履帶自走式甘藍收獲機研究及稱重系統(tǒng)開發(fā).pdf

1、甘藍是一種結球類蔬菜，在我國大部分地區(qū)均有廣泛種植。目前，我國的甘藍收獲仍需依靠人工作業(yè)，勞動強度大、人工成本高、生產效率低等負面效益正日漸凸顯。采用機械化收獲是解決上述問題最切實可行的方法。本論文以我國南方江浙地區(qū)的甘藍為研究對象，在甘藍物理力學特性研究的基礎上，結合虛擬樣機技術與田間試驗，設計并試制了一種履帶自走式甘藍收獲機物理樣機;研究了適宜于機械化收獲的甘藍種植農藝規(guī)范;開發(fā)了一套甘藍動態(tài)稱重系統(tǒng)。主要研究內容和結論如下:

2、>　　(1)甘藍物理力學特性的研究。選取了江浙地區(qū)的主要甘藍品種，測量了甘藍的主要物理形態(tài)參數。統(tǒng)計結果表明，甘藍品種之間、同品種甘藍個體之間都存在著一定的差異性。基于化學分析儀器和萬能試驗機，進行了甘藍根莖部的切割部位試驗、切割力正交試驗、切割劈裂破損試驗。試驗結果表明，影響甘藍根莖部切割力指標的主要化學組成成分是粗纖維，最大切割力和平均切割力均與粗纖維含量呈線性關系，相關系數R2分別為0.9491和0.9756，甘藍根莖部直徑為30

3、～35 mm的區(qū)間為最佳切根區(qū)域。在甘藍收獲機切根裝置的設計中，應考慮采用單點夾持方式，滑切和向下削切的切割方式，同時設置較低的切割速度;為降低單點夾持方式下的劈裂破損水平，建議切割位置在切割面直徑32 mm處，滑切角和切割速度分別設置成30°和300 mm/min的參數組合。
　　(2)履帶自走式甘藍收獲機及關鍵部件的設計、分析與整機集成。在甘藍物理力學特性研究的基礎上，比較分析了甘藍收獲機的動力底盤行走方式、拔取方式、輸送方式

4、、切根方式、剝葉方式，確定了履帶自走式甘藍收獲機的收獲工藝流程和總體方案。利用三維設計軟件和有限元分析軟件，設計了一種引拔鏟配合撥輪的鏟式拔取裝置，一種雙橫向輸送帶配合鋸齒式輸送鏈的輸送提升裝置，一種蓮座切割的雙圓盤刀式切根裝置，一種輥式剝葉裝置，以及液壓動力系統(tǒng)，試制了甘藍收獲機物理樣機。經過調試與改進，本論文的甘藍收獲機設計方案可行，各工作部件均運轉正常，性能穩(wěn)定，能夠完成甘藍的拔取、輸送、切根、剝葉、裝箱等基本作業(yè)。
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5、3)履帶自走式甘藍收獲機的田間試驗與改進。提出了甘藍收獲機田間作業(yè)與性能檢測的方法，進行了6輪履帶自走式甘藍收獲機的田間測試試驗，完成了田間檢測。結合田間測試試驗結果，改進了甘藍收獲機的引拔鏟、防陷托板、雙橫向輸送帶、鋸齒式輸送鏈、切根裝置等關鍵部件的結構與參數。檢測結果表明，該甘藍收獲機適宜收獲球徑為15～25 cm的甘藍，純生產率為0.21 hm2/h，拔取率為97.4％，切根合格率為89.8％，剝葉合格率為88.2％，作業(yè)損失率為

6、4.8％。
　　(4)適宜于機械化收獲的甘藍種植農藝規(guī)范的研究。對比傳統(tǒng)甘藍種植模式，提出了一種適宜于機械化收獲的甘藍種植農藝規(guī)范，進行了不同種植模式、不同甘藍品種條件下的甘藍收獲機田間對比試驗。試驗結果表明，符合農藝規(guī)范的甘藍種植有利于提高收獲機的作業(yè)性能，拔取率均值提高了5.6％，切根準確率均值提高了3.3％，而作業(yè)損失率均值降低了6.4％;甘藍收獲機在收獲不同甘藍品種時表現出不同的作業(yè)性能，在收獲尖包形態(tài)的春豐甘藍時，拔取率

7、均值比在收獲圓包形態(tài)的蘭州包時高出將近8.3％，切根合格率均值和切根準確率均值分別下降了6.0％和8.9％，但作業(yè)損失率相差并不大。
　　(5)甘藍動態(tài)稱重系統(tǒng)的開發(fā)。為了開發(fā)出甘藍收獲機的田間測產系統(tǒng)，設計了一種基于動態(tài)稱重技術的甘藍稱重系統(tǒng)試驗平臺，包括機械結構部分和基于LabVIEW的數據采集部分，完成了系統(tǒng)的設計、試制、調試、傳感器的標定與校準、有效稱重數據的提取。實驗室試驗結果表明，該系統(tǒng)在輸送速度分別為0.1 m/s、

8、0.2m/s和0.3m/s時，稱重數據與實際數據的R2分別為0.9918、0.9874和0.9845，表現出良好的稱重準確性和穩(wěn)定性。
　　本論文研制的履帶自走式甘藍收獲機，采用全液壓動力系統(tǒng)，結構緊湊、設計合理，檢測結果表明該甘藍收獲機已具備甘藍機械化收獲的能力。提出的適宜于機械化收獲的甘藍種植農藝規(guī)范，有利于提高甘藍收獲機的作業(yè)性能。開發(fā)的甘藍動態(tài)稱重系統(tǒng)試驗平臺，是后續(xù)實現甘藍收獲機田間測產系統(tǒng)的基礎。上述研究為我國甘藍的機