一种新型集蔗器的结构设计及其有限元分析

集蔗器是甘蔗收割机中用来收集甘蔗的装置。通过总结前人所设计的集蔗器的优缺点,提出了一种新型集蔗机构—挡板式斜集集蔗器,并进行了结构设计、参数计算和三维建模;最后,为了验证所设计的集蔗器转轴的尺寸的合理性,通过有限元分析了软件ANSYS分析它在受外力情况下的变形情况和整体的应力分布情况。     

小型甘蔗收获机集蔗机构的设计与仿真

结合甘蔗收获机械研发现状及其设计特点,按照小型甘蔗收获机集蔗机构的功能和要求,利用三维设计软件Pro/E设计了适合于丘陵地区和小田块、坡度≤25°、转弯半径＜2m的甘蔗收获机集蔗机构,分别为三角形集蔗机构、矩形集蔗机构和梯形集蔗机构;并利用仿真分析软件ADAMS对梯形集蔗装置进行了动力学和运动学分析.     

整秆式甘蔗收获机集蔗机构的设计与仿真

在分析了现有的几种甘蔗收获机集蔗机构存在的一系列缺陷和不足的基础上,结合甘蔗收获机集蔗机构的功能和要求,利用三维设计软件SolidWorks设计了一种整秆式甘蔗收获机集蔗机构的模型,并利用动力学和动力学仿真分析软件ADAMS对该模型进行了动力学和运动学仿真分析。通过观察仿真过程和所得到的甘蔗卸载时质心的运动速度曲线,对该模型做出了适当的修改,得到了比较理想的结果。     

整秆式甘蔗收割机集堆装置重力自卸机构设计与仿真

甘蔗集堆是整秆式甘蔗收割的重要环节,其集堆的效率及集堆效果影响整秆式甘蔗收割机的工作速度。为此,提出一种基于重力自卸的甘蔗集堆机构,运用三维软件Creo对集蔗装置重力自卸机构进行三维建模,并运用Adams对自卸机构进行运动学仿真分析,验证机构设计的正确性与可行性。     

整秆式甘蔗联合收割机整机物流设计与仿真

阐述了整秆式甘蔗联合收割机物流通道的总体设计方法,给出了物流通道的主要设计参数,结合机械系统虚拟样机,分析软件Admas对整秆式联合收割机甘蔗输送过程进行仿真分析,并进行试验验证。结果表明:采用腹挂中置式的物流通道结构能使甘蔗顺利进入通道,且可以充分利用收割机底盘的空间,对甘蔗收割机的小型化有较好的作用;综合考虑剥叶机构、后续甘蔗切段机构以及集蔗器的尺寸对输蔗过程进行分析,证明输蔗通道的倾角在15°左右比较合适。     

整杆式小型甘蔗收割机蔗叶分离的试验研究

甘蔗收获过程中,存在着甘蔗和蔗叶缠绕一起向后输送的问题。为此,通过甘蔗收集架进行蔗叶分布情况的试验研究,得出甘蔗和蔗叶的分布区域。在此基础上,提出了蔗叶分离机构的解决方案,即采用反向旋转除杂辊的方法来实现蔗叶分离,最后进行了单因素对比试验以及田间正交实验,含杂率分别下降了4.2%与5.4%。     

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。     

预切式甘蔗横向种植机倾倒送料装置的试验研究

预切式甘蔗横向种植机集蔗系统出现的送料无序的问题,直接影响播种的均匀性和播种效率。为此,设计了一种预切式甘蔗种植机的倾倒送料装置,该装置可以通过旋转倾倒框来控制倾倒送料装置的角度,拉动抽板完成送料动作。通过动力学ADAMS软件对主要机构进行动力学仿真分析,结果显示:甘蔗能够较好地按照预期轨迹从倾倒送料装置中有序地掉落到集蔗箱内。通过进行单因素及正交试验,研究了甘蔗数量、倾倒箱与集蔗箱的水平距离、倾倒箱的倾倒角度、倾倒轴到倾倒箱前端面的距离和倾倒箱的导板角度5个因素对倾倒效果的影响,找出影响倾倒质量的因素。试验结果表明:最优参数组合为A3B3C2,即甘蔗数量为72根,倾倒角度为100°,倾倒轴到倾倒箱前端面距离为120mm。     

基于离散元法的自走式甘蔗转运车车厢稳定性研究

根据丘陵地区的地势地貌特点,针对传统式甘蔗转运车轮距大、提升重心高、整体稳定性差的问题,设计了一种基于剪叉式提升机构的自行式甘蔗转运车集蔗车厢。基于离散元仿真软件EDEM,从质心和卸料角两方面对传统式和剪叉式集蔗车厢的稳定性进行分析。虚拟仿真分析及试验研究结果表明,在满载卸料过程中,传统式集蔗车厢的质心横向偏移量为1 235. 56 mm,摆动量为1 770. 08 mm,质心相对高度变化最大值为1 589. 27 mm,卸料角为104. 93°;剪叉式集蔗车厢甘蔗质心横向偏移量和摆动量均为705. 49 mm,质心相对高度变化最大值为1 619. 82 mm,卸料角为29. 83°。与传统式集蔗车厢相比,剪叉式集蔗车厢的质心横向偏移量下降42. 9%、摆动量下降60. 1%、卸料角降低71. 6%,两种车厢的质心相对高度变化相对较小,说明集蔗车厢具有较好的稳定性。对离散元仿真时需定义的相关接触参数进行了研究,通过仿真分析和试验平台验证试验相结合的方法对所得数据进行了验证,结果较为吻合。     

不等螺距螺旋扶蔗器的设计

如何有效地解决甘蔗收割过程中的蔗秆扶起问题,是促进甘蔗收割机械化发展的关键问题之一.为此,分析了甘蔗倒伏的具体情况,提出了一种新型不等距螺旋扶蔗器的设计方法,建立了其物理模型,并给出了不等距螺旋线的数学方程.通过计算机仿真验证了上述设计的合理性和可行性,为甘蔗联合收割机的扶蔗机构的设计提供了一种新颖与合理的思路.     

小型甘蔗收获机砍蔗机构的动态特性分析

以提高砍蔗机构的动态特性为目的,采用虚拟设计的方法,在CAD软件中建立砍蔗机构的三维参数化模型,导入到ANSYS软件中进行模态分析后,得出机构的低阶固有频率及振型.分析各阶振型对甘蔗切割质量的影响,通过试验确定模型与试验台切割器固有频率的关系,并验证模型的正确性,对可能存在的应力集中部位进行动态特性分析和结构改进,并绘制改进后的砍蔗机构二维工程图,为甘蔗收割机物理样机的制造提供了依据.     

整秆式甘蔗收获机蔗叶分离机构设计与试验

为了进一步降低整秆式甘蔗收获机的含杂率,满足糖厂对机械化收割甘蔗的含杂率要求,结合甘蔗在蔗叶分离过程中的受力分析,对甘蔗起主要支撑作用的剥叶辊、输出辊及除杂辊进行布局安装,避开了蔗叶分布范围,以利于实现较高的除杂率。通过在试验平台上进行的正交试验研究,得出了该蔗叶分离机构的较优参数组合:刷片形状为20mm梳齿型,除杂辊与甘蔗交错深度0mm,除杂辊转速140 r/min。试验结果表明:此蔗叶分离机构具有较好的蔗叶分离效果,从而验证了蔗叶分离机构的可行性。     

丘陵山地模块化甘蔗割铺机设计与试验

针对现有甘蔗割铺机只能单向收获作业、固定切割高度、无扶蔗机构、车架结构不合理、智能化程度低等问题,设计了一种丘陵山地模块化甘蔗割铺机。整机通过合理布局和侧挂式输送形式,并由可调铺放角度的铺放装置将甘蔗铺放至割铺机后方左右两侧,实现了双向式收获作业并改善输送通道易堵塞的问题。结合甘蔗在扶蔗运动过程中的受力分析,提出了不等螺距螺旋滚筒设计,通过空间坐标变化得到螺旋线方程以及螺旋滚筒直径与安装角度;通过甘蔗输送运动分析确定了输送铺放机构作业速度、甘蔗铺放角;通过甘蔗切割机理分析得到了砍蔗机构切割形式、切割刀盘直径与转速等关键参数。整机作业幅宽设计为1100mm,工作速度为1.8km/h,生产效率为0.176hm2/h。样机田间试验结果表明,当前进速度452.28mm/s、砍蔗机构转速562.12r/min、刀盘倾角12.27°时,甘蔗割铺机破头率最低,为8.398%,工作总损失率为1.71%,整机试验过程中工作状态良好,达到整机的设计要求。     

整杆式甘蔗收割机集蔗装置的结构设计

为配套整杆式甘蔗收割机需要,研究设计集蔗装置。该装置设置摆动驱动装置,可实现集蔗箱体摆动到180°范围的任意角度;在垂直吊臂与集蔗箱体之间安装拉力传感器,实现实时称重;集蔗箱体可倾斜进行操作,使集蔗箱体内的甘蔗茎杆滑落向集蔗箱体的一端归集。对关键零部件进行了设计、校核。     

基于改进YOLO v5s的复杂环境下蔗梢分叉点识别与定位

甘蔗蔗梢分叉点的精确识别与高度定位是实现甘蔗收获机切梢器实时控制的关键技术之一，也是提高甘蔗收获机械化水平和降低甘蔗含杂率的重要途径。针对甘蔗地环境复杂、光照变化大、蔗梢分叉点相互遮挡等问题，首先通过田间调查，并现场测试、分析甘蔗生长点、甘蔗分叉点及相互关系的特征规律，采集图像的甘蔗分叉点的统计分析，并结合现场对甘蔗分叉点高度的测量统计分析，发现其均具有明显的正态统计特征。接着，提出了一种基于改进YOLO v5s的蔗梢分叉点识别方法。该方法采用单目和双目相机在广西大学扶绥农科基地采集甘蔗图像数据，并进行数据预处理和标注，构建了甘蔗蔗梢分叉点数据集。然后，在YOLO v5s中引入BiFPN特征融合结构和CA注意力机制，以增强不同层次特征的交互和表达能力，并使用GSConv卷积和Slim-Neck范式设计，在原始模型主干网络中引入Ghost模块替换原始普通卷积，来降低模型的计算量和参数量，提高模型的运行效率。最后，通过在现场采集的数据集上进行训练和测试，验证了该方法的有效性和优越性。实验结果表明，该方法在甘蔗蔗梢分叉点数据集上平均精确率达到92.3%、召回率89.3%和检测时间19.3 m...     

甘蔗斩种机的设计

甘蔗种植的重要环节是种蔗的选取与切断。为此,根据种蔗的选种与切断质量的要求,设计了一种切断机构,并能保证农艺要求。设计该机构的总体思路如下:根据工作的性能要求初步选取电动机,设计出整个机构各个部件的基本布局,选出合适的动力传递装置;通过计算与校核,设计传动装置中的带轮、传动轴、轴承型号、轴承盖以及工作部件中的圆盘与刀片;最后,将各个零部件进行组装。该机构集中一个地点进行切断种蔗,可装配于预先砍种的甘蔗种植机使用。该机构设计与研制,可减轻甘蔗种植过程中的劳动强度以及生产成本,为争取农时、加快甘蔗生产机械化的发展提供了一个方向。     

甘蔗收割机物流堵塞影响因素的试验研究

为探讨甘蔗物流堵塞的成因与影响因素,在自制的小型甘蔗收割机上进行物流通畅性试验,通过正交试验分析了砍蔗刀盘转速、提升装置表面材料、喂入辊转速及喂入辊耙齿形状等因素对甘蔗通过堵塞关键节点(即砍蔗机构)的时间的影响。结果表明:提升装置表面材料、砍蔗刀盘转速及喂入辊耙齿形状对甘蔗物流通过时间有显著影响,提升装置表面材料的摩擦因数大则甘蔗通过砍蔗系统的时间缩短,在一定程度上提高刀盘转速和改进喂入辊耙齿形状也能提高甘蔗物流通畅性。     

甘蔗收获机切割器仿形机构研究现状与发展趋势

切割器是甘蔗收割机的重要工作部件之一。本文论述了国内外甘蔗切割器的研究状况和仿形技术的应用情况,对比了两种仿形机构模式的优缺点,针对蔗叶杂草等干扰传感器信号收集困难的问题,提出选用超声波传感器作为测距元件的方案,为甘蔗切割器仿形机构设计方案的选定提供了依据。     

智能甘蔗预切种工作站结构设计与切种精度分析

为提升甘蔗预切种种植的机械化程度,提高甘蔗预切种效率,降低蔗芽损失率,减少人工劳动强度,自主设计开发集甘蔗输送、蔗节智能识别、多刀协同切种等流程于一体的智能甘蔗预切种工作站,实现甘蔗自动协同切种工作。介绍智能甘蔗预切种工作站的输送系统、蔗节识别以及多刀数控协同切种等关键部件的结构设计及工作原理,重点对输送速度和黑箱照度对识别精度的影响,以及多刀切割工作台的定位精度等进行综合的分析。对拍照黑箱的识别精度试验研究表明,甘蔗横向传送速度和光照平均照度对蔗节识别精度具有显著影响,当甘蔗传送速度为0.1 m/s,光照平均照度为430.7 Lux时,识别精度较好,蔗节识别误差小于1.7 mm。通过对切种平台的定位精度试验分析,试验表明:6个移动切种工作台的横向直线移动运动的定位精度误差小于1.5 mm,重复定位误差为±0.2 mm;切种精度的综合误差小于3.4 mm,蔗节的相对综合误差小于5.67%,达到设计的预期目标,实现甘蔗智能横向多刀切种的功能。     

连续回转式甘蔗收割机集堆机构设计与试验

集堆是整秆式甘蔗收割机的重要作业工序之一,集堆性能影响到收割机作业质量。本文在分析现有的几种甘蔗收割机集堆机构的基础上,设计了一种连续回转式集堆机构,并试制了样机。田间试验结果表明,该机构能够有效实现甘蔗集堆功能,达到了设计要求。