两段圆锥式螺旋扶蔗机构的设计与仿真分析

为了研究扶蔗机构的工作性能,优化扶蔗器结构参数设计,建立了运动学模型。使用Solid Works,设计两段圆锥式螺旋扶蔗机构虚拟样机,应用ADAMS仿真工具,进行了运动学及力学仿真试验及高速摄影试验验证。结果表明:输送段安装角为30°~60°范围内,甘蔗不跌落;输送段安装角为60°,甘蔗扶起到最高点为4.1s,效率最高;螺旋倾角为45°时,甘蔗均匀受到螺旋叶片的作用力,无跌落现象;螺距有效范围为270~290mm,螺距为285mm时,受力情况以及扶起变化最稳定,扶起效果最好。     

两段式螺旋扶起机构理论的研究

针对我国南方蔗田内甘蔗倒伏严重的问题,用经典动力学的观点,建立了甘蔗两段式螺旋扶起机构虚拟模型.利用该模型和甘蔗作用系统进行力学分析,结合田间试验验证,获得扶起机构对甘蔗的作用以及影响规律.结果表明:当倒伏角小于15°,扶蔗点距离越小,甘蔗根部约束越大,提升力Fz和轴向力Fx越大.该结果为甘蔗扶起机构的改进提供了理论依据.     

甘蔗收割机拨指式扶起机构的运动仿真

为了对倒伏甘蔗进行有效扶起,设计了甘蔗收割机拨指式扶起机构.通过对田间甘蔗倒伏状况进行分析,利用虚拟样机技术建立倒伏甘蔗的虚拟模型,并运用ADAMS软件对倒伏甘蔗的扶起过程进行了动力学模拟,得到了倒伏甘蔗扶起过程运动模型,观察了不同拨指转速下扶起机构对顺倒伏甘蔗的扶起效果.     

甘蔗收获机扶蔗器扶蔗性能的仿真与试验研究

针对甘蔗收获机螺旋扶蔗器的参数设计问题,对螺旋扶蔗器安装倾角和转速与倒伏甘蔗扶起效果间的关系进行了仿真试验和物理样机对比试验。试验结果表明:仿真试验结果可用;安装倾角与转速均对甘蔗扶起效果有显著影响,前者影响较后者大;安装倾角的最优值为60°;转速较优范围为160~240r/min,该范围内扶起效果差别不大,转速值可取160r/min。     

整秆式甘蔗收割机组合式扶起装置运动学分析

为改进整秆式甘蔗收割机对倒伏甘蔗的扶起能力,设计了一种组合式扶起装置,这种装置能把倒伏的甘蔗扶起到夹持输送口的高度.通过分析计算得出了组合式扶起装置中弧形拨指链的导轨与地面的角度、最佳转速和弧形拨指间距,推出了装置在扶起甘蔗的运动过程中的基本方程,并得出了各参数之间的关系.通过对组合式扶起装置的关键部件-圆锥形螺旋滚筒的运动分析,得出了螺旋滚筒合理的螺旋角.     

基于物理模型的甘蔗螺旋扶起机构虚拟样机研究

根据甘蔗田间生长的实际状况和固有的力学性能，结合有限元技术，建立了甘蔗生长的物理模型。开发了基于物理模型的甘蔗收获机一甘蔗的虚拟作用系统；探讨了扶起机构与甘蔗的作用过程以及其对收获过程的影响，为扶起机构的改进设计提供了虚拟试验依据。     

甘蔗收获机组合式扶起装置设计与试验

设计了一种由锥形螺旋滚筒和拨指链组成的组合式扶起装置,并在土槽中进行了试验研究。以扶起合格率为试验指标,对甘蔗倒伏状态、螺旋滚筒转速、甘蔗与滚筒中心距离和前进速度为因素进行正交试验。在得出优化组合后,再分别进行滚筒轴线与地面夹角、滚筒叶片螺距和滚筒转速等因素的单因素试验,以及滚筒转速和前进速度的双因素试验。通过高速摄影分析了扶起过程。试验结果表明,在最优参数组合下,组合式扶起装置对严重倒伏甘蔗的扶起合格率达到90%。     

导向探测机构的结构优化及试验

为了解决圆盘式甜菜联合收获机的导向对行收获问题,分析了导向探测机构的结构及特点,确定了影响导向对行效果的关键参数。以弯角α、安装角β及导向杆长度L1为试验因素,导向机构的通过性为评价指标,进行探测机构导向性能的单因素模拟试验,确定了弯角α、安装角β及导向杆长度L1的取值范围。同时,以导向损失率为指标进行田间正交试验,确定了导向系统的较优参数组合。试验结果表明:弯角α对导向机构的导向效果影响显著,当弯角α为135°、安装角β为8°及导向杆长度L1为230mm时,导向系统的导向损失率为4.82%,符合甜菜收获机的技术指标要求。     

整秆式甘蔗联合收获机断蔗尾机构

利用甘蔗茎秆尾部机械强度显著低于中部和基部的特点,设计了一种断尾机构。甘蔗通过该机构时5～6片青叶及其紧密包裹着的尾部可以被折断。分析了其工作原理并通过四因素三水平正交试验研究输入输出滚筒转速、断尾滚筒转速、断尾滚筒中心距和断尾滚筒上、下弹性条相对安装位置等因素对甘蔗断尾效果的影响。试验结果表明,试验条件下最优的断尾参数组合为:输入、输出滚筒转速250 r/min,断尾滚筒转速550 r/min,断尾滚筒中心距300 mm,断尾滚筒上、下弹性条相对安装位置角-20°。该断尾机构在蔗茎生长点以下4～6节位置断尾的最佳断尾率为63.3%,断尾平均长度为212 mm,标准差为57 mm,符合农艺的要求。     

甘蔗收割机物流虚拟试验

通过PRO/E和ADAMS虚拟样机技术对甘蔗收割机的整机及关键部件进行动力学仿真，分别对扶起装置、切割装置、夹持输送装置、铺放输送装置和剥叶装置等关键技术进行虚拟试验，研究了各部件收获甘蔗时的物流过程。通过高速摄影试验，分析扶起装置与夹持输送装置衔接过程并进行了田间试验验证。结果表明，虚拟样机能够顺利实现甘蔗的扶起、切割、夹持输送、铺放输送和剥叶等工序，可为生产物理样机提供参考。     

非直线排列排刷式剥叶元件的工作机理

对整秆式甘蔗收获机排刷式剥叶元件不同装夹方式的工作机理进行了研究，认为剥叶元件不同的装夹方式将显著影响剥叶效果和剥叶元件的使用寿命。从理论上对不同装夹方式的剥叶元件进行受力分析，同时用ANSYS分别分析了螺旋式、层叠式装夹剥叶元件的受力及变形，并结合试验得出螺旋层叠式装夹的剥叶元件能有效提高剥叶质量、降低剥叶机构空载功率及剥叶元件所受最大应力的结论。     

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%。     

甘蔗收割机单圆盘切割器运动学分析

通过单圆盘切割器运动方程，结合甘蔗收割要求，建立单圆盘切割器不漏割以及刀盘与甘蔗不接触的一般条件式，并对不漏割最大速比与切割器结构参数和运动参数，不接触最大速比与甘蔗相对刀盘位置和甘蔗几何参数之间的关系进行分析，为甘蔗收割机切割器结构参数和运动参数设计提供依据。     

甘蔗去皮与切断特性试验

以湖北省仙桃市产青皮甘蔗为试验材料,利用自制的刃口为15°的刀片和夹具在微机控制电子万能试验机上对青皮甘蔗茎秆节间和节点处去皮及切断特性进行了试验研究.试验结果表明:在对甘蔗茎秆的节间进行去皮时,刀片载荷呈现先增加后降低的变化趋势;在对甘蔗茎秆的节点进行去皮时,刀片载荷呈现先增加后降低再增加后降低的变化趋势;对甘蔗茎秆的节间和节点进行切断试验时,刀片载荷均呈增加的变化趋势.     

甘蔗茎秆切割力的计算

利用弹性理论,采用双梁模型对甘蔗茎秆材料的切割进行了理论建模,并得出了蔗材切割力的理论计算公式。以单向复合材料为甘蔗茎秆的材料模型,分析了影响切割力的因素,建立了甘蔗材料单位切割力的经验公式。通过对甘蔗切割力试验数据的分析,得出本文试验条件下的甘蔗茎秆切割力经验公式,并通过试验对该经验公式进行了验证。     

光刃刀片切割甘蔗茎秆时根茬破坏力学分析

甘蔗根茬破损会影响到宿根质量,通过建立甘蔗茎秆切割过程中的力学模型,对根茬的破坏进行了力学分析.结果表明：甘蔗茎秆受一刀切割时,根茬破坏的模式有劈裂和弯曲断裂;受两刀或多刀切割时根茬破坏模式有因扭转而产生的纵向裂纹,因弯曲而产生的劈裂和弯曲断裂.推导了根茬在切割过程中受到的剪应力、弯曲应力计算公式,给出了破坏准则.     

甘蔗收获机双向变量柱塞泵动态响应特性仿真

采用功率键合图法建立了甘蔗收获机双向变量柱塞泵的数学模型,对其中一些影响较小的非线性因素采用近线性化或忽略的方式进行处理,针对伊顿公司生产的1系列64变量泵,在Matlab/Simulink中通过改变变量泵的斜盘倾角来分析系统的流量、压力响应特性和换向特性,结果表明该双向变量泵系统具有良好的动态特性,能够满足4GZ-56型甘蔗收获机液压行走系统的动力性要求.