[01425417]深泥脚湿烂田水稻联合收获机械关键技术与装备

我国及东南亚国家深泥脚湿烂田水稻种植面积达5.63亿亩,其机械化高效能收获具有重要意义。在“863”计划等支持下,项目组历经13年协同攻关实现了深泥脚湿烂田水稻收获机械的理论方法创新、关键技术突破、装备创制及推广应用,解决了深泥脚湿烂田收获时易陷车/跑偏、水稻带青带水收获时脱粒易堵塞/损伤多/损失大及整机智能化程度低、无故障工作时间短等难题。主要创新成果如下： （1）突破了履带底盘多点升降与自动调平、差逆转向电液调控等关键技术,研制了割台仿形、视觉-卫星-惯性组合导航和满幅收割控制系统,提高了深泥脚湿烂田的行驶适应性。发明了履带底盘四点升降调节机构,建立了升降、倾斜与俯仰计算模型,揭示了不同转向模式下转向阻力矩变化规律,实现了100mm范围内地隙自适应调平和原地转向,解决了湿烂田易托底陷车、转弯不灵活等难题。创制了“超声波阵列-多弓结构”组合式割台仿形和满幅收割实时调控系统,提出了基于多信息融合和组合导航双闭环模糊自适应控制算法,跟踪误差≤3cm,解决了深泥脚湿烂田机器易跑偏、割幅不稳定、喂入波动大的难题。 （2）建立了稻谷脱粒损伤和潮湿物料筛面耦合运动理论,创制了轴向喂入一体化高效脱粒分离装置和多风道自适应高效清选系统,实现了水稻带青带水低损高效作业。揭示了稻谷与脱粒元件碰撞损伤机理,发明了轴向喂入脱粒分离一体化新结构,提出了预清选、多次气流吹托和脱出混合物快速均布的清选新方法,创制了多风道高效清选装置,研制了损失率、破碎率和含杂率实时监测装置,构建了清选装置多变量自适应模糊控制系统,实现了鱼鳞筛和进风口开度、分风板角度等多参数智能化控制,总损失率比日本久保田同类产品低30%,破碎率低47%,突破了水稻带青带水脱粒易堵塞、损伤多、清选损失大等瓶颈。 （3）建立了整机多源激励耦合响应和关键部件疲劳损伤演化模型,构建了整机性能-效率协同控制系统,作业效率提高43%,确保了深泥脚湿烂田复杂工况下的长时间可靠作业。构建了多工况工作部件极限载荷频谱分布和多源激励耦合响应模型,实现了整机模态规划和可靠性设计,基于噪声振动与声振粗糙度的故障诊断方法和联合收获机行走变速箱疲劳试验系统,揭示了变速箱关键传动齿轮、轴和轴承等疲劳损伤演化规律。研制的双重密封免维护骑马式支重轮、耐锈蚀履带式底盘和性能-效率协同控制系统将国产履带式水稻联合收获机无故障工作时间提升至100h以上,达到了日本久保田等同类机型水平。 项目授权发明专利38件（美国专利1件）;出版专著2部,发表SCI/EI论文63篇。项目主要成果获中国专利金奖（至今农机领域唯一）,部分成果由院士和知名专家鉴定为国际领先水平。研发的2个系列7个产品销售到16个省（市区）及14个国家水稻主产区。近两年新增销售49.55亿元、创汇9429.10万美元、新增利润3.71亿元,仅沃得农机公司水稻机国内市场占有率达59%,打破了久保田等日系水稻机在我国及印尼、伊朗等东南亚地区的垄断,为国家“一带一路”建设作出了贡献。