轮式刚柔耦合减损玉米摘穗割台的设计与参数优化

付乾坤，付 君※，王锋德，陈 志2,，任露泉

（1. 吉林大学工程仿生教育部重点实验室，长春 130022； 2. 吉林大学生物与农业工程学院，长春 130022；3. 中国农业机械化科学研究院，北京 100083）

0 引 言

籽粒损失率是玉米收获机割台作业的主要性能指标之一[1]。近年来，随着玉米机械化收获率的不断提高[2]，因割台损失造成的粮食浪费问题日趋严重[3]。在中国东北地区，玉米收获时秸秆含水率较低，苞叶松散，机械化摘穗过程造成的籽粒脱落很容易形成落地损失而难以回收。籽粒直收作为玉米生产机械化发展的主要方向之一[4]，收获期的玉米果穗具有籽粒含水率低[5]、苞叶窄而短[6]等物理特征，迫切要求解决玉米收获机械的割台籽粒损失问题。

造成玉米果穗籽粒脱落的原因，是外部对籽粒的作用力超过了籽粒与穗轴的连接强度[7]。国内外学者对玉米籽粒接触受力下的脱落与损伤机理进行了探究：Petkevicius[8]分析了玉米果穗在准静态压力下的籽粒受力，并研究了穗粒分离机理；Li等[9]测量了玉米果穗在3种不同形状冲头冲击下的籽粒脱落数量，认为楔形冲头最利于籽粒脱落；周海玲等[10-11]对不同受力方式下籽粒与玉米芯的连接强度、粒柄断裂特性等参数进行了研究；Singh等[12-13]测量了不同含水率下籽粒的极限线性载荷、弹性模量、变形模量等物理特性，并建立了数学模型。

大量研究关注于玉米收获机械割台的损失损伤机理和减损措施[14-16]。针对辊式摘穗装置的果穗啃伤和籽粒损失问题，贺俊林等[17]对5种摘穗辊型做了3种作业速度下的全组合试验，发现摘辊拉茎段与摘穗凸棱的结构参数是影响籽粒损失和损伤的主要因素；……