甘蔗收割机切刀负载压力影响因素试验研究

针对甘蔗收割机工作时收割损失大及切割负载大等问题,结合单因素与多因素试验研究方法,对影响切割器负载压力的因素进行研究。利用自主研制的切割试验平台进行探究,并通过二次回归正交旋转设计物理试验建立数学模型,利用数学分析软件MATHCAD对回归方程中的因素进行主效应和交互效应分析。结果表明:刀盘转速、刀盘倾角、甘蔗密度、进给速度及入土深度对切割负载压力影响显著,甘蔗品种影响较小。同时可知:在刀盘倾角4°～8°、刀盘转速650～700r/min、入土深度20mm、进给速度0.2m/s的条件下,切割功率小。     

收获期花生秧蔓切割锯盘设计与试验

为合理设计花生联合收获机切秧装置,在确定以旋转锯切为切秧方式的基础上,分析锯盘刀齿齿顶点和齿根点的运动特性,确定了锯盘的齿高、齿数、齿距等关键参数;通过对秧蔓切割时刀刃的受力分析发现合适的刀齿刃倾角可以减小工作时刀齿所受的阻力;建立了花生秧蔓的几何模型,并借助ANSYS/LS_DYNA进行关于盘厚、齿高、刃倾角的三因素三水平的切割仿真正交试验,试验以切割力为评价指标,确定了在盘厚5 mm、刃倾角20°、齿高17 mm为最优组合时,花生秧蔓的切割力最小为50 N;由自主设计的测力试验台所得试验值与仿真值的相对误差为3.24%,说明有限元仿真法对花生秧蔓切割力的测定是可行的。研究结果可为花生秧蔓切秧装置的设计和参数优化提供依据。     

甘蔗切割器切割功率与破头率关系的试验研究

为了减少甘蔗切割器的切割功率耗损、切割损失并满足切割甘蔗破头率小的要求,在双刀盘甘蔗切割试验台上,通过对刀盘转速、台车行走速度、刀盘前倾角、刀片刃角进行四因素与二指标(切割功率、破头率)进行试验研究,采用二次回归旋转组合设计、综合平衡法等分析方法,得出四因素的优化值下切割功率与破头率最小.最优组合是:刀盘转速581.7r/min,行走速度0.818m/s,刀盘前倾角16°,刀片刃角7.5°.优化后的破头率和切割功率分别是3.259%和1.708kW.     

甘蔗收割机切割装置的结构设计

根据整秆式甘蔗收割机-4 ZL1400-1的特点及受力分析,设计了合理的切割装置结构。通过调整刀盘转速、收割机行走速度、刀盘倾角以及刀片切割角,在不同地形、不同种植行距和不同培土高度环境条件下对广西丘陵地带甘蔗进行切割试验。试验结果给出了优化的工作参数,验证了所设计的切割装置结构合理、切割性能可靠。     

对行式油菜薹有序收获机设计与试验

针对油菜薹机械化有序收获装备缺乏的问题,设计了一种对行式油菜薹有序收获机,完成油菜薹对行、夹持切割、柔性输送、有序铺放等收获环节。阐述了收获机整机结构和作业过程,根据切割、输送和铺放过程中油菜薹的运动学和动力学分析,确定了单圆盘切割器、夹持输送装置和导流板等部件的结构和运行参数,解析收获机参数对切割损伤率和铺放角变异系数的影响规律。研制对行式油菜薹有序收获机样机,以机器前进速度、切刀转速、输送带速度和导流板倾角为试验因素,以切割损伤率和铺放角变异系数为评价指标开展四因素三水平Box-Behnken田间试验。利用数据分析软件Design-Export 10建立试验指标与因素之间的二次多项式回归模型,分析各因素对试验指标的影响规律;求解切割损伤率和铺放角变异系数优化模型,得出最优参数组合为：机器前进速度0.5 m/s,切刀转速910 r/min,输送速度0.75 m/s,导流板倾角49°。验证试验表明,较优参数组合条件下切割损伤率为4.95%,铺放角变异系数为9.55%,与预测值之间的相对误差小于5%,能够满足油菜薹有序收获需求。     

搅龙式秸秆切碎装置揉切机理分析及参数优化

为揭示全混合日粮搅拌机的揉切机理,设计了一种搅龙式秸秆切碎装置,并对秸秆的切碎过程进行分析研究。根据秸秆在装置中的运动过程及受力情况,将秸秆在空间上的运动过程分为Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区4个区域。通过理论分析,确定了秸秆切碎过程主要发生在Ⅱ区,揉搓主要发生在Ⅲ区,明确了切割线速度、齿板数量、箱体倾角对秸秆粉碎率影响显著。以切割线速度、齿板数量、箱体倾角为试验因素,以秸秆粉碎率为评价指标,采用二次正交旋转组合方法设计方案,进行试验研究。结果表明:对全混日粮搅拌机揉切效果影响显著程度依次为齿板数量、切割线速度、箱体倾角;当切割线速度为22.7~25m/min、齿板数量为5~8个、箱体倾角为7 1.8°~7 5°时,秸秆粉碎率为8 8.5%~9 2.3%,秸秆的粉碎效果可以满足肉羊饲喂需求。     

整杆式巨菌草双圆盘切割装置动力学研究与参数优化

巨菌草收获机切割器的模型与工作参数直接影响到收割能耗与质量。基于虚拟样机设计技术与切割仿真理论，利用ugnx1847参数化建立整杆式巨菌草双圆盘切割器三维实体模型及巨菌草物理模型，在adams/view模块中将巨菌草茎秆柔性化，导入adams中完成虚拟样机设计并进行刚柔耦合动力学仿真分析，试验验证虚拟样机设计及仿真的正确性。以刀盘倾角、刀片刃角、刀盘转速为影响因素，切割茎秆的切割力为评价指标表征切割损耗，对影响切割力与切割损耗的因素设计三因素三水平虚拟正交试验，运用统计学软件进行响应面回归分析和方差分析。结果表明：切割器转速为480 r/min，刀片刃角为25°，刀盘倾斜角为2°时，切割力为最低水平266 N，切割损耗有效降低，为巨菌草切割器关键部位的优化设计提供理论和试验依据。     

凯斯A8000甘蔗联合收割机切割质量影响因素的试验

针对凯斯A8000甘蔗联合收获机实际操作参数对切割质量影响大的问题,采用二次回归通用旋转组合设计和田间物理试验方法,对其切割质量影响因素(实际操作参数)进行了研究,探明了各影响因素对切割质量的影响规律和影响机理,且优化了影响因素。结果表明:随刀盘转速x1增大,甘蔗破头率先减小后增大,随前进速度x2的增大,甘蔗破头率y增大;使用大的刀盘倾角时,小深度的入土切割有利于降低甘蔗破头率,但采用大深度的入土切割,甘蔗破头率增大;使用小的刀盘倾角时,贴地切割对降低甘蔗破头率最有利。使用小的刀盘倾角时,因素优组合为:刀盘转速为516.4r/min,前进速度为4km/h,刀盘的离地高度为0,相应可靠性为99%的甘蔗破头率预测区间为(3.9%~8.12%)。使用大的刀盘倾角时,因素优组合为:刀盘转速为544r/min,前进速度为4km/h,刀盘的离地高度为-2.78cm,相应可靠性为99%的甘蔗破头率预测区间为(5.85%~9.34%)。     

一刀切断甘蔗动力学仿真试验

采用ANSYS/LS-DYNA显式动力学仿真软件,建立甘蔗-切割器系统的动力学仿真模型,且进行了甘蔗切割物理试验验证。利用四因子二次通用旋转组合设计方法和甘蔗-切割器系统仿真模型进行一刀切断甘蔗的仿真试验,建立影响因素与切割力和剪应力的数学模型,研究了切割力和剪应力各影响因素及其交互作用的影响规律,且对影响因素进行优化,获得了一刀切断甘蔗时可靠性为95%的最佳切割力总区间。结果表明,刀片刃角为17.5°,切割角为27.73°,刀盘倾角为28°,切割速度为16 m/s时,可靠性为95%的最佳切割力范围为235.82~297.98 N。     

成熟期菜心茎秆切割力学特性测试

为了给水培叶菜机械化收获提供合理、准确的设计依据,降低叶菜收获损失,选取菜心为试验对象,以切割刀类型、切割速度、菜心品种为自变量,最大切割力为响应指标,采用单因素和混合水平正交试验法,对茎秆进行了切割试验,对各因素及其交互作用进行了分析。单因素结果表明,品种、切割刀类型、切割速度对最大切割力的影响均显著,切割速度对最大切割力影响最大。混合水平正交试验结果表明,品种和切割速度的交互影响显著水平最高;最优试验组合为青野尖叶菜心、斜刀和切割速度12 m/min。试验研究结果为切割装置的设计提供理论依据。      

向日葵茎秆切割能耗实验研究

针对向日葵在收获切割过程中的力学变化较为复杂,现存葵花茎秆收割装置存在切割不完整、效率低和能耗高等问题,拟采用摆切式切割试验台对葵花茎秆切割能耗进行实验,研究切割速度、滑切角、割刀刃角对切割能耗的影响以及不同条件下切割能耗的变化规律.实验结果表明:①切割速度在2～3.8m/s范围内时,切割能耗逐步减小,并慢慢减缓;②滑...     

异速圆盘动态支撑式玉米秸秆粉碎装置设计与试验

针对玉米秸秆粉碎过程中秸秆力学和能耗变化规律不明确,限制秸秆粉碎还田质量提升,不利于秸秆还田技术在东北黑土区推广应用的问题,本文基于异速圆盘动态支撑式玉米秸秆粉碎装置和秸秆受力状态,将玉米秸秆粉碎全过程分为秸秆捡拾阶段、秸秆升举输送阶段和入侵粉碎阶段,建立秸秆各阶段受力数学模型,确定其关键影响参数及范围。以捡拾粉碎刀转速、对数螺线支撑圆盘刀滑切角和捡拾粉碎刀与对数螺线支撑圆盘刀间的传动比为试验因素,选取秸秆最大破碎力、滑切切割功耗和滑切冲量为试验指标,应用有限元分析方法研究试验因素对试验指标的影响规律。结果表明,捡拾粉碎刀转速为1950 r/min、对数螺线支撑圆盘刀滑切角为40°和捡拾粉碎刀与对数螺线支撑圆盘刀间的传动比为0.5时,秸秆最大破碎力、滑切切割功耗和滑切冲量分别为101.71 N、1049.42W和0.032N·s。田间验证试验结果表明,滑切切割功耗为1150.43W,与模型预测值误差为9.63%,秸秆粉碎长度合格率为93.34%,满足行业标准要求。     

基于圆盘式切割器的木薯茎秆切割试验研究

以收获期木薯茎秆为研究对象,在自行研发的切割试验台上进行木薯茎秆切割试验,通过对刀片刃角、刀盘倾角、切割角、刀盘转速、机器前进速度等因素对最大切割力及功耗等指标进行单因素、多因素试验。试验结果表明:刀片数量对茎秆切割影响不大;最大切割力与刀片刃角、刀盘倾角、切割角、刀盘转速及机器前进速度相关;随着刀片刃角、切割角及机器前进速度的增大,最大切割力增大;随着刀盘倾角及刀盘转速的增大,最大切割力呈减小趋势。     

小型甘蔗收获机砍蔗力影响因素的试验研究

以研究砍蔗破头率的影响因素为目的,采用试验台模拟砍蔗的方法,对甘蔗收获机切割器的工作参数进行了试验研究;同时,探讨了切割速度、刀盘前倾角、刀片数量、切割角及收割机前进速度对砍蔗力的影响,采用方差分析得到各因素对砍蔗力的影响顺序,采用回归分析得到计算砍蔗力的经验公式,为虚拟数字样机的进一步研究提供了验证数据及仿真参数。     

黄花苜蓿收获机设计与试验

针对黄花苜蓿收割难度大、成本高、效率低制约其大规模推广的问题,设计一种能实现黄花苜蓿收割与收集的手扶电动式收获机。介绍该机的整体结构并对切割装置、收集装置和传动装置等关键部件进行参数设计,设计刀片节距为34 mm,单个动刀的行程17 mm,切割功耗为1.175 kW,风机功率消耗为0.124 3 kW,主风管尺寸为30～50 mm,支分管为15～25 mm,选用电机功率为2.2 kW;为测试该机作业性能,基于响应面分析法进行田间作业试验,结果表明,该机的最佳作业参数为:作业速度0.72 m/s,切割速度0.78 m/s,吹送速度1.29 m/s,此时收获机工作效率为0.091 2 hm~2/h,漏割率为1.75%;各因素对工作效率的因子贡献率为:吹送速度>切割速度>作业速度;各因素对漏割率的因子贡献率为:切割速度>作业速度>吹送速度。各项指标均达到设计要求,能实现稳定高效作业。     

水稻根茬-土壤复合体剪切特性试验

为了降低稻茬地少耕免耕过程中的阻力,提高作业质量,同时为破茬开沟装置提供设计依据,采用自制的剪切试验装置在万能材料试验机上对水稻根茬-土壤复合体进行了剪切试验,对根茬-土壤复合体含水率、土壤容重、根茬-土壤复合体的当量直径、剪切位置、剪切速度、切刃刃角、切刀刃口形状7个因素进行了单因素试验。在单因素试验的基础上选取根茬-土壤复合体含水率、剪切速度、切刃刃角3个因素进行了正交试验。单因素试验结果显示:极限剪切应力与复合体的含水率呈二次多项式函数关系,与土壤容重呈幂函数关系,与根茬-土壤复合体直径呈二次多项式函数关系,与剪切速度呈对数函数关系,剪切位置距离根茬中心越远极限剪应力越小,切刃刃角越小极限剪切应力也越小;在4种形状的刃口切刀中,凹圆弧切刃的极限剪切应力最小。正交试验结果表明:切割速度450 mm/min、含水率25%、切刃刃角15°时,极限剪切应力最小。     

基于数值模拟的水田刀片切泥制浆功率损耗分析

针对水稻稀泥育秧制浆机刀片切割泥浆过程中的功率损耗问题,运用Box-Benhnken design(BBD)中心组合方法对水田刀片参数进行了试验研究。根据折弯角、折弯高度、副刀角度3因素进行正交试验设计,建立3维响应面模型,分析了各因素对功率损耗的影响;同时采用数值模拟对水田刀片切割泥浆的作业过程进行仿真,并与泥浆槽实验结果对比分析。研究结果表明:①功率损耗影响显著性顺序为折弯高度>折弯角>副刀角度,其对功率损耗的贡献率分别为2.35、2.26、1.46;②在研究范围内,折弯角越大、折弯高度越小、副刀角度越小,越能够节省功率损耗;③泥浆槽试验与计算流体动力学商用软件模拟的均值误差为7.44%。     

光刃刀片切割甘蔗茎秆破坏过程高速摄像分析

在自制的单圆盘根切器试验台上,利用高速摄像机拍摄了甘蔗茎秆在光刃刀片切割时的破坏过程。分别对一刀切割和两刀切割模式下,发生根茬"无破损"、"蔗皮破损"、"劈裂破损"和"爆裂破损"的破坏过程进行了研究,分析了切割速度和切割方式对各种破坏模式的影响。结果表明:切割过程中甘蔗茎秆的破坏主要表现为在切割过程后期造成的蔗皮、蔗芯撕裂或劈裂;两刀切割时,甘蔗茎秆在被第1刀切割过程中发生扭转变形,甘蔗上段蔗皮、蔗芯撕裂严重,而根茬部分的破损较一刀切割时轻微;在本文试验条件下,采用光刃刀片切割时,刀片线速度应大于22m/s,以满足收割机对根茬切割质量的要求。