含水率及切割滑切角对秸秆切割功耗影响规律

影响秸秆切割功耗的关键因素是切割滑切角,其最佳角度与含水率相关。为了研究麦秸秆含水率与切割滑切角及其交互作用对切割功耗的影响规律,采用全试验设计方法进行切割试验设计,通过使用UTM6503万能试验机对麦秸秆进行切割试验,得出不同刃口角度切割刀具在切割不同含水率水平秸秆时的切割位移-切割力关系曲线、切割滑切角-切割峰值力关系曲线及切割滑切角-切割比功耗关系曲线。通过分析试验数据得出:麦秸秆含水率与切割最佳滑切角的函数模型为α_(optimal)=0.006M~2-0.03M+26.91。本研究可为设计出合理、有效的麦秸秆粉碎切割刀具装置提供参考。     

PCBN刀具切削淬硬钢时倒棱参数对切削过程的影响

研究了聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具切削淬硬钢GCr15时,倒棱刃口几何参数(倒棱宽度和倒棱角度)变化对切削力、切削温度和锯齿形切屑形态的影响规律.结果表明:随着倒棱宽度的增大,主切削力、径向力和切削温度逐渐增大,但倒棱宽度对切屑锯齿化程度影响并不明显;随着倒棱角度的增大,主切削力、径向力和切削温度随之增大,径向力增加尤为显著,倒棱角为20°时,切屑锯齿化程度最低.     

甜菜力学特性的试验研究

甜菜的力学特性是机具研发的基础。利用英国Instron-4411型万能材料试验机,对"KWS3148"甜菜不同部位的试样进行压缩试验,分别研究了取样位置、加载速率和含水率对甜菜力学特性的影响,并得到收获期甜菜的弹性模量和抗压强度。试验结果表明:甜菜没有明显的屈服极限,破裂点较为明显;甜菜的力学特性受取样位置和加载速率的影响,且尾根处抗压强度最小;载荷加载速率对甜菜的弹性模量和最大抗压强度影响极显著,载荷位置对甜菜的最大抗压强度影响显著;随着加载速率的增加,同位置试样的弹性模量逐渐增大,最大抗压强度先减小后增大;甜菜的弹性模量和最大抗压强度分别随着含水率的减小而增大;弹性模量为(12.17±2.26)MPa,抗压强度为(2.6 7±0.3)MPa。     

刃角对油茶树枝粉碎机工作性能的影响

针对油茶树枝粉碎时易出现的刀口堵塞、刀具寿命低等问题,设计一款可移动、可切削、操作简单、生产率高的油茶树枝粉碎机,粉碎油茶树枝直径达到30mm,粉碎粒度达到8mm以下。进行粉碎试验与磨损试验后,结果表明,随着刃角增大,切削效果变好,进料效果变好;在40°刃角、2050r/min主轴转速条件下,油茶树枝粉碎机达到最优条件;粉碎粒度随着转速的增加而变小;40°刃角刀刃状态明显好于30°刃角刀刃状态。     

龙眼力学参数测试与分析

对龙眼果实、果核进行压缩试验表明:龙眼整果的压缩力-变形曲线为二次多项式关系,其横向和纵向的刚度相近,弹性模量为0.90～0.95 MPa;果核的压缩力-变形曲线为近似线性关系,横向和纵向刚度相近,弹性模量约为40 MPa.龙眼整果破壳时变形随着加载速率的增加而减小.由果壳的拉伸试验得到应力-应变关系和果壳弹性模量-应变关系.试验表明龙眼果实可看作各向同性材料.     

施加TiC涂层材料的微织构刀具切削AISI1045的研究

介绍了2种非传统切削加工的方式:一种是利用微织构刀具切削加工技术,另一种是利用涂层刀具的切削加工技术。以圆坑型微织构刀具为研究对象,运用有限元分析的方法,将微织构刀具与施加Ti C涂层的微织构刀具切削AISI1045的加工性能进行对比,通过比较等效应力、切削力和切削温度,施加涂层的微织构刀具能显著改善加工性能。     

龙眼力学参数测试与分析

对龙眼果实、果核进行压缩试验表明：龙眼整果的压缩力-变形曲线为二次多项式关系,其横向和纵向的刚度相近,弹性模量为0.90～0.95MPa;果核的压缩力-变形曲线为近似线性关系,横向和纵向刚度相近,弹性模量约为40MPa。龙眼整果破壳时变形随着加载速率的增加而减小。由果壳的拉伸试验得到应力-应变关系和果壳弹性模量-应变关系。试验表明龙眼果实可看作各向同性材料。     

烟秆弯曲与压缩特性试验

为设计烟秆拔取、切割、粉碎和夹持机构,需知道烟秆的某些物理特性,为设计提供设计参数。以收获期烟秆为试验对象,在SANS-CMT6104微机控制电子万能试验机上进行了弯曲、压缩试验。试验结果表明:烟秆抗弯模量平均值64.74MPa,标准差为3.49MPa;最大抗弯强度平均值40.77MPa,标准差1.33MPa;压缩弹性模量平均值为10.41MPa,标准差为4.53MPa。烟秆的最大抗弯力为1668.51N,最大抗压力为2366.87N,最大抗压应力对应的应变值为16.09mm。     

螺旋刀具土壤切削过程模拟分析——基于ANSYS/LS-DYNA971

根据立式螺旋开沟机的工作特点,在ANSYs中建立了螺旋刀具切削土壤的有限元模型,并运用显式动力分析程序LS-DYNA97l对螺旋刀具土壤过程进行了数值模拟分析,分析结果与实际工作情况吻合,得到了切削过程中土壤的等效应力分布情况.结果表明,土壤在切削时,主要受到刀具挤压和剪切破坏.当切削力升高到土壤破坏强度时,土壤迅速失效,为揭示土壤切削状态和开沟机优化设计提供了依据.     

红心萝卜种植农艺及物理力学特性研究

研究红心萝卜的种植农艺,归纳红心萝卜的种植特点。通过对收获期红心萝卜植株的外形尺寸测定,得出红心萝卜几何尺寸的主要分布区间和变化范围。借助万能试验机的压缩加载试验,研究红心萝卜不同位置、加载速度及含水率对红心萝卜的力学特性的影响,并采用origin软件得到红心萝卜压缩试验的拟合曲线,得到收获期红心萝卜的弹性模量和最大抗压强度,为红心萝卜的收获、加工提供必要的理论依据。研究结果表明:红心萝卜多采用垄作和平作两种种植模式,播种及收获是红心萝卜生产种植的关键环节;红心萝卜头部的弹性模量及最大抗压强度最大,尾部的弹性模量及最大抗压强度最小;加载速度对弹性模量及最大抗压强度影响极显著;红心萝卜取样位置对弹性模量影响极显著,而对最大抗压强度影响不显著;随着含水率的增大,红心萝卜所能承受的最大载荷、弹性模量及最大抗压强度逐渐增大,且脆性越好。     

番茄藤秸秆高效切割的机理及仿真研究

番茄是我国重要的蔬菜作物之一,其大面积种植带来了严重的秸秆处理问题。由于番茄藤秸秆根部表皮较厚,有较多的维管束,具有较强的抵抗外载荷的能力,不易切断,其切割方式、切割刀片及切割参数等对切割性能都具有重要影响。通过对番茄藤秸秆专用切割刀片切割力学分析和切割力计算分析研究了番茄藤秸秆高效切割的机理。建立了番茄藤秸秆高效切割模拟模型,运用仿真技术对番茄藤秸秆切割过程进行了有限元分析;对不同结构参数切割刀片进行切割对比试验。结果表明:1切割力随着秸秆横截面积的增加,随着刀片楔角的增加而逐渐增大,随着刀片后角的增加呈下降的趋势;2随着切割速度的增加,刀片切割应力有一定的增大,切割能量损耗加大,仿真分析得到的最大切割应力和理论计算结果在数值上较接近,证明了所推导的刀片切割力计算方法的正确性,验证了秸秆切割模型的合理性;3专用等滑切角(40°)锯齿型刀片与等滑切角平型刀片和普通刀片相比,2 kg的番茄藤切割电能最小,为0.18k W·h,切割时间最短,为2min,切割效率最高,切割后粗细均匀,效果也最好。该研究揭示了采用等滑切角锯齿型刀片对番茄藤秸秆高效切割机理和性能,为研制番茄藤秸秆专用切割机及实现高效切割提供了理论和试验依据。     

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。     

Ti6Al4V超声振动切削机理研究

加工钛合金Ti6Al4V时,常规切削的性能往往不能满足要求.鉴于此,比较了不同条件下加工Ti6Al4V的切削加工性能,研究超声振动切削钛合金机理.结果表明,积屑瘤增长阶段,随着速度的升高,积屑瘤逐渐变大,但积屑瘤并不会随速度的增加而无限增大,当积屑瘤增大到一个极限值时会随着速度的增加而逐渐减小.与常规切削相比,在积屑瘤...     

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...     

考虑刀具偏摆的微铣削瞬时切削厚度模型对比

为采用更准确的刀尖运动轨迹方法来模拟微铣削加工过程,以减小圆弧线描述微铣刀刀尖运动的轨迹误差,采用次摆线描述刀尖的运动轨迹,并且综合考虑刀具偏摆对加工过程的影响,建立1种改进的瞬时切削厚度理论计算模型,重点研究了刀具旋转过程中刀具偏摆和每齿进给量对瞬时切削厚度的影响,同时与多种不同的切削厚度模型进行了对比,仿真分析结果表明:考虑刀具偏摆的瞬时切削厚度模型与真实轨迹得到的瞬时切削厚度非常接近,验证了文中改进模型的准确性.另外,瞬时切削厚度随刀具偏摆的增大而增大,进给量越大,影响越显著.     

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。     

基于ANSYS/LS-DYNA的金属切削过程有限元模拟

利用ANSYS/LS-DYNA进行了金属切削过程的模拟研究,模拟了切屑的形成过程,得到了变形区应力和应变分布,并研究了残余应力和切削力的变化。模拟结果表明,在第1变形区和第2变形区,应力、应变较大,且较集中,前刀面的最大应变出现在距刀尖一定距离的地方;在切削过程中,切削力逐渐增大,最后保持在某一个值附近波动,达到稳定状态;在加工表面上存在着残余应力和残余应变,且残余应力和残余应变随着与刀尖和已加工表面之间距离的增大而减小。     

Interactions of the Cutting Edge of Tillage Implements with Soil

The effect was studied of the cutting edge geometry of tillage implements on tillaged forces, soil failure and soil movement below the tillage depth. Tests were conducted using 400 mm wide experimental sweeps under the controlled conditions of a tillage test track (large outside continuous soil bin) and in the field. Corresponding tests were also conducted using a glass-sided soil bin to help quantify the interactions between the soil and tillage implements. By changing from a tillage tool with a sharp cutting edge geometry to a blunt one, the results showed that the draught force of a tillage tool with a similar overall geometry could be increased by up to 80% and the direction of the vertical force could be altered from one which acted to pull the tool into the soil to a force which provided tool lift. X-ray transmission, soil pore counts and cone penetrometer measurements, during the experimental sweep tests showed that the blunter cutting edges often formed cracks in the soil below the tillage depth. During the tillage test track tests a small angle of interference (negative clearance between the underside of the tool and the soil) increased the cone penetration resistance of the soil below the depth of tillage. Corresponding tests in the glass-sided soil bin revealed that the tool smeared the soil as the cutting edge passed.     

刀具磨损状态监测与车削加工仿真研究

为研究刀具磨损量与切削力之间的关系,在车削过程中,通过测力仪采集得到切削力数值,通过影像测量仪测量刀具的磨损量。通过实验,研究切削力与刀具磨损的相关性,得出刀具切削力变化与磨损变化是一致的。通过Deform 3D软件对车削加工过程进行仿真,然后将模拟结果与实验结果进行了比较,为实际生产参数的选择提供理论依据。     

基于压电效应的果实采收超声切割机理分析

主流果蔬采收末端执行器根据采收的果蔬品种和果梗木制纤维材质的不同,结构差异较大,均存在占据空间大、结构笨重、易碰撞果实和易造成损伤等问题,不利于果梗切割,因此研究一种结构灵活、占据空间小、切割省力的适用于不同果梗木制纤维的超声切割刀应用于果蔬采收末端执行器非常重要。本研究采用理论-有限元-试验相结合的方式对超声切割刀切割果梗的机理进行分析。首先建立了超声刀具切割果梗的物理场模型,通过对切割过程进行时空分析,建立了其位移、速度、加速度等数学模型,分析了切割过程的时空不连续性,基于断裂力学对果梗切割机理进行研究并绘制Matlab响应面图,可以发现超声切割所需要的力小于常规切割。利用有限元分析软件,对超声刀具进行了模态分析和谐响应分析,得到了刀具在不同频率下的振动模态和利于切割的最佳频率。最后,利用自制试验台采用不同切割速度分别对不同直径的橘子和橙子果梗进行了超声切割试验。试验结果表明：切割速度和激振频率与采收切断力有关,在高频和低频振动下,随着果梗直径增加,切割时间变化在0.4s内,切割效率稳定;试验中超声切割的最大切断力远小于常规切割,且小于1N,超声切割可以很有效地降低切断力,减小切割时的冲击作用,相对于常规切割切断能力更强,适合将其应用到采收末端执行器,从而获得更高的采收效率。