王冬冬，朱德文，謝 虎，趙維松，韓柏和，曹 杰

(1.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院，合肥 230036； 2.農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所，南京 210014)

0 引言

我國(guó)秸稈資源特點(diǎn)為量大、種類(lèi)多，其中玉米、水稻和小麥秸稈約占農(nóng)作物秸稈總量的 90%。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，2010年全國(guó)秸稈理論資源量為8.4億t，可收集資源量約為7億t。隨著農(nóng)村城鎮(zhèn)化推進(jìn)、農(nóng)村人口不斷減少及勞動(dòng)力成本提高等，秸稈呈現(xiàn)出區(qū)域性、季節(jié)性、結(jié)構(gòu)性過(guò)剩，前幾年每年都有近2億t秸稈被焚燒、丟棄，對(duì)環(huán)境、財(cái)產(chǎn)與人身安全已構(gòu)成巨大的風(fēng)險(xiǎn)[1-6]。秸稈作為一種散拋型、低容重的資源，具有分散、季節(jié)性、能量密度低及儲(chǔ)運(yùn)不方便等特點(diǎn)，嚴(yán)重地制約了其大規(guī)模應(yīng)用。利用打捆機(jī)對(duì)秸稈打捆收集，可以提高秸稈收集的效率，真正把秸稈變?yōu)榭衫觅Y源。有些畜牧業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，作物秸稈青貯的轉(zhuǎn)化率已達(dá)到90%，而秸稈打捆機(jī)扮演了主要的角色，發(fā)揮了重要的作用。

本文針對(duì)目前玉米秸稈打捆收集效率低的問(wèn)題，在玉米穗莖兼收與秸稈打捆一體機(jī)的基礎(chǔ)上，對(duì)聯(lián)合打捆機(jī)進(jìn)行分析研究。該打捆機(jī)為機(jī)械式固定喂入方捆打捆機(jī)，與聯(lián)合收割機(jī)同步使用，采用固定連接方式，不設(shè)秸稈撿拾機(jī)構(gòu)，打捆機(jī)的進(jìn)料口與聯(lián)合收割機(jī)的秸稈拋送口對(duì)接。其中，柱塞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為重要部件之一，其工作可靠性關(guān)系到整機(jī)運(yùn)行的安全及打捆作業(yè)效果能否滿足技術(shù)要求，需對(duì)打捆機(jī)柱塞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與參數(shù)優(yōu)化。該機(jī)邊收割邊打捆，收割完成的同時(shí)，秸稈打捆工作隨之結(jié)束，避免二次下地，節(jié)省人力、物力、財(cái)力，可為用戶提供方便合理的秸稈處理方案，解決秸稈焚燒的社會(huì)難題。

1 打捆裝置整體結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1 打捆機(jī)整體結(jié)構(gòu)

方捆秸稈打捆機(jī)整體結(jié)構(gòu)主要由進(jìn)料口、出料口、秸稈喂入滾筒、箱體、壓縮柱塞、柱塞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、打結(jié)器、穿繩機(jī)構(gòu)、成型捆長(zhǎng)度控制機(jī)構(gòu)和密度控制機(jī)構(gòu)等部分組成，如圖1所示。

1.密度控制機(jī)構(gòu) 2.長(zhǎng)度控制機(jī)構(gòu) 3.打結(jié)器 4. 秸稈喂入滾筒 5.進(jìn)料口 6.減速器 7.柱塞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 8.壓縮活塞 9.穿繩機(jī)構(gòu) 10.出料口 圖1 打捆機(jī)整體結(jié)構(gòu)圖Fig.1 The overall structure diagram of baling machine

1.2 工作原理

工作時(shí)，破碎后的玉米秸稈經(jīng)風(fēng)機(jī)拋送至打捆機(jī)進(jìn)料口，由秸稈喂入滾筒將其撥入壓縮室，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力經(jīng)減速器傳遞到柱塞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(見(jiàn)圖2)；曲柄連接驅(qū)動(dòng)連桿推動(dòng)壓縮活塞進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)壓縮活塞推動(dòng)草捆達(dá)到設(shè)定長(zhǎng)度時(shí)，穿繩機(jī)構(gòu)向上運(yùn)動(dòng)，配合打結(jié)器對(duì)草捆打結(jié)，完成一次打捆作業(yè)。

1.壓縮活塞 2.驅(qū)動(dòng)連桿 3.驅(qū)動(dòng)曲柄圓盤(pán) 圖2 柱塞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Plunger drive mechanism structure diagram

壓縮室采用活塞推進(jìn)，壓縮比小，效率高。打結(jié)器是打捆機(jī)的核心部件，其可靠性決定了打捆機(jī)的經(jīng)濟(jì)效益；打結(jié)器為德國(guó)進(jìn)口，采用耐磨鑄鐵件，加工成本低、質(zhì)量輕，可有效增加打結(jié)器的耐用性。秸稈喂入裝置是打捆機(jī)的一個(gè)重要組成部分，由于配套打捆機(jī)沒(méi)有撿拾機(jī)構(gòu)，秸稈的喂入僅依靠聯(lián)合收割機(jī)上風(fēng)機(jī)的力量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的；設(shè)置秸稈喂入滾筒避免了大量秸稈在打捆機(jī)入料口處堆積及堵塞，保證活塞的正常往復(fù)運(yùn)動(dòng)。打捆機(jī)與聯(lián)合收割機(jī)聯(lián)合使用，秸稈打捆機(jī)的動(dòng)力由聯(lián)合收割機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)提供，在發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出端加裝動(dòng)力傳動(dòng)帶輪，通過(guò)帶傳動(dòng)，將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力傳送至打捆機(jī)的減速機(jī)。這樣的安裝連接和動(dòng)力配備方式能夠使配套后的整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，并降低打捆機(jī)的制造成本。

2 結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算

2.1 柱塞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算

考慮到結(jié)構(gòu)布置緊湊有利于提高機(jī)構(gòu)工作可靠性，選擇對(duì)心式曲柄連桿機(jī)構(gòu)作為打捆機(jī)柱塞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)[7]，柱塞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)尺寸圖如圖3所示。

圖3 柱塞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)尺寸圖Fig.3 Motion analysis of Plunger drive mechanism

任意時(shí)刻滑塊運(yùn)行距離S為

S=R(1-cosα)-L(1-cosβ)=

R[(1-cosα)+λ(1-cos2α)]/4

(1)

其中，R為曲柄長(zhǎng)度；L為連桿長(zhǎng)度；λ=R/L。

已知活塞行程S=600～720mm、偏心距e=0，計(jì)算并設(shè)定了適于方捆打捆機(jī)的壓縮活塞結(jié)構(gòu)參數(shù)，曲柄長(zhǎng)R=300～360mm，連桿長(zhǎng)L=720～780mm。

在上述范圍內(nèi)分別取3組結(jié)構(gòu)尺寸數(shù)據(jù)，如表1所示，進(jìn)行有限元仿真分析，如表1所示。

表1柱塞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)尺寸參數(shù)Table 1 Dimension parameters of plunger drive mechanism

2.2 柱塞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)受力分析

對(duì)柱塞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)做受力分析，在任一時(shí)刻滑塊、壓桿受力情況如圖4所示。

圖4 柱塞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)受力分析圖Fig.4 Stress analysis of plunger drive mechanism

對(duì)滑塊做力平衡分析：σ1=σ/cosβ；曲柄處轉(zhuǎn)矩M=σ1·l。

其中，力臂l=Rsin(α+β)，所以得

M=σ·Rsin(α+β)/cosβ

(2)

其中，σ為打捆工作壓力，σ1為連桿壓力。

由式(2)可得：當(dāng)α+β=90°曲柄處轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大，MMAX=281.08kN·m。

曲柄轉(zhuǎn)速ω=90r/min，打捆機(jī)所需功率為P=35kW,功率與轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系為

P=Mω/9550

(3)

由式(3)可得極限轉(zhuǎn)矩Mm

Mm=3713.9kN·m?MMAX

由相關(guān)文獻(xiàn)[8]和[9]可知：打捆機(jī)柱塞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的功能性要求壓縮機(jī)構(gòu)能夠提供足夠的壓縮力，使打捆產(chǎn)品達(dá)到所需的密度。根據(jù)活塞比壓與物料容積密度的關(guān)系，打捆工作壓力一般為0.5MPa以下，見(jiàn)圖4中所示σ為0.5MPa，該打捆機(jī)草捆截面大小為300mm×450mm,在設(shè)計(jì)中近似轉(zhuǎn)換為曲柄連桿需要對(duì)壓縮活塞水平方向提供最大推力不小于780kN。經(jīng)上文計(jì)算可知：在正常范圍以內(nèi)，可正常工作，此時(shí)壓縮產(chǎn)品的最終密度理論上能夠達(dá)到160～200kg/m3。

3 有限元仿真分析

ANSYS作為世界上應(yīng)用最為廣泛的有限元分析軟件之一，可與各種CAD軟件共享數(shù)據(jù)并利用，實(shí)現(xiàn)有限元協(xié)同仿真，使工作效率得到提升。ANSYS Workbench不僅具有傳統(tǒng)分析軟件的各個(gè)模塊和功能，還將各個(gè)分析模塊融合在一起，為綜合應(yīng)用各種CAD和CAE軟件提供了一個(gè)仿真平臺(tái)[10]。

3.1 仿真分析前處理

在SolidWorks中打捆機(jī)柱塞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行三維實(shí)體建模，將建好的實(shí)體模型導(dǎo)入ANSYS Workbench中進(jìn)行分析求解。

柱塞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)屬于三維實(shí)體結(jié)構(gòu)，所以，在ANSYS前處理器PREP7中，單元類(lèi)型選擇為Solid92單元，此單元由10個(gè)點(diǎn)定義，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有3個(gè)自由度：即節(jié)點(diǎn)x、y和z方向位移。同時(shí)，單元有可塑性、蠕動(dòng)、膨脹、應(yīng)力強(qiáng)化、大變形和大應(yīng)變的能力[11]。

由于柱塞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的材料是剛性材料，屬于各向同性的線彈性材料，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得到，驅(qū)動(dòng)連桿選用鋼管Q235A。鋼管外徑48mm，壁厚8mm，抗拉強(qiáng)度σb≥375MPa。在材料屬性定義中定義材料的彈性模量EX=2.1e11，泊松比PRXY=0.3。同時(shí)，定義柱塞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)材料密度DENS=7 800。

網(wǎng)格數(shù)量的多少將影響計(jì)算結(jié)果的精度和計(jì)算規(guī)模的大小。本文采用全局網(wǎng)格控制，網(wǎng)格尺寸控制在10mm，采用自由網(wǎng)格劃分的形式。網(wǎng)格劃分后的柱塞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)幾何模型如圖5所示，22 957個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)，8 678個(gè)單元體。

圖5 驅(qū)動(dòng)連桿網(wǎng)格劃分圖Fig.5 Mesh automatic generation of driven connecting rod

3.2 加載求解

柱塞驅(qū)動(dòng)連桿曲柄端和曲柄相連，在工作過(guò)程中只存在相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，假定在整個(gè)壓縮過(guò)程中，不會(huì)發(fā)生任何方向的位置移動(dòng)，在ANSYS中限制此端全約束，約束限制與實(shí)際工況條件相符合。

打捆機(jī)在工作過(guò)程中驅(qū)動(dòng)連桿受到曲柄與已壓縮成型的草物料的相互壓力，驅(qū)動(dòng)連桿壓力分布情況：打捆機(jī)對(duì)松散秸稈進(jìn)行擠壓，要排出其中的空氣，使之產(chǎn)生變形。在這個(gè)過(guò)程中，隨著草片逐漸壓縮，驅(qū)動(dòng)連桿曲柄端至柱塞端沿壓縮方向正壓力也越來(lái)越大，最終呈梯度的變化趨勢(shì)，且當(dāng)連桿壓縮至水平位置時(shí)壓力達(dá)到最大值；壓縮過(guò)程中，連桿柱塞端轉(zhuǎn)矩在曲柄運(yùn)行至上方與連桿成90°時(shí)達(dá)到最大值。

考慮到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全系數(shù)，對(duì)實(shí)際測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯筇幚?，設(shè)定柱塞端內(nèi)壁均布荷載為0.5MPa,轉(zhuǎn)矩為281.08kN·m,將所得的數(shù)據(jù)施加到有限元模型上進(jìn)行求解[12]。

3.3 查看求解結(jié)果

在求解完成后的驅(qū)動(dòng)連桿幾何模型中，可以查看變形后的幾何形狀圖、位移等值線圖、等效應(yīng)力等值線圖及等效應(yīng)變等值線圖[13-15]。

有限元求解后3組不同長(zhǎng)度驅(qū)動(dòng)連桿節(jié)點(diǎn)總位移變化的等值線圖如圖6所示。圖6(a)、(b)、(c)中驅(qū)動(dòng)連桿長(zhǎng)度分別為720、750、 780mm。從圖6中可以看出:在實(shí)際打捆工作過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)連桿節(jié)點(diǎn)總位移變化最大處發(fā)生在驅(qū)動(dòng)連桿柱塞端固定支撐部位的正上方附近，并且圖6(c)中連桿長(zhǎng)度最大，其位移變化最大值也最大，圖6(a)、(b)中連桿位移變化最大值有所減小。驅(qū)動(dòng)連桿柱塞端與驅(qū)動(dòng)連桿連接處并不是處于對(duì)稱中心，上下端相當(dāng)于力臂不等的杠桿，由于受到不均勻的載荷作用，在柱塞端遠(yuǎn)離驅(qū)動(dòng)連桿的區(qū)域附近位移變化比較大，而驅(qū)動(dòng)連桿曲柄端在工作過(guò)程中此處有固定支撐，不會(huì)發(fā)生大的位移變化。此種現(xiàn)象和打捆機(jī)工作過(guò)程中驅(qū)動(dòng)連桿變形情況相符。

(a)

(b)

(c) 圖6 不同長(zhǎng)度驅(qū)動(dòng)連桿節(jié)點(diǎn)總位移變化的等值線圖Fig.6 Contour diagram of total deformation of driving connecting rod of

different lengths

從圖6中還可以看出：驅(qū)動(dòng)連桿節(jié)點(diǎn)位移的變化沿著壓縮方向逐漸增大。在壓縮過(guò)程中，壓縮活塞受到已壓縮成型的秸稈正壓力與壓縮室各側(cè)壁摩擦力所造成的阻力作用，驅(qū)動(dòng)連桿推動(dòng)活塞向前運(yùn)動(dòng)需要克服上述所需作用力，此過(guò)程中秸稈向壓縮活塞的作用力逐漸增大而導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)連桿節(jié)點(diǎn)位移逐漸增大。當(dāng)壓縮活塞作用力大于等于已成型的草物料與各側(cè)壁的摩擦阻力作用時(shí)，壓縮成型后的草物料才表現(xiàn)為沿壓縮方向推移。

有限元求解后不同長(zhǎng)度驅(qū)動(dòng)連桿節(jié)點(diǎn)等效應(yīng)力等值線圖如圖7所示。從圖7中可以看出：驅(qū)動(dòng)連桿與柱塞端相連接處受力較大，且圖7(c)中等效應(yīng)力最大值也最大，但圖7(a)、(b)、(c)三者之間差別較小。由于在打捆機(jī)實(shí)際工作過(guò)程中，曲柄端被限制了全約束，驅(qū)動(dòng)連桿受到活塞傳導(dǎo)過(guò)來(lái)的新喂入的秸稈在壓縮過(guò)程中克服成型所需的作用力的反作用力作用，導(dǎo)致固定連接處受力較大。

從圖7中還可以看出：在驅(qū)動(dòng)連桿偏向柱塞端遠(yuǎn)端一側(cè)處節(jié)點(diǎn)等效應(yīng)力值較大，而偏向柱塞端近端一側(cè)處節(jié)點(diǎn)等效應(yīng)力值很小，甚至外側(cè)近乎為零。由于此處呈力臂不等的杠桿，壓縮成型后的秸稈通過(guò)活塞作用在驅(qū)動(dòng)連桿上的荷載不均勻，隨著時(shí)間的延續(xù)表現(xiàn)為明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象，這與上文中節(jié)點(diǎn)位移變化相一致。因此，為提高驅(qū)動(dòng)連桿的安全可靠性，應(yīng)在此處提出改進(jìn)措施以提高其強(qiáng)度。

(a)

(b)

(c) 圖7 不同長(zhǎng)度驅(qū)動(dòng)連桿節(jié)點(diǎn)等效應(yīng)力等值線圖Fig.7 Equivalent stress contours of the driving connecting rod of different lengths

有限元求解后不同長(zhǎng)度驅(qū)動(dòng)連桿節(jié)點(diǎn)等效應(yīng)變等值線圖如圖8所示。從圖8中可以看出：驅(qū)動(dòng)連桿偏向柱塞端遠(yuǎn)端處的節(jié)點(diǎn)等效應(yīng)變值較大，中間位置節(jié)點(diǎn)等效應(yīng)變值呈線性變化趨勢(shì)，偏向柱塞端近端處的節(jié)點(diǎn)等效應(yīng)力值較小。由于在高密度打捆工作過(guò)程中，壓縮活塞的沖擊力的作用及不對(duì)稱的杠桿作用導(dǎo)致了在柱塞端處驅(qū)動(dòng)連桿上端節(jié)點(diǎn)等效應(yīng)變值較大。

3組結(jié)構(gòu)尺寸的驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變均在合理范圍內(nèi)，但仍希望節(jié)點(diǎn)位移變化值能縮小一些以保證結(jié)構(gòu)更加安全。綜合上述，并考慮到空間布置與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，B組結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)更為合理、可靠。

(a)

(b)

(c) 圖8 不同長(zhǎng)度驅(qū)動(dòng)連桿節(jié)點(diǎn)等效應(yīng)變等值線圖Fig.8 Equivalent elastic strain of driving connecting rod of different lengths

3.4 改進(jìn)后驅(qū)動(dòng)連桿分析

由于驅(qū)動(dòng)連桿應(yīng)力、應(yīng)變及最大位移均集中在柱塞連接端,所以在該處添加一副加強(qiáng)筋,如圖9所示。

圖9 改進(jìn)后驅(qū)動(dòng)連桿Fig.9 The improved driving connecting rod

改進(jìn)后的驅(qū)動(dòng)連桿節(jié)點(diǎn)位移變化最大值縮小為1.255 4mm，與改進(jìn)前相比，降低了2/3；且驅(qū)動(dòng)連桿柱塞端位移變化的等值線近似直線，避免了某一端變形量過(guò)大，提高了驅(qū)動(dòng)連桿柱塞端抗彎曲能力。同時(shí)，改進(jìn)后驅(qū)動(dòng)連桿的等效應(yīng)力與等效應(yīng)變也呈現(xiàn)較大程度的縮小，表明添加加強(qiáng)筋對(duì)驅(qū)動(dòng)連桿整體結(jié)構(gòu)可靠性及安全性具有較大的提升，如圖10～圖12所示。

圖10 改進(jìn)后驅(qū)動(dòng)連桿節(jié)點(diǎn)位移變化的等值線圖Fig.10 Contour diagram of total deformation of the improved driving connecting rod

圖11 改進(jìn)后驅(qū)動(dòng)連桿節(jié)點(diǎn)等效應(yīng)力等值線圖Fig.11 Equivalent stress contours of the improved driving connecting rod

圖12 改進(jìn)后驅(qū)動(dòng)連桿節(jié)點(diǎn)等效應(yīng)變等值線圖Fig.12 Equivalent elastic strain of the improved driving connecting rod

4 試驗(yàn)結(jié)果與分析

本文在玉米穗莖兼收一體機(jī)樣機(jī)整機(jī)田間試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)聯(lián)合打捆機(jī)作業(yè)效果進(jìn)行了試驗(yàn)研究。試驗(yàn)物料為當(dāng)季9月份玉米秸稈，含水率為70%，樣機(jī)田間試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)如圖13所示，玉米作物特征如表2所示。

圖13 一體機(jī)樣機(jī)田間試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)Fig.13 Field test site of all-in-one prototype machine表2 田間玉米作物特征測(cè)定 Table 2 Determination of corn crop characteristics in field mm

性能試驗(yàn)主要進(jìn)行了成捆率、規(guī)則捆率及捆包密度的測(cè)試，并對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行分析。

1)成捆率。取20min連續(xù)作業(yè)的純工作時(shí)間內(nèi)累積打捆數(shù)與散捆數(shù)，重復(fù)3次，其值分別為101與2、95與2、99與1，則成捆率為98.3%。

2)規(guī)則捆率。任意選取在20min內(nèi)連續(xù)作業(yè)的純工作時(shí)間內(nèi)累積打捆數(shù)與規(guī)則捆數(shù)(秸稈捆的最大長(zhǎng)度與最小長(zhǎng)度之差小于最大長(zhǎng)度的10%)，重復(fù)3次，其值分別為100與3、95與2、98與2，則成捆率為97.7%。

3)成型捆密度。選取5個(gè)行程，每個(gè)行程測(cè)量2個(gè)成型捆的長(zhǎng)、寬、高、質(zhì)量，計(jì)算成型捆體積并求出其密度平均值，如表3所示，成型捆包平均密度為173.9kg/m3。

在試驗(yàn)作業(yè)期間，機(jī)器在不影響果穗收獲的條件下，該機(jī)器成捆率、規(guī)則草捆率、草捆密度均大于質(zhì)量指標(biāo)要求的最低值，即打捆作業(yè)相關(guān)技術(shù)指標(biāo)符合國(guó)家規(guī)定的技術(shù)要求[16]，如表4所示。

表3 玉米秸稈成型捆包密度Table 3 The density of corn straw bales kg/m3

表4 方捆打捆機(jī)作業(yè)質(zhì)量指標(biāo)Table 4 Quality index of bundle binding machine

該機(jī)器與現(xiàn)有機(jī)型相比，作業(yè)速度1.84～4.42km/h，與現(xiàn)有機(jī)型3～5km/h相差較小；由于穗莖兼收的原因，該機(jī)器生產(chǎn)率為0.35hm2/h，與現(xiàn)有機(jī)型單獨(dú)收獲秸稈的生產(chǎn)率0.51hm2/h的差距也在合理范圍之內(nèi)，如表5所示。

結(jié)果表明：該機(jī)器作業(yè)效率與性能可以滿足市場(chǎng)需求，作業(yè)效率較高，大大節(jié)約了勞動(dòng)力和勞動(dòng)時(shí)間。

表5 現(xiàn)有機(jī)型作業(yè)參數(shù)對(duì)比Table 5 Comparison of operating parameters of common model

5 結(jié)論與討論

1)確定了柱塞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用對(duì)心式空間布置，通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算與三維建模，并采用有限元仿真分析，最終設(shè)定曲柄、連桿長(zhǎng)度分別為330mm與750mm。

2)試驗(yàn)驗(yàn)證表明：機(jī)器運(yùn)行安全、可靠、性能優(yōu)良，成捆率達(dá)到98.3%，規(guī)則草捆率達(dá)到97.7%，草捆密度達(dá)到了165～180kg/m3，能夠滿足玉米秸稈打捆作業(yè)工藝要求。

3)田間作業(yè)過(guò)程中出現(xiàn)的打捆機(jī)秸稈進(jìn)料口堵塞問(wèn)題，是由于機(jī)器行走速度過(guò)快，秸稈進(jìn)料不均勻?qū)е碌?，下一步將針?duì)這一問(wèn)題對(duì)進(jìn)料裝置進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)。

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