米收獲機(jī)的關(guān)鍵部件，其夾持輸送方式對(duì)莖稈的喂入姿態(tài)和喂入位置有很大影響。傳統(tǒng)研究認(rèn)為玉米植株輸送過(guò)程中植株夾持越緊，越不容易出現(xiàn)歪斜、松脫，越有利于穩(wěn)定順暢喂入，但是實(shí)踐證明當(dāng)夾持力過(guò)大時(shí)，不僅導(dǎo)致玉米植株姿態(tài)調(diào)整難以完成，且容易出現(xiàn)因夾持力過(guò)大導(dǎo)致輸送過(guò)程莖稈擠斷、折彎等問(wèn)題，不僅影響莖稈喂入的穩(wěn)定性，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致鏈條斷裂等問(wèn)題，大大降低了機(jī)器工作可靠性。針對(duì)上述問(wèn)題，結(jié)合摘穗時(shí)對(duì)莖稈喂入姿態(tài)的要求，本研究采用八角星輪配合帶有定位撥指的夾持輸送鏈實(shí)現(xiàn)植株的單株有序輸送；采用間隙夾持與定位輸送相配合的方法，即間隙夾持輸送鏈與壓桿之間的間距稍大于莖稈直徑，使得莖稈在夾持鏈和壓桿之間處于間隙夾持狀態(tài)；采用定位撥指控制莖稈喂入的位置，防止莖稈夾持輸送過(guò)程的斷裂，為莖稈在輸送過(guò)程姿態(tài)調(diào)整創(chuàng)造了便利條件，大大提高了輸送的穩(wěn)定性和喂入的順暢性。該夾持輸送軌道間隙設(shè)計(jì)采用機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)方法進(jìn)行確定，如黃淮海地區(qū)某種玉米基部直徑的統(tǒng)計(jì)結(jié)果為(1.84±0.24) cm，其夾持輸送鏈與壓桿之間的間距為x，結(jié)合農(nóng)機(jī)制造加工與裝配精度，其線性尺寸極限偏差數(shù)值在中等加工精度下為±0.35 cm，為保證99.9%的玉米莖稈都能進(jìn)入該夾持通道，則依據(jù)可靠性設(shè)計(jì)方法有

(1)

式中x——夾持輸送鏈與壓桿之間的間距，cm

φ——標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布函數(shù)

查正態(tài)分布表并計(jì)算可得：x=3.15 cm。該間隙可以為(3.15±0.35) cm。

2.2 間隙夾持輸送鏈長(zhǎng)度的確定

間隙夾持輸送鏈長(zhǎng)度對(duì)莖稈的喂入姿態(tài)有很大的影響，如果過(guò)短，則莖稈很難有足夠的時(shí)間和空間轉(zhuǎn)到最佳喂入的姿態(tài)；如果過(guò)長(zhǎng)，由于間隙夾持方式導(dǎo)致莖稈出現(xiàn)夾持不穩(wěn)問(wèn)題，影響莖稈喂入摘穗輥的順暢性。如圖2所示，設(shè)摘穗輥軸線與垂直方向夾角∠GBD為α，間隙夾持輸送鏈與水平方向夾角∠EAF為β，由于輸送鏈的主動(dòng)輪直接安裝在摘穗輥中下部，且GB⊥AE,DB⊥AF，所以α=β。

圖2 莖稈夾持輸送過(guò)程姿態(tài)調(diào)整示意圖Fig.2 Adjustment sketch for gesture of corn stalks ripping and conveying

為了保證莖稈輸送到摘穗輥處時(shí)其姿態(tài)達(dá)到理想的喂入角γ，則莖稈AC經(jīng)過(guò)輸送和壓禾桿的作用后，盡可能達(dá)到BC位置的姿態(tài)，故輸送鏈的長(zhǎng)度為

l=lAE+lEB

(2)

其中

(3)

又

lCE=lgsinγ

所以

lAE=lCEcotβ=lgsinγcotβ

即輸送鏈長(zhǎng)度

l=lAE+lEB=lgsinγcotβ+lgcosγ

(4)

式中l(wèi)g——切斷莖稈高度，mm

γ——切斷莖稈與輸送鏈之間理想喂入角，(°)

依據(jù)相關(guān)研究成果[16]，在立輥軸線與垂直平面呈前傾20°～25°夾角時(shí)，采用弧形擋禾桿對(duì)植株姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整，使其與摘穗輥軸線呈40°～50°的夾角即可保證穩(wěn)定喂入；又考慮莖稈在此姿態(tài)調(diào)整過(guò)程，如果出現(xiàn)莖稈的緊夾持、且姿態(tài)調(diào)整角度大于莖稈的極限折彎角(根據(jù)文獻(xiàn)[17-18]，測(cè)得黃淮海地區(qū)玉米的極限折彎角度為48°～55°)，則可能出現(xiàn)莖稈的折彎甚至折斷問(wèn)題，從而可能影響后續(xù)輸送穩(wěn)定性的問(wèn)題，所以最終選擇莖稈的喂入角為40°～48°。

根據(jù)黃淮海地區(qū)玉米莖稈多為2.3～2.6 m，收獲割茬高度為0.3～0.4 m，切割器與夾持鏈的距離為0.2～0.3 m，則夾持位置至莖稈頂部的長(zhǎng)度lg為1.8～1.9 m。

根據(jù)前述方法確定了輸送鏈長(zhǎng)度為1.27～1.66 m。進(jìn)一步考慮實(shí)際作業(yè)過(guò)程，莖稈留茬高度可能更大，且莖稈頂部剛度較小，對(duì)后續(xù)輸送影響較??；另外為了縮短整個(gè)割臺(tái)的長(zhǎng)度，增加機(jī)器的靈活性，在滿足作業(yè)要求的情況下，輸送鏈的長(zhǎng)度盡量選取較小值。

2.3 間隙夾持輸送鏈速度的確定

間隙夾持輸送鏈速度會(huì)對(duì)植株輸送過(guò)程的穩(wěn)定性和工作可靠性造成影響，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量使2個(gè)連續(xù)輸送莖稈之間保持一定距離，減少后續(xù)輸送莖稈對(duì)前面輸送莖稈的影響，即保證第1棵玉米莖稈調(diào)整到垂直于輸送鏈位置時(shí)，第2棵玉米莖稈開(kāi)始喂入間隙夾持輸送裝置，如圖2所示的CE位置。設(shè)玉米播種株距為s,機(jī)器作業(yè)速度為vm，夾持輸送鏈長(zhǎng)度為l，則機(jī)器前進(jìn)一個(gè)株距的時(shí)間為

(5)

間隙夾持鏈上第1棵玉米莖稈輸送到CE位置，第2棵玉米莖稈剛好喂入間隙夾持輸送裝置，則植株夾持輸送的時(shí)間為

(6)

令t1=t2，則

(7)

式中t2——莖稈從喂入到CE位置的時(shí)間，s

v——夾持鏈輸送速度，m/s

依據(jù)前文研究結(jié)果，夾持輸送鏈長(zhǎng)度為1.27～1.66 m，玉米播種株距0.2～0.3 m，機(jī)器作業(yè)速度為1.67～2.22 m/s，確定夾持輸送鏈速度為3.5～6.5 m/s。

根據(jù)實(shí)際工作要求，在保證輸送質(zhì)量的情況下，為了提高本裝置的使用壽命和減少使用過(guò)程中的故障率，速度選取時(shí)盡量選擇較小值。

2.4 間隙夾持輸送鏈傾角的確定

莖稈一旦被切斷后，由于夾持輸送鏈與壓桿之間的夾持間隙大于莖稈的直徑，所以可能出現(xiàn)莖稈下滑，進(jìn)而導(dǎo)致莖稈基部與地面、割茬的接觸與摩擦，從而影響莖稈輸送的穩(wěn)定性，本夾持輸送鏈為前低后高，保證在輸送過(guò)程中不斷提升莖稈的位置，減少割茬、地表等對(duì)輸送莖稈穩(wěn)定性的影響。

夾持輸送鏈長(zhǎng)度為l，速度為v，則從莖稈夾持輸送到喂入摘穗輥所需要的時(shí)間為

t=l/v

(8)

在此過(guò)程中，莖稈如果自由落體(考慮極限情況)，則在時(shí)間t內(nèi)可以下落的距離為

(9)

如圖2所示，當(dāng)夾持輸送鏈與水平方向的夾角為β，則輸送鏈提升莖稈的高度應(yīng)該大于等于其在此期間自由下落的高度，即

(10)

從而有

(11)

代入上述參數(shù)后，其傾角β≥18.34°，為了確保輸送的順暢性，則β取20°。

2.5 間隙夾持輸送鏈定位撥指間距的確定

為了實(shí)現(xiàn)莖稈的定位有序輸送與定向喂入，同時(shí)減少夾持莖稈對(duì)后續(xù)喂入莖稈的影響，在夾持輸送鏈上設(shè)置間隔為d的定位撥指。若定位撥指過(guò)多，導(dǎo)致?lián)芎替溸^(guò)于繁重，增加了制造成本；定位撥指過(guò)少，容易出現(xiàn)一個(gè)撥指一次撥送兩株、甚至兩株以上的莖稈，必然影響有序輸送的穩(wěn)定性和喂入摘輥的均勻性。夾持輸送鏈在機(jī)器前進(jìn)單個(gè)株距時(shí)間內(nèi)走過(guò)的距離為

(12)

顯然，該段距離內(nèi)必須有N個(gè)撥指，才能保證每個(gè)撥指一次最多推送一棵玉米，即

Nd≥s1

(13)

該時(shí)間內(nèi)撥指數(shù)Nmin為

(14)

從而確定最少的撥指數(shù)，進(jìn)而確定出撥指間距

(15)

式中Nmin——單個(gè)株距時(shí)間內(nèi)輸送鏈轉(zhuǎn)過(guò)的最少撥指數(shù)

各參數(shù)的取值如前文所述，則撥指間距d≤0.148 m。

2.6 撥禾星輪直徑的確定

圖3 撥禾星輪直徑的確定Fig.3 Determining diameter of reel star wheel

為保證玉米植株順次有序進(jìn)入間隙夾持輸送鏈與壓桿之間，在壓桿前部設(shè)有撥禾星輪。撥禾星輪的直徑對(duì)玉米植株的導(dǎo)入范圍有較大的影響。如果撥禾星輪直徑過(guò)大，可以將距離較遠(yuǎn)的植株撥入間隙夾持輸送鏈與壓桿之間，但是為了實(shí)現(xiàn)單株有序?qū)?，則需增加星輪的撥指數(shù)，在同樣轉(zhuǎn)速的作用下，其線速度也將增加，如此增加了撥禾阻力矩，易導(dǎo)致莖稈的折彎，影響整機(jī)工作的可靠性；如果撥禾星輪直徑過(guò)小，則會(huì)降低撥禾星輪的作用范圍。為了合理確定撥禾星輪的直徑，將其旋轉(zhuǎn)中心選擇在分禾器尾部的最外端E處，如圖3所示。則撥禾星輪的直徑為

d1=2(b-2h1tanβ1)

(16)

式中b——分禾器間距(理論上分禾器間距等于播種行距)，cm

h1——分禾器長(zhǎng)度，cm

β1——分禾器錐角，(°)

根據(jù)玉米播種行距為60～65 cm，本機(jī)分禾器長(zhǎng)度為45 cm，錐角為20°～30°，則撥禾星輪的直徑為27.68～37.68 cm。

進(jìn)一步考慮撥禾星輪是通過(guò)夾持輸送鏈的撥指帶動(dòng)，為保證工作的順暢性，撥禾星輪(這里以八角星輪為例)的撥指弦長(zhǎng)等于定位撥指的間距，如圖3所示，從而有

(17)

(18)

本裝置撥禾星輪直徑的選取要滿足植株的穩(wěn)定單株有序輸送，兼顧撥禾星輪工作的順暢性。

3 試驗(yàn)與分析

3.1 試驗(yàn)條件和試驗(yàn)裝置

試驗(yàn)地點(diǎn)：山東理工大學(xué)農(nóng)業(yè)機(jī)械性能實(shí)驗(yàn)室。試驗(yàn)裝置：立輥式玉米收獲試驗(yàn)臺(tái)，如圖4所示。試驗(yàn)時(shí)間：2016年8月20—29日。

圖4 立輥式玉米收獲試驗(yàn)臺(tái)Fig.4 Vertical roller corn snapping and experiment desk

試驗(yàn)材料為先玉335號(hào)，隨機(jī)選取50株試驗(yàn)用玉米植株測(cè)量，重復(fù)3次，得到植株的主要物理參數(shù)如表1所示。

本裝置采用間隙定位夾持方式對(duì)玉米植株進(jìn)行夾持定向輸送，為了保證莖稈輸送的順暢性和穩(wěn)定性，選取莖稈喂入姿態(tài)成功率和斷莖率[19-20]為試驗(yàn)指標(biāo)，考察本裝置的工作性能。

其中莖稈喂入姿態(tài)成功率W1為

W1=×100% (19)

斷莖率W2為

(20)

圖5 各指標(biāo)對(duì)輸送質(zhì)量的影響Fig.5 Effect of different levels on delivery quality performance

式中N1——每組試驗(yàn)喂入姿態(tài)成功的莖稈株數(shù)，株

N2——每組試驗(yàn)莖稈發(fā)生折斷的株數(shù)，株

N——每組試驗(yàn)輸送的總莖稈株數(shù)，株

本試驗(yàn)借助高速攝像設(shè)備對(duì)輸送過(guò)程中莖稈姿態(tài)進(jìn)行人為評(píng)定，規(guī)定在間隙定位夾持輸送過(guò)程中莖稈喂入傾角為40°～48°記為喂入姿態(tài)成功植株。

3.2 試驗(yàn)方案與結(jié)果

為驗(yàn)證上述理論分析的正確性,尋求較優(yōu)的參數(shù)組合，對(duì)所選3個(gè)參數(shù)進(jìn)行了三因素四水平正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析，各因素的水平以滿足高質(zhì)量輸送的要求來(lái)安排，其因素與水平表如表2所示。試驗(yàn)結(jié)果如表3所示，表中A、B、C為因素水平值。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.3.1極差分析

間隙夾持輸送鏈長(zhǎng)度、輸送軌道間隙和間隙夾持輸送鏈速度各水平對(duì)莖稈輸送質(zhì)量的影響如圖5所示。由圖5可知，各考察因子的極差值越大，說(shuō)明該因子對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響越大。這樣確定了對(duì)喂入姿態(tài)成功率的影響因素的主次關(guān)系為輸送軌道間隙、間隙夾持輸送鏈長(zhǎng)度和間隙夾持輸送鏈速度，對(duì)斷莖率影響因素的主次關(guān)系為輸送軌道間隙、間隙夾持輸送鏈速度和間隙夾持輸送鏈長(zhǎng)度。

表2 試驗(yàn)因素與水平Tab.2 Experimental factors and levels

表3 試驗(yàn)方案與結(jié)果Tab.3 Test design scheme and results

3.3.2方差分析

綜合極差分析與方差分析可知，間隙夾持輸送鏈長(zhǎng)度、輸送軌道間隙和間隙夾持輸送鏈速度對(duì)輸送質(zhì)量的影響各不相同，如表5所示。由方差分析結(jié)果可知：間隙夾持輸送鏈長(zhǎng)度、輸送軌道間隙和間隙夾持輸送鏈速度對(duì)輸送質(zhì)量均有顯著作用，表明所選3個(gè)參數(shù)正確，是影響夾持輸送裝置輸送質(zhì)量的主要因素。

表5 方差分析結(jié)果Tab.5 Variance analysis result

注：*表示影響顯著，** 表示影響極顯著。

在這3個(gè)參數(shù)中，輸送軌道間隙對(duì)喂入姿態(tài)成功率和斷莖率均有極顯著影響。由試驗(yàn)結(jié)果可知，間隙過(guò)大或過(guò)小都會(huì)降低輸送質(zhì)量。輸送軌道間隙過(guò)小(小于莖稈直徑)，使得輸送軌道不順暢，在撥指的作用下，容易產(chǎn)生莖稈的撥倒和撥斷，嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生堵塞，大大降低了莖稈穩(wěn)定輸送的可靠性；輸送軌道間隙過(guò)大，莖稈在輸送軌道內(nèi)受壓桿的約束減小，也會(huì)使得輸送過(guò)程中穩(wěn)定性下降，增加了莖稈的撥斷和撥倒的概率，降低了莖稈穩(wěn)定輸送的可靠性。

間隙夾持輸送鏈速度對(duì)喂入姿態(tài)成功率和斷莖率均有顯著影響，從試驗(yàn)結(jié)果可知，速度過(guò)大或過(guò)小都會(huì)降低輸送質(zhì)量。速度過(guò)小時(shí)定位撥指作用減弱，莖稈容易出現(xiàn)下滑，喂入姿態(tài)成功率較低，另外容易產(chǎn)生多稈同時(shí)輸送的問(wèn)題，導(dǎo)致斷莖問(wèn)題的加劇，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致輸送軌道堵塞；速度過(guò)大時(shí)會(huì)增大撥指對(duì)莖稈的沖擊力，莖稈的撥斷、撥倒情況亦有所增加，降低了輸送過(guò)程中的順暢性和穩(wěn)定性，并且在輸送鏈速度過(guò)大時(shí)會(huì)降低機(jī)器工作的可靠性，縮短間隙夾持輸送裝置的使用壽命。

間隙定位夾持輸送鏈長(zhǎng)度對(duì)莖稈的喂入姿態(tài)成功率有顯著影響，由試驗(yàn)結(jié)果可知：間隙夾持輸送鏈長(zhǎng)度較短時(shí)喂入姿態(tài)成功率較低；長(zhǎng)度過(guò)短，莖稈很難有足夠的時(shí)間轉(zhuǎn)到喂入摘穗輥?zhàn)罴炎藨B(tài)，容易產(chǎn)生喂入不暢等問(wèn)題發(fā)生；隨著間隙夾持輸送鏈長(zhǎng)度的增加，雖然可實(shí)現(xiàn)莖稈以最佳的姿態(tài)喂入摘穗裝置，提高了輸送的穩(wěn)定性和順暢性，但長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)時(shí)，使莖稈輸送過(guò)程中夾持穩(wěn)定性下降，莖稈撥倒、撥斷的概率增加，莖稈喂入成功率降低、斷莖率增加，輸送質(zhì)量下降。

通過(guò)極差和方差的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，綜合各試驗(yàn)因素對(duì)輸送質(zhì)量的影響及其優(yōu)化組合，按照喂入姿態(tài)成功率較高和斷莖率較低的原則，考慮夾持輸送鏈長(zhǎng)度對(duì)斷莖率沒(méi)有顯著影響，對(duì)喂入姿態(tài)成功率有顯著影響，間隙夾持輸送鏈長(zhǎng)度設(shè)計(jì)時(shí)首先考慮對(duì)喂入姿態(tài)成功率的影響，因此確定A2B3C3為較優(yōu)組合，即間隙夾持輸送鏈長(zhǎng)度130 cm、輸送軌道間隙3.1 cm、夾持輸送鏈速度4.5 m/s為較優(yōu)組合。在較優(yōu)組合條件下對(duì)本間隙夾持輸送裝置進(jìn)行了驗(yàn)證試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，喂入姿態(tài)成功率為92.5%、斷莖率為0.25%，輸送過(guò)程穩(wěn)定有序，工作順暢。

4 結(jié)論

(1)針對(duì)現(xiàn)有立輥式夾持輸送裝置存在的問(wèn)題，提出了間隙定位夾持輸送方式進(jìn)行玉米莖稈輸送，解決了立輥式玉米收獲機(jī)作業(yè)過(guò)程的莖稈姿態(tài)調(diào)整和斷稈、堵塞問(wèn)題，保證了莖稈定位夾持、穩(wěn)定輸送、定向喂入，提高了立輥式玉米收獲割臺(tái)作業(yè)的可靠性。

(2)設(shè)計(jì)了立輥式玉米收獲割臺(tái)的間隙定位夾持輸送裝置試驗(yàn)臺(tái)，研究了該裝置的主要結(jié)構(gòu)與工作參數(shù)對(duì)有序定位輸送穩(wěn)定性的影響規(guī)律，建立了相關(guān)設(shè)計(jì)理論，為立輥式夾持輸送裝置的設(shè)計(jì)提供了理論支持。

(3)通過(guò)正交試驗(yàn)確定了影響夾持輸送質(zhì)量的3個(gè)主次因素順序?yàn)檩斔蛙壍篱g隙、間隙夾持輸送鏈速度以及間隙夾持輸送鏈長(zhǎng)度；確定A2B3C3為較優(yōu)組合，即夾持輸送鏈長(zhǎng)度為130 cm、輸送軌道間隙為3.1 cm、夾持輸送鏈速度為4.5 m/s；且在該條件下本間隙定位夾持輸送裝置的喂入姿態(tài)成功率為92.5%、斷莖率為0.25%，輸送過(guò)程穩(wěn)定可靠，不存在堵塞問(wèn)題，完全滿足立輥式玉米收獲機(jī)的作業(yè)要求。

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DesignandExperimentonGrippingDeliveryMechanismforVertical-rollersTypeofCornHarvester

GENG Duanyang1LI Yuhuan1HE Ke1JIN Chengqian1NI Guoqing2ZHANG Mingyuan2

(1.SchoolofAgriculturalandFoodEngineering,ShandongUniversityofTechnology,Zibo255000,China2.FotonLovolInternationalHeavyIndustryCo.,Ltd.,Weifang261206,China)

In view of the gripping and conveying device which belongs to the existing vertical corn harvest header with low gripping uniformity, stability and high failure rate, a clearance located gripping and conveying device with simple structure, favorable conveying effect and high reliability was developed. The device solved the stem gesture adjusting, breaking stem and blocking problems in the working process of vertical corn reaper; ensured that the stem would be located, stably conveyed and directionally fed; and improved the reliability of vertical roller corn harvest header. A corn clearance located and conveyed method was proposed and the designation method of the main structure and motion parameter of clearance located gripping and conveying device was analyzed, its main structure and working parameters that influenced the reliability of ordered located conveying were explored and then the relevant design theory was established. A theory reference was provided for design of vertical roller gripping and conveying device. The main parameter influenced the gripping and conveying quality was determined by orthogonal test method which included the clearance of the gripping and conveying track, the velocity of the clearance gripping and conveying chain and the length of the clearance gripping and conveying chain, and the optimal result showed that the best combination wasA2B3C3group that the length of the clearance gripping and conveying chain was 130 cm, the clearance of track was 3.1 cm, the velocity of the clearance gripping and conveying chain was 4.5 m/s. And the corresponding performance indexes were as follows: the success ratio of stem gesture feeding was 92.5%, the ration of break stem was 0.25%, the conveying process was stable and without blocking, which could completely satisfy the requirement of the vertical roller corn reaper. This research can supply the study basis to structure improvement and performance optimizaiton of delivery mechanism for vertical-rollers type of corn harvester.

vertical roller; corn harvester; clearance gripping； gripping delivery

10.6041/j.issn.1000-1298.2017.11.016

S225.51

A

1000-1298(2017)11-0130-07

2016-12-20

2017-01-13

山東省農(nóng)機(jī)裝備研發(fā)創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目(2016YF030)

耿端陽(yáng)(1969—)，男，教授，主要從事農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備研究，E-mail： dygxt@sdut.edu.cn