甘蔗收获机喂入系统结构改进与仿真试验

通过试验研究和虚拟仿真分析发现,现有的小型甘蔗收获机喂入系统齿轮箱设计存在缺陷,易导致喂入系统的甘蔗堵塞。通过分析,对喂入系统结构进行了改进设计,将齿轮箱换成梯形齿型喂入辊,同时两个切割器的刀轴由一对反向同步旋转的液压同步马达驱动;通过Solid Works软件建立喂入系统的三维模型,再通过ADAMS软件进行仿真分析,结果表明:改进后的喂入系统不仅扩大了切割传动机构的物流通道,而且将齿轮箱对甘蔗产生的被动的滑动摩擦阻力转化为改进后喂入辊对甘蔗产生的主动作用的滚动摩擦驱动力;改进后的喂入辊使甘蔗在螺旋提升输送装置上的滞留时间较原来缩短了35.9%,对甘蔗的最大径向作用力比齿轮箱降低了86%,甘蔗更易进入物流通道,其输送性能得到明显改善,解决了喂入系统易于堵塞的问题,对试验部分切割器马达压力测量结果起到了反证作用;仿真试验也表明适当提高喂入辊转速有利于降低甘蔗收获机的堵塞率,为喂入系统结构参数和位置参数的改进设计提供了参考依据。     

砍蔗刀盘安装位置对砍蔗质量影响的研究

甘蔗收获机械的砍蔗刀盘安装位置直接影响其刚度特性和动态特性。根据研究,刀盘振动与甘蔗的破头率存在一定的影响关系[1],砍蔗刀盘安装位置因其刚度特性而影响砍蔗质量,对甘蔗收获机整机结构布局设计和结构设计具有重要的意义。通过对自行研制的两台整秆式甘蔗收获机样机的实验研究发现:砍蔗刀盘因安装位置不同,其刚度特性不同,从而对甘蔗破头率产生不同的影响;刚度特性好的砍蔗刀盘安装结构,甘蔗宿桩破头率降低45.2%~50.7%。     

砍蔗刀盘切割深度对宿根破头率影响的研究

甘蔗的宿根破头率对第2年甘蔗发芽率有很大的影响。为此,基于课题组研发的全自主知识产权甘蔗收割机,研究砍蔗刀盘的切割深度对宿根破头率的影响。田间试验表明:砍蔗刀盘的切割深度对宿根破头率有显著影响;随着刀盘切割深度的增加,甘蔗的宿根破头率反而减少;相比不入土切割,砍蔗刀盘入土切割的甘蔗宿根破头率降低60%。     

带有径向喂入装置的揉碎机性能试验

在9R-40型揉碎机上设计安装径向强制喂入装置，通过改变揉碎机主轴转速、喂入辊转速和喂入口处锤片形状，进行揉碎机的性能试验。采用正交试验方法分析3个因素对揉碎机性能的影响，得出了生产率的最优组合参数为：揉碎机主轴转速为2980r/min、喂入辊转速为267 r/min、锤片形状是槽型锤片。带径向喂入装置的揉碎机与不带喂入装置、采用人工喂料的原机对比试验表明，生产率提高了     

广东省兴宁市农机局农机化技术推广服务站,兴宁514500

对于推倒喂入式甘蔗联合收割机来讲,喂入的甘蔗在这种收割机的中间输送通道内,是否能均匀铺开,对后续的剥叶质量有重要的影响.本文基于华南农业大学新研制的4GZL-132 整秆式甘蔗收割机对甘蔗物流均匀铺开进行实验研究.通过试验获得影响甘蔗中间输送均匀铺开的因素的主次关系,依次为输送辊筒转速A、喂入量B、上下辊筒间隙C,并找出各因素影响甘蔗铺开效果的变化规律.     

推倒喂入式甘蔗收割机中间输送均匀性试验研究

对于推倒喂入式甘蔗联合收割机来讲,喂入的甘蔗在这种收割机的中间输送通道内,是否能均匀铺开,对后续的剥叶质量有重要的影响。本文基于华南农业大学新研制的4GZL-132整秆式甘蔗收割机对甘蔗物流均匀铺开进行实验研究。通过试验获得影响甘蔗中间输送均匀铺开的因素的主次关系,依次为:输送辊筒转速A、喂入量B、上下辊筒间隙C,并找出各因素影响甘蔗铺开效果的变化规律。     

压蔗辊和刀盘对蔗茎切割质量影响的试验研究

压蔗辊和刀盘直接关系到蔗茎的切割质量及损失,为提高蔗茎的切割质量和降低甘蔗的损失并满足低破头率的前提下,在田间对甘蔗收获机进行系列试验研究。通过调整不同的压蔗辊转动、不同的刀盘转速和压蔗辊转速并分别研究其对蔗茎切割质量的影响。试验表明不同的压蔗辊转动以及刀盘转速和压甘蔗辊转速对蔗茎切割质量具有显著影响。在该试验条件下,最优组合为上下压蔗辊同时转动、刀盘转速为750rpm、压蔗辊转速为180rpm,切断后的蔗茎头部完好率为53.21%,蔗茎头部粉碎率为10.78%。     

整秆式甘蔗收获机输送调控系统设计与试验

针对甘蔗生长的随机性使收获机喂入量随时变化,易导致整秆式甘蔗收获机输送堵塞或工作效率低下的问题,设计了一种整秆式甘蔗收获机输送调控系统。该系统由动态扭矩传感器、PLC控制系统、液压系统、伺服电机系统组成,通过实时调节输送辊转速与喂入速度使得甘蔗收获机输送能力与喂入量相匹配,减少甘蔗堵塞情况。通过搭建甘蔗收获机试验平台,开展甘蔗输送调控试验。甘蔗输送调控试验结果表明,安装了输送调控系统后,各试验水平下的甘蔗平均输送速度为4.06、3.42、3.04、2.42m/s,相比无调控系统有了明显提升,并且收获机输送能力在喂入量峰值过后恢复到初始值,保证了工作效率;调控试验的平均堵塞率降低到5%,输送调控系统对缓解输送堵塞有显著作用。     

小型甘蔗收获机喂入能力仿真与试验

针对丘陵地区甘蔗收获设计的一种小型整秆式甘蔗收获机,运用物流仿真软件FLEXSIM对甘蔗通过切割系统进行了虚拟仿真试验,试验表明增加切割系统的通道宽度和提高甘蔗的输送速度对防止甘蔗收获机出现堵塞具有显著影响,当物流系统的宽度一定时,提高小型甘蔗收获机的输送速度就显得尤为重要。通过多体动力学仿真软件ADAMS对甘蔗的输送速度进行了仿真,仿真结果表明通过增加甘蔗与螺旋的摩擦因数、增加主动喂入辊及在刀轴上增加橡胶可以提高甘蔗的输送速度。田间试验表明,采取上述措施提高了甘蔗被切断后的输送速度,减少了甘蔗头部受刀盘和固定在刀盘上螺旋反复打击的次数,提高了甘蔗的切割质量及降低了收获机出现堵塞的概率。甘蔗通过切割输送系统的时间由改进前的2~3 s缩短为1.5 s左右,甘蔗头部的完好率由改进前的17.8%提高到57.9%。     

预切种式宽窄行甘蔗种植机单辊排种系统设计与试验

针对目前预切种式宽窄行甘蔗种植机排种系统存在排种不均、合格率低、漏种率高、耗种多、卡种堵塞严重等问题，通过ADAMS进行仿真虚拟试验分析及试验研究，设计了一种由转向导流有序集蔗机构和单辊排种器构成的甘蔗预切种排种系统。通过自行搭建的试验平台,研究了转向导流有序集蔗机构和单辊排种器的集蔗箱弹性控流板结构形式、侧板夹角及排种辊转速等参数对排种性能的影响。研究结果表明：自动转向导流有序集蔗合格率为95.1%；单辊排种器的集蔗箱弹性控流板结构对排种合格率具有极显著影响，侧板夹角和排种辊转速对排种合格率具有显著影响；单辊排种器优化参数组合为：两段圆弧式集蔗箱弹性控流板结构、集蔗箱两侧板夹角为105°、排种辊转速为6r/min（理论排种速度：0.83s/根）。最后进行了优化组合参数的验证试验，结果表明：排种平均合格率为91.0%、平均漏种率为4.5%、平均堵塞率为0.5%，排种均匀性显著提高。     

甘蔗收获机喂入分流系统的设计与试验

甘蔗收获机普遍使用的双圆盘切割台系统在收获过程中存在明显"居中堵塞现象"。为了合理利用收获机物流通道空间,使喂入的甘蔗流主动分流居中并行且均匀输出,设计了一种新型的甘蔗收获机喂入分流系统,通过三维设计软件Pro/E建立了甘蔗喂入分流机构虚拟样机模型,并导入多体动力学仿真软件ADAMS,在不同的分流转速、分流辊上的橡胶管按不同的角度安装及选择不同的橡胶管与甘蔗的摩擦因数进行了虚拟仿真试验并在仿真的基础上进行了物理样机实验。仿真与样机实验表明:当此机构分流辊机构转速为300r/min、分流辊上偏置胶管的偏置角度为30°,且偏置胶管与甘蔗间的静摩擦因数f0=0.3 5、动摩擦因数f1=0.2 5时,在保证甘蔗进给速度的前提下,可以使甘蔗流分布较为理想。     

基于ANSYS/Ls-Dyna的甘蔗收获机切割系统功耗模型研究

对甘蔗茎秆切割系统的功耗研究有利于提高甘蔗收获机的切割性能及发动机功率的利用率。因此，为得到甘蔗切割装置在工作过程中的切割力及切割功率的变化情况，采用单元组合法并结合ANSYS/Ls-Dyna对收获机切割装置的切割过程进行数值模拟分析。以切割刀线速度、切割刀盘倾角及切割刀刃角为试验因素，以切割功率及切割力为试验指标进行单因素试验分析，确定切割试验因素的参数范围并进行仿真试验设计，同时选择最小切割功率为优化目标，得出其最佳的切割条件为切割刀线速度为38.8 m/s，刀盘倾角为11.66°，切割刀刃角为25°，在此条件下，甘蔗收获机切割装置切割蔗茎时所消耗的功率最小，其最小切割功率为0.80 kW。     

弹性齿滚筒式甘蔗剥叶装置

为了解决整秆式甘蔗收获机剥叶过程由于多根喂入和带尾部剥叶造成含杂率和折断率高的问题,设计了弹性齿滚筒式甘蔗剥叶装置,阐述了喂入、输出滚筒和剥叶滚筒的结构和剥叶原理,确定了主要部件的结构参数。通过四因素三水平正交试验研究剥叶元件弹性齿角度、剥叶滚筒中心距、剥叶滚筒转速和喂入、输出滚筒转速等4个因素对含杂率、茎秆折断率和断尾率的影响和最优参数组合,在此基础上进行综合剥叶试验。结果表明,最优参数组合为：剥叶元件弹性齿角度90°、剥叶滚筒中心距310 mm、剥叶滚筒转速700 r/min和喂入、输出滚筒转速150 r/min。甘蔗单根连续喂入319.19 kg,含杂率为1.56%、茎秆折断率为20.45%、断尾率为65.97%;3~5根连续喂入274.52 kg,相应的剥叶指标依次为2.38%、25.93%和75.59%。     

大蒜联合收获机按压式切根装置设计与试验

针对大蒜联合收获作业过程中根系切净率低与损伤率高的问题,设计了一种按压式切根装置,阐述了其主要结构与工作机理。通过理论计算确定了夹持输送与切割机构作业参数,构建大蒜夹持运动方程和拨轮组动力、变形及切割力学模型。以链轮、拨轮和圆盘刀转速为试验因素,伤蒜率和切净率为试验指标,利用Design-Expert 8.0.5软件进行回归与响应面分析,构建三元二次回归模型,得到各因素对指标值的影响顺序。结果表明,当链轮、拨轮和圆盘刀转速为107、52、197r/min时,装置性能最优,伤蒜率和切净率分别为0.63%和97.07%。对比鳞茎顶端定位“浮动切根装置”的最优参数组合,结果表明,所提出的装置伤蒜率降低2.15个百分点,切净率提高3.9个百分点。对优化因素进行试验验证,验证与优化结果基本一致,满足大蒜机械化收获高效切根作业要求。     

蔗地不平对收获机砍蔗系统影响的仿真分析

甘蔗根切质量是评价甘蔗收获机砍蔗系统好坏的一个重要指标,它直接影响到宿根第2年发芽率,即宿根蔗产量.通过测量蔗地不平整度,获得了第一手甘蔗种植垄沟不平整的数据,利用MATLAB处理数据得到小型甘蔗收获机以0.4m/s工作速度前进时由蔗地不平引起根切器振动的频率与幅值,并通过虚拟仿真软件ADAMS仿真分析蔗地不平对小型甘蔗收获机械砍蔗系统的影响.     

甘蔗收获机切段装置研究现状与发展趋势

论述并总结了国内外切段式甘蔗收获机切段装置的研究现状，阐明了切段装置的工作原理及各结构参数和工作参数对切段效果的影响机理，并从优化清选、提高切段质量、降低糖分损失和减少部件功耗等方面对国内甘蔗收获机切段装置的研究提出了建议。      

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。     

单圆盘甘蔗切割系统不漏割运动学仿真分析

通过小型甘蔗收割机单圆盘切割系统运动方程、单圆盘切割系统不漏割以及刀盘与甘蔗不接触的一般条件式,结合甘蔗收割要求,建立了仿真试验模型;并对切割系统不漏割在ADAMS中进行运动学仿真,为小型甘蔗收割机切割系统结构参数和运动参数设计提供依据.     

小型甘蔗收获机切梢装置液压系统的设计及试验

针对蔗梢在榨糖过程中会降低甘蔗的出糖率,以及蔗梢部分进入甘蔗收割机物流系统不利于物流系统的正常运转、堵塞物流通道等问题,在原有物理样机上加装切梢装置。通过对切梢装置运动要求的分析,设计了切梢装置的液压传动系统,并用AMESim软件对系统进行了建模仿真分析;同时,试验分析了切梢装置马达的动态特性,并得到马达在不同状态下的动态特性变化,验证了方案的可行性;最后,通过田间试验测试了切梢装置液压系统流量及压力的变化,并获得了其在田间实际工作时消耗的功率。