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油菜作为一种优质的油料作物在我国种植历史十分悠久,近年来研究人员培育出的饲用油菜品种使油菜具有成为新型优质饲草的潜质。目前种植的饲用油菜平均亩产可达4000kg以上。但大多仍然使用传统的人工收割或半机械化收割,不仅收获成本高、劳动强度大、工作时间长,更难以保证饲用油菜的质量。机械化收获可以降低收获成本,同时高效完成收获与切碎的工作,由于青贮饲料在加工过程中易氧化变质,缩短加工时间意味着保证饲用油菜的质量。诸多关键因素使得机械化收获成为了饲用油菜大规模推广种植过程中的重要一环,设计并制造一种适于收获饲用油菜的青贮饲料收获机迫在眉睫。在系统分析国内外青贮饲料收获机工作原理的基础上,结合多种茎秆切碎装置的结构特点,设计了一种适用于饲用油菜收获机的切碎装置。本文主要开展对切碎装置的动刀片选型、刀片排布、传动设计、防缠草能力、物料输送能力,以及台架与田间试验分析等方面研究。作业要求将盛花期油菜茎秆切碎且尽量提高其均匀性,同时保证物料输送顺畅以及机具工作稳定可靠。主要研究内容包括:
(1)开展了饲用油菜收获机的总体方案设计。在对国内外青饲料收获机工作原理进行系统分析的基础上,结合盛花期油菜植株的物理性质,指出了通用型青饲料收获机的工作流程(割台切断-喂入辊压实喂入-切碎装置切碎-风机抛送)在收获含水率为90%左右的饲用油菜时容易堵塞的问题。提出了将切碎装置安装于油菜联合收获机上,将谷物联合收获机改装成为饲用油菜收获机的方案。
(2)开展了切割理论的研究,从切割方式、刀片刃角、滑切角与推挤角以及其他可能对切割力与切割效果造成影响的因素进行分析,为确定切碎装置的切割形式、动刀片选择等参数提供了理论依据。
(3)开展了饲用油菜收获机整机选型以及切碎装置关键部件的设计。包括切碎滚筒的参数设计、刀片安装方式、刀片排布的设计,以及滚筒内输送装置、防缠草装置的设计。通过分析试验时出现的问题进行了切碎装置结构的改进设计。
(4)开展了单因素试验。研究刀轴转速对于茎秆切碎效果的影响,确定合适的刀轴转速范围。通过试验得出结论为:刀轴的合理转速为700r/min以上。通过试验研究发现茎秆切碎长度随刀轴转速的提高而减小,变化曲线随转速提高而趋于平缓;茎秆切割均匀度则是随刀轴转速的提高而增加。通过方差分析确定刀轴转速对于切碎长度影响极显著,对均匀度影响显著。
(5)开展了多因素正交试验。以刀轴转速、喂入量以及刀具间距为影响因素,茎秆切碎长度以及均匀度为研究指标。得出结论为:影响茎秆切割效果的主要因素为刀轴转速,喂入量次之,刀具间距影响较小,采用综合平衡法得出最优组合为刀轴转速900r/min、喂入量为2kg/s、相邻刀具间距为25mm。
(1)开展了饲用油菜收获机的总体方案设计。在对国内外青饲料收获机工作原理进行系统分析的基础上,结合盛花期油菜植株的物理性质,指出了通用型青饲料收获机的工作流程(割台切断-喂入辊压实喂入-切碎装置切碎-风机抛送)在收获含水率为90%左右的饲用油菜时容易堵塞的问题。提出了将切碎装置安装于油菜联合收获机上,将谷物联合收获机改装成为饲用油菜收获机的方案。
(2)开展了切割理论的研究,从切割方式、刀片刃角、滑切角与推挤角以及其他可能对切割力与切割效果造成影响的因素进行分析,为确定切碎装置的切割形式、动刀片选择等参数提供了理论依据。
(3)开展了饲用油菜收获机整机选型以及切碎装置关键部件的设计。包括切碎滚筒的参数设计、刀片安装方式、刀片排布的设计,以及滚筒内输送装置、防缠草装置的设计。通过分析试验时出现的问题进行了切碎装置结构的改进设计。
(4)开展了单因素试验。研究刀轴转速对于茎秆切碎效果的影响,确定合适的刀轴转速范围。通过试验得出结论为:刀轴的合理转速为700r/min以上。通过试验研究发现茎秆切碎长度随刀轴转速的提高而减小,变化曲线随转速提高而趋于平缓;茎秆切割均匀度则是随刀轴转速的提高而增加。通过方差分析确定刀轴转速对于切碎长度影响极显著,对均匀度影响显著。
(5)开展了多因素正交试验。以刀轴转速、喂入量以及刀具间距为影响因素,茎秆切碎长度以及均匀度为研究指标。得出结论为:影响茎秆切割效果的主要因素为刀轴转速,喂入量次之,刀具间距影响较小,采用综合平衡法得出最优组合为刀轴转速900r/min、喂入量为2kg/s、相邻刀具间距为25mm。