甘蔗切根刀切割参数组合的优化分析

使用自行设计的实验平台和甘蔗切根刀,采用正交试验方法,研究刀具滑切角、削切角、斜切角、切割速度和甘蔗直径对切割力最大值和切割冲量的影响,并找出相对较优的参数组合。研究发现,对切割力最大值的影响大小排序依次为滑切角、甘蔗段直径、削切角、斜切角、切割速度;对切割冲量的影响大小顺序依次为切割速度、甘蔗段直径、斜切角、滑切角、削切角。为了在保证切割质量的同时使得切割力最大值和切割冲量二者保持最小,需贴根切割且选择因素的组合是:滑切角8°、削切角5°、斜切角8°及切割速度10 m/s。     

旋耕埋草机螺旋横刀制造工艺误差及影响

分析1GMC–70型船式旋耕埋草机核心耕作部件螺旋横刀的制造工艺过程,研究制造工艺误差量及对整机耕作性能的影响。结果发现,由于采用近似加工方式,致使螺旋横刀的旋转轴线与刀辊轴线构成了空间异面直线,两者之间垂直距离为204.2 mm,空间夹角为28.7°;螺旋横刀刃口上各点的旋转半径、静态滑切角和静态切土角等参数波动区间分别为[189.0,200.0]、[14.7°,32.4°]和[70.3°,73.7°]。螺旋横刀端部静态滑切角最小(14.7°)时,属于砍切范畴,导致耕作过程中端部刃口缠草;螺旋横刀端部刃口旋转半径最大(200.0 mm)时,静态切土角最大(73.7°),这些因素影响整机单遍作业耕深。     

茶园节能型开沟刀设计与试验

针对茶园机械化开沟减阻减耗需要,设计茶园节能型开沟刀,用于减小茶园开沟时的开沟功耗。通过理论分析确定节能型开沟刀侧切刃与正切刃曲线方程,通过离散元仿真方法确定侧切刃螺旋线终点处滑切角与正切刃在侧切刃平面内展开曲线终点处静态滑切角分别为62°、56°。对设计完成的节能型开沟刀进行田间试验,试验结果表明:在开沟深度为15、20、25 cm时,节能型开沟刀的开沟功耗分别为0.093、0.107、0.128 kW,均小于对照组通用开沟刀的开沟功耗,说明设计的节能型开沟刀在各个开沟深度均能够达到降低开沟功耗的目的。此外节能型开沟刀在不同开沟深度的沟深稳定性系数均大于90%,高于国家标准和对照组通用开沟刀试验结果,说明设计的节能型开沟刀在降低作业功耗的同时,可保证开沟质量。     

1JM-200灭茬旋耕一体机关键部件设计与试验

针对江淮流域稻麦轮作区稻茬地灭茬旋耕一体化整地作业及减耗需要,设计1JM-200灭茬旋耕一体机关键部件。通过分析节能型旋耕刀、圆盘切茬刀、碎土栅、覆土辊等关键部件作业过程能耗,设计节能型旋耕刀侧切刃与正切刃曲线、圆盘切茬刀切茬齿刃口倾角、碎土栅曲线、覆土杆与水平方向夹角等关键参数,并通过离散元仿真、响应曲面法得出最优关键配合参数:切茬刀辊中心点至旋耕刀辊中心点横向距离为489 mm;碎土栅根部至旋耕刀辊中心点横向距离为219 mm。田间试验结果表明,设计节能型旋耕刀达到降低整机作业功耗目的,设计圆盘切茬刀与覆土辊结构合理,作业过程未显著增加整机作业功耗。整机作业扭矩与作业功耗分别为207.6N·m、17.65 kW,低于整机对照组,说明设计1JM-200灭茬旋耕一体机各关键部件及配合参数达到降低整机作业功耗目的。整机作业后地表平整度为3.1 cm,根茬粉碎率为84.8%,均满足行业农艺要求,说明该机可降低功耗并保证作业质量。     

凸圆滑切式减阻深松铲尖设计与试验

针对深松作业阻力大、功耗高的问题,基于滑切理论设计了1种具有凸圆弧形滑切刃的深松铲尖,建立了深松作业过程中,铲尖上表面滑切刃与土壤的切削模型,分析了刀片受力情况,并依据滑切产生因素,推导出刀片刃口曲线表达式。田间试验表明:拖拉机前进速度为4.1 km/h,深松铲耕作深度为250 mm时,凸圆弧形滑切刃深松铲牵引阻力较国标深松铲的牵引阻力平均下降12.08%,达到了降低深松作业阻力的目的。     

卧式旋耕机弯形刀侧切刃曲线滑切作用的动态分析

卧式旋耕机弯形刀侧切刃曲线滑切作用的理论分析,尚停留在以前进速度Vm=0为前提下滑切角变化的静态分析,与实际工作中的滑切作用相差甚远。木文提出的旋耕机组在向前运动时旋耕机弯形刀侧切刃曲线滑切作用的动态分析,与实际情况更为接近。     

油菜种床整备开畦沟仿靴形锐角开沟犁设计与试验

针对长江中下游土壤黏重板结、含水率波动大及前茬水稻秸秆留存量大的复杂工况和油菜种植需开畦沟的生产要求,研制了油菜机械直播种床整备开畦沟仿靴形锐角开沟犁。选择平滑抛物线作为滑切刃口曲线,开展仿靴形锐角开沟犁三面楔建模和犁体与土壤相互作用动力学分析,确定滑切刃口曲线的滑切角范围为23°～67°、犁体入土角为30°、犁尖张角为60°,挡土板的长度为400 mm,翼板倾角为40°～79.2°。田间试验表明,仿靴形锐角开沟犁可开出沟宽为200～400 mm、沟深为175～250 mm的梯形沟,沟宽及沟深稳定性均达90%以上,且翼板倾角为46°、开沟深度为183 mm、作业速度为0.6 m/s时,开沟作业效果满足油菜种植农艺要求。     

基于对数螺线方程的秸秆粉碎机锤片设计及应用参数确定

锤片式秸秆粉碎机是目前应用较为广泛的一种秸秆粉碎机型,针对传统锤片工作时受力不均、波动较大进而影响秸秆粉碎效率及锤片的使用寿命等问题,根据对数螺线方程原理,确定了锤片刃线方程及其参数,利用Solidworks建立对数螺线方程曲线刃线锤片的三维实体模型,设计出一种新型的秸秆粉碎机锤片,通过试验表明,等滑切角锤片与普通矩形锤片相比,粉碎玉米秸秆时单位产量的能耗量明显减少,且当滑切角为45°时仅为0.2 kw/h,具有显著的优势,随着玉米秸秆含水率的下降,电能消耗减少;当锤片为45°滑切角,秸秆含水率为20%,锤片末端线速度为70 m/s时,单位产量的能耗量最低。     

基于有限单元法和正交试验的灌木平茬机切削刃具的优化

为解决在沙柳平茬过程中,由于刀具的不合理选择造成的进锯困难、平茬效果不佳和圆锯片磨损严重等问题,应用正交试验法对圆锯片平茬沙柳时受到的切削力进行有限元分析。通过对正交试验的结果进行极差分析,得到影响平茬过程中锯切力的主次顺序:入切角刀具前角刀具后角,同时得到在同样锯切条件下入切角、刀具前角和刀具后角的最佳组合,即刀具前角10°、刀具后角32°、入切角30°。     

圆盘式切碎器刀片刃线型式的试验研究

本文对自行设计的直线刃刀片、偏心圆弧刃刀片、等滑切角曲线刃刀片等3种刀片型式,按正交试验方案,在盘刀切碎器实验台上进行了测试研究,分别测得其切割力和切割阻力短。对试验结果用极差分析法和方差分析法分别进行了统计分析.确定了主次因素,优等水平和最优组合条件.得出等滑切角曲线刃刀片比另两组刀片有切割阻力、切割阻力短小且阻力短变化均匀、切割性能好、耗能低等优点。从而确认等滑切角刃线刀片为优良的盘刀切碎器刀片.     

向日葵茎秆切割阻力影响因素试验研究

针对向日葵收获机械在使用现有往复式切割器收割向日葵茎秆时存在适用性差及切割质量差等问题,在微机控制电子万能试验机上模拟直刃切刀配合的切割方式,对向日葵茎秆进行切割试验,研究刃口倾角、削切角度及斜切角度等参数改变对切割阻力和切割能量消耗的影响程度以及不同条件下向日葵茎秆的切割阻力变化规律。结果表明:1)切割速度一定,切刀刃口倾角为0°~20°时,切割阻力峰值及切割能量消耗随着刃口倾角的增大逐渐减小,滑切效果逐渐增强,当刃口倾角在20°时的切割能量消耗较其他角度小。2)切割速度一定,削切角为0°~45°时,切割阻力峰值与切割能量消耗先逐渐减小而后急剧上升,削切角为15°时,切刀对向日葵茎秆的切割阻力和切割能耗较小。3)切割速度一定,斜切角度为0°~60°时,切割阻力峰值和切割能耗先逐渐减小而后迅速增大,斜切角为30°时,其切割阻力和切割能耗最小。     

基于机器人采摘的柑橘果柄切割力学特性研究

为了给柑橘采摘机器人切割装置设计提供依据,根据采摘时被切割果柄弯曲的工作状态,设计了果柄切割夹持试验架,对柑橘果柄进行了不同切割条件的切割试验。结果表明:切割过程中,柑橘果柄发生弯曲,随着滑切角增大,果柄产生的起始裂纹从外侧转移到内侧,同时果柄切口更光滑;切割速度、刀具形式和滑切角均显著影响柑橘果柄的切割力学参数;随着切割速度的增大,峰值切割力、切割功率和切割位移均先快速减小,然后缓慢减小;随着滑切角的增大,峰值切割力减小,但切割位移先减少后增大;当滑切角为0°时,相比平刀和齿刀,弧刀对柑橘果柄的峰值切割力和切割位移最少;采用平刀切割,滑切角不应太大,以免切割位移过大,降低采摘速度;使用齿刀切割,滑切角应大于30°,不但峰值切割力大大减小,而且切割位移增加也较小。     

水稻秧盘育秧制浆刀片匀浆过程分析及其优化设计

针对现阶段水稻秧盘育秧技术中制匀泥浆效率低下的问题,采用正交设计方法、计算流体动力学数值模拟和试验分析,对不同参数刀片在水田中匀浆作业时的匀浆效果和功率损耗进行研究。结果表明:1)单刀切削幅宽为影响泥浆运动速度和功率损耗的最大因素,折弯角影响不明显;2)当刀片滑切角为50°,折弯角为115°,单刀切削幅宽为60 mm时,刀片匀浆效果好;当滑切角为30°,折弯角为135°,单刀切削幅宽为20 mm时,功率损耗小;3)刀片中心面处和刀片折弯侧0.1 m处刀片打匀泥浆效果良好;4)功率损耗仿真值与试验值平均相对误差为12.16%,在可接受范围内。     

凸圆弧形刀片切割性能研究

针对铡草机功耗大、生产率低、切割质量差等问题,利用9Z-4C型青贮铡草机搭建切割性能测试试验台,通过分析刀刃切割过程的受力确定刃倾角对切割性能的影响。以主轴转速、刃倾角和喂入量为试验因素进行单因素试验研究得到切割装置切割性能最佳取值范围：主轴转速600～700 r·min^-1、喂入量0.9～1.5 kg·s^-1、刃倾角60°～70°。以比功耗作为切割性能评价指标,通过Box-Behnken 响应面试验得出各因素对铡草机切割过程中对比功耗影响的主次顺序：主轴转速>喂入量>刃倾角;根据试验结果以比功耗最小为响应值,利用Design-Expery8.0.6软件分析出各因素对比功耗影响的最佳参数组合：主轴转速642 r·min^-1、喂入量为1.3 kg·s^-1、刃倾角63°,切割性能较优化前提高了14%。该结果可为铡草机切割装置的参数优化和结构改进提供依据。     

甘蔗切割器不同形状刀片切割力的仿真分析

为了改善甘蔗切割器刀片切割甘蔗的质量及提高刀片的使用寿命,本文对单圆盘甘蔗切割器上采用的3种形状刀片建立切割器仿真模型,运用ANSYS有限元分析软件对刀片模型进行切割力仿真试验研究.以刀片节点变形量和应力值为判别指标,对试验数据进行处理、数理统计分析,建立影响刀片工作性能的多因素(刀片刃角、切割长度、节点位置)数学模型,在相同切割力作用下定性和定量分析不同形状刀片在不同位置下的变形量和应力值,通过优化分析,得出较优的形状刀片及结构参数.结果表明弯形刀片形状优于梯形和矩形刀片,机械强度较好,结构参数优化为刀片刃角15°,切割长度75mm,该研究结论对甘蔗收获机械的研发有重要的指导意义.     

榨菜缩短茎的切割力学特性

为了获得榨菜缩短茎的最佳切割要素组合,在TMS-Pro质构仪上开展榨菜缩短茎切割的单因素试验和正交试验,以最大切割力和平均切割力为试验指标,探究刀刃类型、滑切角度、切割速度、切割方式对榨菜缩短茎切割过程中切割力的影响。结果表明:滑切角度对最大切割力和平均切割力影响显著(P<0.05),刀刃类型对平均切割力影响显著(P<0.05),锯齿刃比光刃省力。为有效降低最大切割力和平均切割力,榨菜缩短茎切割的参数宜确定为锯齿刃,滑切角度20°,切割速度80 mm·min^-1。此时,最大切割力为86.2 N,平均切割力为53.1 N。研究结果可为榨菜收获机的切割装置设计提供理论依据。     

种子静滑动摩擦系数智能测定装置设计与试验

针对传统种子静滑动摩擦特性测定装置结构复杂、操作繁琐和读取误差较大问题,采用正切机构与Arduino单片机组合技术,设计了一种通过遥控控制能够实现角度自动测量与显示的种子摩擦特性智能测定系统。基于对称正切机构以及摩擦角测量理论,设计了种子静滑动摩擦系数智能测定装置、步进电机的控制系统与摩擦特性测量程序,通过调试系统修正系数提高了测量数据的精度。以玉米、小麦种子进行试验,与已有传统种子静滑动摩擦特性测定对比,结果表明,该装置所测数据与传统的试验数据一致,显著降低了试验工作量,可广泛用于不同种类种子静滑动摩擦特性测定。     

烟秆切割力影响因素试验研究

为了解影响烟秆切割力大小的因素,自制夹具,在万能试验机上对烟秆试样进行了单因素和多因素切割力测试。单因素试验结果表明：无论采用光刀片还是锯齿形刀片,以滑切方式切割的切割力最小;光刀片和锯齿形刀片滑切的切割力都与切割速度呈负相关,与切割角度和试样直径呈正相关。多因素试验结果表明：影响烟秆切割力的因素由大到小依次为切割速度、切割方式、切割角度、试样直径、切割刀片形式;最佳切割方案为滑切,切割速度为300 mm/s,切割刀片为光刀,切割角度为0°,试样直径为26.5 mm。