玉米秸秆处理设备的设计与试验

【摘要】：玉米秸秆是可利用的资源，目前大约50%的秸秆是通过还田机就地粉碎还田作有机肥，或利用茎穗兼收玉米联合收获机回收作青贮饲料。但秸秆还田机的刀片或锤片磨损速度快、功率消耗大，茎穗兼收玉米联合收获机的作业效率较低，致使在小麦、玉米一年两熟地区制约了玉米秸秆大面积回收利用和保护性耕作技术的大面积推广。为了解决这些问题，研制了齿爪式玉米秸秆粉碎还田机，在玉米秸秆打捆联合收获机上开发了捆网机构及自动控制系统。 齿爪式玉米秸秆粉碎还田机主要由茎秆切削滚刀、秸秆捡拾器、秸秆喂入辊、粉碎室、镇压辊、传动系统、悬挂架、机架侧板等组成，由拖拉机牵引作业。结构特点是，滚刀设计有浮动装置，提高了滚刀对秸秆切削时，对地面仿形能力。秸秆捡拾器采用“D”型滑道，秸秆捡拾干净。秸秆喂入辊设计有浮动装置，能够根据秸秆喂入量的大小，自行调节喂入辊的间隙。粉碎室采用饲料粉碎机的工作原理，增强了秸秆破碎能力。整个秸秆粉碎过程功耗低，刀具无磨损，粉碎效果好，降低了老百姓秸秆还田作业的成本，提高了秸秆还田效果，进一步提升了玉米秸秆处理的机械化水平，完善小麦、玉米两作机械化保护性耕作技术体系。 在项目组研制的青贮打捆玉米联合收获机上，对送网、割网等机构进行了改装设计，对结构参数和工作参数等进行了优化，通过试验确定了割网方案和捆草网形式。实现了割台与打捆单元工作效率的匹配，满足了玉米秸秆青贮打捆和干玉米秸秆打捆回收作业的要求。 为了提高作业效率和装备的自动化程度，研发了打捆过程控制系统。以STC89C52单片机为核心，测速编码器、行程开关为检测元件，电磁离合器、电磁液压阀为执行元件，显示屏可即时监视动作流程。系统采用模块化设计，可实现自动和手动控制两种模式。自动控制模式下，打捆单元每个动作都按设计程序进行，可实现喂料、割网刀归位、送网、自动缠网、割网刀割网、开启仓门、关闭仓门等全程控制，无需停车打捆或专人操控，工作效率高。手动控制模式下，每个功能按键对应一个特定的动作，按动按键即可发出指令。草捆密度和缠网圈数可根据玉米秸秆状态实时调节，操作方便。满足了玉米秸秆在青贮和干秸秆打捆时对不同缠网圈数和不同草捆密度的要求。系统抗干扰能力强，工作平稳。 齿爪式玉米秸秆粉碎还田机和玉米秸秆打捆联合收获机捆网机构及自动控制系统，分别在山东省泰安市丰泰机械制造公司和山东省荣成市海山机械制造有限公司进行了样机的试制，试验结果表明，样机运转平稳，安全可靠，主要性能指标均达到了玉米秸秆处理工艺和样机设计要求。 【关键词】：玉米秸秆 粉碎还田 收获 打捆 控制系统
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S224.29
【目录】：

• 中文摘要7-9
• 英文摘要9-11
• 1 引言11-18
• 1.1 研究目的和意义11
• 1.2 玉米秸秆处理设备发展现状11-16
• 1.2.1 玉米秸秆还田机发展现状11-13
• 1.2.2 玉米秸秆收获和打捆设备发展现状13-16
• 1.3 课题的研究内容16-17
• 1.4 研究方法与技术路线17-18
• 1.4.1 研究方法17
• 1.4.2 技术路线17-18
• 2 齿爪式玉米秸秆粉碎还田机的研制18-35
• 2.1 整机组成与工作原理19-20
• 2.1.1 整机结构及特点19
• 2.1.2 工作原理19-20
• 2.2 主要技术参数20
• 2.3 主要零部件设计及选型20-32
• 2.3.1 滚刀设计20-21
• 2.3.2 秸秆捡拾器的设计21-27
• 2.3.3 秸秆喂入辊的设计27-28
• 2.3.4 粉碎室的设计28-32
• 2.4 性能试验及结果分析32-35
• 3 玉米打捆收获机缠网机构的研制35-45
• 3.1 玉米打捆收获机整机方案35-36
• 3.1.1 整机结构35
• 3.1.2 工作原理35-36
• 3.1.3 主要技术参数36
• 3.2 缠网机构相关部件设计与选型36-45
• 3.2.1 送网机构37
• 3.2.2 割网方案设计37-42
• 3.2.3 捆草网的选型42-45
• 4 缠网控制系统的设计45-52
• 4.1 控制原理45-46
• 4.2 作业流程46-47
• 4.3 主要元器件的选择47-52
• 4.3.1 控制盒47-48
• 4.3.2 检测元件48-50
• 4.3.3 执行元件50-52
• 5 玉米打捆收获机性能试验及结果分析52-56
• 5.1 性能试验52-54
• 5.2 试验结果及分析54-56
• 6 结论与展望56-58
• 6.1 结论56
• 6.2 主要创新点56-57
• 6.3 展望57-58
• 参考文献58-63
• 附录63-67
• 致谢67-68
• 攻读学位期间发表论文情况68

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