纵轴流式小区小麦育种联合收获机原理方案设计

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1、2015年6月农机化研究第6期纵轴流式小区小麦育种联合收获机原理方案设计121111王松林，敬志臣，韩正晟，王波，戴飞，高爱民(1．甘肃农业大学工学院，兰州730070;2．陇东学院机械工程学院，甘肃庆阳745000)摘要:为获得一种适宜我国现代农业推广与发展的小区小麦育种机械设计方案，运用现代设计理论对拟研发的小区小麦育种联合收获机进行原理方案设计。从系统的功能出发，通过形态学矩阵法确定收获机的4个优设计方案，并依据定性与定量分析结果选定了最佳设计方案。关键词:小区小麦育种;联合收获机;原理方案;形态学矩阵法中图分类号:

2、S225．3文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)06－0120－04DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.06.030续表10引言设计要求数值单位重要性原理方案设计是针对产品主要功能提出原理性允许制造费用＜1．2万元﹡﹡﹡的构思及探索解决问题的物理效应和工作原理的过收获机总功率＜8kW﹡﹡程，是产品实现创新的关键。也就是运用系统科学理论，从产品的功能分析入手，研究产品的功能系统，明收获机作业速度0．5～1．0m/s﹡确产品的总功能、各子功能以及它们之间的关系;再期望［1］依据设计要求

3、，探寻原理解法，提出创造性方案。样机结构紧凑﹡课题组以甘肃农业大学校创新基金项目(GAU－设备造价低﹡﹡﹡CX1117)和甘肃省教育厅项目(0802－03)为依托设计了小区小麦育种联合收获机，该机可以一次性实现1定义总功能小麦的收割、脱粒、清选和装袋，其设计要求如表1所示。通常根据产品的输入与输出转换关系(即黑箱表1小区小麦育种联合收获机设计要求法)来定义产品的总功能。图1为小区小麦育种联合Table1Designrequirementsofthecombinedharvester收获机工作时对周围环境的影响，如产生的振动

4、、噪设计要求数值单位重要性声和热量等。图1下方为周围环境(如灰尘、温度和湿度)对收获机产生的影响。通过对图中输入与输出必达要求的比较，概括小区小麦育种联合收获机的总功能为收罩壳内部籽粒残留率＜0．05%﹡﹡割、脱粒、清选和装袋。种子破碎率＜0．6%﹡﹡﹡滚筒脱粒损失率＜1．5%﹡﹡﹡滚筒籽粒含杂率＜8%﹡﹡2收获机作业生产率＞0．15hm/h﹡最低要求收稿日期:2014－07－02基金项目:甘肃农业大学校创新基金项目(GAU－CX1117);甘肃省教育厅项目(0802－03)作者简介:王松林(1989－)，男，江苏泗洪人，

5、硕士研究生，(E－mail)wangsonglin10@126．com。图1小区小麦育种联合收获机黑箱示意图通讯作者:高爱民(1981－)，男，甘肃庆阳人，讲师，博士研究生，(E－mail)gaoaimin@gsau．edu．cn。Fig．1Blackboxofthecombinedharvester·120·2015年6月农机化研究第6期原理方案Ⅰ:A2－B2－C1－D2－E2－F1－G2－2功能分析H2－I1－J1－K2－L2－M1－N2功能分析是在对产品总功能定义的基础上，按照原理方案Ⅱ:A2－B2－C2－D2－E2

6、－F2－G2－功能之间的“目的—手段”关系，将产品的总功能进行H2－I1－J1－K2－L2－M1－N2［2］分解构建功能结构系统。小区小麦育种联合收获原理方案Ⅲ:A2－B2－C3－D2－E2－F2－G2－机的功能结构系统如图2所示。H2－I2－J1－K2－L2－M1－N2原理方案Ⅳ:A2－B2－C4－D2－E2－F1－G2－H2－I2－J1－K2－L2－M1－N24评价决策评价决策就是在已有功能综合的基础上，对粗选的几个原理方案，按照预先确定的评价目标或评价指标给予定性或定量的评价，从中选择最佳的设计方［3－4］案。4．1

7、定性评价比较4种初选方案表明，它们之间的差别是切割器的选型和种子脱粒、清选方式不同。切割器是小区小麦收获机在作业过程中防止混［6－7］种的关键部件。传统的往复式、圆盘式和齿型链式切割器虽然技术比较成熟，但都解决不了混种与输送干净利落的问题，比较适合大田收获。梳脱式切割器利用惯性力和梳齿的梳刷作用实现了对小麦收割和脱粒两重功能。梳脱滚筒的高速旋转所产生的气流将梳刷下来的麦粒和麦穗向后输送，虽然会存在一定的落粒损失，但相对于其他切割器具有无残留、输送干净利落的优点，可解决混种的难题。脱粒装置是小麦联合收获机的又一关键部［8－9

8、］件。在脱粒部分，既要完成对梳脱滚筒输送过来的穗头进行脱粒，又要实现将脱粒后的颗粒和颖壳输图2小区小麦育种联合收获机结构功能系统送到清选装置进行分离。脱粒滚筒分为切流式和轴Fig．2Structuralandfunctionalsystemoftheharvester流式两种:采用切流式时小麦沿切线方向