[00127220]智能化履带式全喂入水稻联合收获机关键技术与装备

我国传统履带式全喂入水稻联合收获机主要存在以下难题： （1）喂入量增大时,脱净率与籽粒的脱粒损伤难以兼顾、籽粒破损严重; （2）脱出物含水率高时,籽粒清选损失大、含杂率高、效率低; （3）深泥脚水田作业时,履带式底盘单边制动转向易打滑、下陷,通过性差; （4）整机缺乏作业状态和性能监控装置,作业性能不稳定。欧美公司的大型轮式谷物联合收获机无法适应我国水稻主产区的深泥脚作业环境。日韩公司生产的半喂入水稻联合收获机不能适应水稻高冠层、易落粒、穗幅差大等的收获工况,其市场占有率逐年下降。 本项目在国家自然科学基金、国家“863计划”等课题资助下,在三个方面取得了原创性突破,主要包括： （1）建立了稻谷脱粒碰撞损伤力学理论,揭示了脱粒过程中稻谷内部微裂纹形成、损伤累积、应力裂纹扩展、谷粒破碎的损伤演化机理,提出了满足水稻不同生物力学特性的切流初脱、轴流复脱低损伤脱粒分离、脱出物均布和脱粒分离负荷自适应调控新方法;发明了斜置切纵流双滚筒低损伤脱粒分离装置,在螺旋喂入头处形成40m3/min的负压辅助喂入气流,解决了收获时喂入量波动易堵塞的难题,使整机破碎率仅为0.9%（日本久保田PRO988Q为1.5%）,且脱出物杂余减少30%以上,显著减轻了清选负荷。 （2）建立了切纵流脱粒清选装置气流场理想分布模型,揭示了潮湿脱出物在气流吹托和筛面振动耦合作用下的分层迁移、沉积透筛规律,提出了预清选、多次气流吹脱和脱出物快速均布的多风道高效清选新方法,发明了双向隔振全幅宽籽粒清选损失监测传感器,提出了基于希尔伯特-黄变换和多元核支持向量回归机的清选性能自适应预测控制方法,创制了多风道高效自适应清选装置,使总损失率仅为1.3%（日本久保田PRO988Q为2.0%）,清选效率提高30%。 （3）提出了履带式行走装置机械差逆转向新方法,揭示了差逆转向比单边制动转向对土壤剪切面积减少24%且履齿不存在二次剪切土壤的原因;发明了机械差逆液压无级变速装置和可承载6～7吨的差逆转向履带式行走底盘,显著提高了整机在深泥脚水田的通过性。提出了基于模型参考的作业速度自适应控制算法,研制了联合收获机自适应控制装置,提高了作业稳定性和作业效率。 研发的智能化履带式全喂入水稻联合收获机系列产品综合技术居国际先进水平,其中斜置切纵流低损伤脱粒、多风道高效清选和作业速度智能控制技术达到了国际领先水平。经检测,整机的总损失率1.3%,破碎率0.9%,含杂率1.0%,作业效率0.80h㎡/h,主要技术指标明显优于国内外同类产品。 本项目授权发明专利39件、其他知识产权18件,申请PCT专利4件;发表论文60篇,其中SCI/EI收录45篇。项目成果获中国专利优秀奖、中国国际工业博览会创新金奖。 研究成果在江苏上骐农装、江苏沃得农机、雷沃重工、星光农机、无锡收割机等企业得到应用。近三年累计销售研发产品72185台（出口4266台）,新增销售收入54.78亿元、利润7.31亿元、税收1.67亿元,显著推动了水稻联合收获机的升级换代和收获机械行业的科技进步。