油用向日葵是一种品质优良的经济作物,也是我国主要油料作物之一。油葵具有广阔的市场潜力,被广泛应用于食品加工行业、化工行业、农牧业等领域,其较长的产业链条和后续加工可有效带动各主产区的经济发展。然而自2017年以来,我国向日葵种植面积与产量逐年下降,主要是因为目前我国向日葵收获机械化程度不高,主要以人工为主,具有劳动强度大、用工量多和生产成本高等问题。现有油葵联合收获机大多是在稻麦联合收割机的基础上,对割台进行改装。油葵联合收获时,割台收割的是带有一段茎秆及葵盘的植株,茎杆粗壮且葵盘硕大,这与稻麦等作物收获差别较大,现有稻麦联合收获机中间输送装置的结构形式和参数不能较好地完成收割油葵的物料输送,存在回带、堵塞等问题。本课题在对国内外茎秆类作物联合收获机中间输送装置发展现状进行总结分析的基础上,运用理论分析、仿真分析和台架试验相结合的方法,对搅龙与链耙式中间输送装置的关键部件进行改进,确定了输送装置的关键部件结构参数和运动参数,为油葵联合收获机割台搅龙与链耙式中间输送装置的设计提供了参考。论文主要内容包括:(1)为了提高搅龙与链耙式中间输送装置对油葵的适应性,进行了油葵植株的主要几何参数与物理参数测量,包括葵盘厚度、葵盘直径、茎秆直径、割下茎秆长度、茎秆含水率和籽粒含水率等。(2)开展了油葵植株与割台搅龙螺旋叶片之间摩擦角的测量试验,通过试验测得油葵植株与搅龙叶片之间的摩擦角为26.5°。提出了两种解决输送不畅问题的方案,综合分析确定了割台搅龙与链耙输送器之间采用平滑过渡方式的方案,并确定割台搅龙与链耙输送器的最小喂入量为2.5kg/s。(3)搅龙与链耙式中间输送装置关键部件的结构优化。对搅龙拨板、搅龙与链耙输送器过渡区域以及链耙输送器刮板进行了改进,分析确定了结构参数范围。将固定的垂直拨板改进为带倾角的固定拨板,通过对油葵的拨出分析确定搅龙拨板的倾斜角度应小于19.22°;通过在过渡区域油葵的受力分析确定了链耙输送器从动轴的安装位置为(294.8,191.5);通过油葵在过渡区域的运动轨迹分析确定了搅龙与链耙输送器之间的平滑过渡是有利于油葵输送的;取消了刮板齿形并通过对葵盘厚度的分析确定刮板的高度范围为25～50mm。(4)搅龙与链耙式中间输送装置关键部件结构参数与运动参数的设计分析。通过对油葵的运动分析确定搅龙叶片的螺旋角为32.48°;通过对葵盘的直径分析确定链耙输送器的刮板间距为228.6mm;通过对搅龙与链耙输送器的输送量进行分析确定链耙输送器主动轴转速与搅龙转速之比应大于1.52。(5)仿真分析。使用Creo Parametric软件创建了油葵联合收获机割台搅龙与链耙输送器试验台架的三维模型,并使用ANSYS Workbench软件对搅龙拨板进行静力学分析,得到了搅龙拨板的应力分布、应变分布和总变形,了解了搅龙拨板工作时的受力和变形情况,分析表明使用Q235材料和带倾斜角结构下的搅龙拨板可以承受较大的拨出阻力,不会产生永久变形。(6)开展了搅龙与链耙式中间输送装置单因素试验研究与分析。将油葵输送率与输送过程中的籽粒脱落率作为输送效果的评价指标,对搅龙转速、搅龙拨板倾角、搅龙底板倾角、刮板高度和输送间隙5个因素开展了单因素试验,得出了输送率和籽粒脱落率受不同因素影响的变化规律。分析可知搅龙底板倾角越接近链耙输送器倾角,割台与输送槽之间的连接处越平缓,油葵输送率越高、籽粒脱落率越低;刮板高度的最优水平为50mm,输送间隙的最优水平为25mm。同时,分析出后续正交试验中搅龙转速的试验范围应为150～190r/min,搅龙拨板的倾角范围为8～16°,输送槽倾角(将相同角度的搅龙底板倾角和链耙输送器倾角合并为一个因素,记为输送槽倾角)的范围为20～30°。(7)开展了搅龙与链耙式中间输送装置过渡区域的正交试验。选择搅龙转速、搅龙拨板倾角和输送槽倾角三个因素进行了三因素三水平正交试验,方差分析结果表明:输送槽倾角对输送率影响极显著、对籽粒脱落率影响显著,搅龙转速对输送率影响显著。极差分析表明:影响输送率的因素主次顺序为输送槽倾角、搅龙转速、搅龙拨板倾角,影响籽粒脱落率的因素主次顺序为输送槽倾角、搅龙拨板倾角、搅龙转速。通过综合分析得出最优参数组合为:输送槽倾角为25°、搅龙转速170r/min、搅龙拨板倾角12°,此时油葵输送效果最好,输送率最高可达100%,籽粒脱落率不足0.6%。