Design and Test Research on Cutting Blade of Corn Harvester Based on Bionic Principle

Abstract

Existing corn harvester cutting blades have problems associated with large cutting resistance, high energy consumption, and poor cut quality. Using bionics principles, a bionic blade was designed by extracting the cutting tooth profile curve of the B. horsfieldi palate. Using a double-blade cutting device testing system, a single stalk cutting performance contrast test for corn stalks obtained at harvest time was carried out. Results show that bionic blades have superior performance, demonstrated by strong cutting ability and good cut quality. Using statistical analysis of two groups of cutting test data, the average cutting force and cutting energy of bionic blades and ordinary blades were obtained as 480.24 N and 551.31 N and 3.91 J and 4.38 J, respectively. Average maximum cutting force and cutting energy consumption for the bionic blade were reduced by 12.89% and 10.73%, respectively. Variance analysis showed that both blade types had a significant effect on maximum cutting energy and cutting energy required to cut a corn stalk. This demonstrates that bionic blades have better cutting force and energy consumption reduction performance than ordinary blades.

Bionic Design and Parameter Optimization of Rotating and Fixed Stem- and Leaf-Cutting Devices for Carrot Combine Harvesters

“…Based on the previous theoretical analysis, the bench test and the actual production requirements, the linear speed of the clamping conveyor belt, and the rotation speed of the disc cutter are the main factors that affect carrot cutting quality. However, the linear speed cannot be accurately measured; instead, it must be converted into the rotational speed of the clamping belt pulley [27]. e conversion relationship for speed between the linear and the clamping conveyor pulley is as follows:…”

Аддитивное Производство Деталей Сельскохозяйственных Машин

“…Таблица 1 -Биопроектирование деталей почвообрабатывающих и уборочных машин (модифицирование внешней геометрии) Сущность биопроектирования / Достигаемые эффекты Нож культиватора-плоскореза, закрепленный на двух стойках, с криволинейной режущей кромкой в горизонтальной плоскости и треугольными выступами на боковых частях подобно лобовой части ската-рогача / Обеспечивается равномерное распределение давления ножа на почву и равномерное рыхление почвы, повышается устойчивость работы в продольной плоскости, снижается тяговое сопротивление [3] Рыхлительные элементы дисков кольчато-режущего катка в форме усеченных конусов подобно роющим конечностям жука-носорога / Обеспечивается равномерное распределение контактного давления на почву [4] Рабочий орган уплотнителя почвы в виде зубчатого колеса с зубьями, по форме подобными зубцам передней ноги навозного жука / Снижается сопротивление проникновению в почву, улучшается качество уплотнения почвы [5] Плуг-запашник с рабочей частью, по форме подобной голове хряка / Снижается тяговое сопротивление [6] Стойка культиватора, подобная по форме профиля когтю барсука / Снижается тяговое сопротивление [7] Зубья жатки, подобные по форме когтям лап медведки / Повышается производительность жатки [8] Лезвие жатки, по форме подобное режущему зубу жука-усача / Повышается режущая способность и качество резания [9] Лезвие лущильника, имеющее зубчатую форму подобно шипам передней ноги богомола / Повышается производительность лущильника [10] Таблица 2 -Биопроектирование деталей уборочных и транспортных машин (модифицирование геометрии рельефа поверхности) Сущность биопроектирования / Достигаемые эффекты Поверхности стойки и рыхлительной лапы почвоуглубителя, взаимодействующие с грунтом, имеют риблеты подобно панцирю моллюсков, чешуе панголина или акулы / Снижается тяговое сопротивление и повреждение почвы, повышается стрессовая устойчивость посевов [11] Поверхности отвального плуга и бульдозерного отвала, взаимодействующие с грунтом, имеют множество бугорков подобно поверхности головы навозного жука / Уменьшается адгезия грунта к рабочей поверхности, снижается тяговое сопротивление, повышается износостойкость [12] Загрузочные и разгрузочные желоба ленточных транспортеров сыпучих материалов, у которых поверхности, подвергающиеся воздействию этих материалов, имеют риблеты подобно поверхности головы навозного жука, задней части жужелицы, чешуе панголина или песчаной ящерицы / Повышается износостойкость [13] Рисунок 1 -Биопроектирование деталей сельхозмашин а -лобовая часть ската-рогача и культиватор-плоскорез с бионическим ножом (модифицирование внешней геометрии) [3]; б -чешуя акулы и бионические поверхности стойки и рыхлительной лапы почвоуглубителя c риблетами (модифицирование геометрии рельефа поверхности) [11]; в -пчелиные соты и бионическая ячеистая структура детали (модифицирование внутренней структуры) [15].…”

Bionic Technology and Deep Learning in Agricultural Engineering: Current Status and Future Prospects

“…Bionics provides new ideas and methods for the research, design and optimization of crop cutters. Tian et al (2017) designed a blade that mimics the mouthparts of longhorn beetles, as shown in Fig. 4.…”