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。     

甘蔗尾茎泊松比的试验分析

【目的】为甘蔗断尾机构的设计及数学模型的建立进行动力学仿真提供理论依据。【方法】利用精密型微控电子万能试验机和静态电阻应变仪对甘蔗尾茎生长点以下第5、6节甘蔗皮、芯、节部位进行拉伸试验,并用电测法与力学分析得出各组分的泊松比参数。【结果】甘蔗尾茎生长点以下第5节甘蔗皮同性面泊松比小于0.028,异性面泊松比为0.233;第5节甘蔗芯同性面泊松比小于0.174,异性面泊松比为0.271;甘蔗尾茎生长点以下第6节甘蔗皮同性面泊松比小于0.001,异性面泊松比为0.238;第6节甘蔗芯同性面泊松比小于0.223,异性面泊松比为0.289;甘蔗节同性面泊松比小于0.305,异性面泊松比为0.344。【结论】甘蔗尾茎内部不同部位的同性面泊松比存在显著差异,异性面泊松比差异不大;甘蔗尾茎生长点以下第5、6节皮、芯同性面泊松比有显著差异,异性面泊松比差异不显著。     

甘蔗尾茎力学特性试验

为获取甘蔗尾部茎秆的力学特性参数,利用精密型微控电子万能试验机对蔗尾生长点以下1~3节茎秆的拉伸、压缩力学性能进行试验。结果表明:蔗尾节位对抗拉、抗压强度的影响极其显著,抗拉、抗压强度由中部向尾部顶端生长点方向显著减小;蔗尾生长点以下1~3节抗拉强度平均值分别为1.44、2.87、4.72MPa,拉伸弹性模量平均值分别为22.02、27.60、37.09MPa。各节茎秆直径与抗拉强度呈二次函数负相关关系,随着直径的增大,抗拉强度减小。抗压强度平均值分别为4.04、5.22、6.66MPa;压缩弹性模量平均值分别为23.93、25.37、2 4.1 2 MPa;各节茎秆直径与最大压缩载荷之间呈幂函数正相关关系,随着直径的增大,最大压缩载荷增大。试验结果为甘蔗收获断尾机械的设计及建立数学模型进行动力学仿真提供了理论依据。     

甘蔗收割机配对刀片相对位置对切口的影响

切段式甘蔗收割机切段刀辊切割甘蔗过程中出现的碎屑和切口爆裂等问题,会造成甘蔗质量损失、蔗汁流失和产生较多的葡聚糖,增加甘蔗收获田间损失和制糖成本。为此,以切割甘蔗过程中切段刀辊配对刀片之间的位置关系对切割质量的影响为研究对象,利用仿真软件对配对刀片切入甘蔗的过程进行了仿真,用高速摄相机在1 280×800分辨率下以2 000fps速率记录了刀片切入甘蔗过程。对切入过程中甘蔗不同的状态进行了力学分析,研究了配对刀片的刃口间距对切割过程中碎屑的产生和切口端面轴向高度差的影响。结果表明:配对刀片切入甘蔗过程中,上刀片先切入甘蔗,下刀片随后切入,在切断甘蔗的过程中有碎屑产生;试验条件下,甘蔗直径对切口质量有影响,刃口间距为6mm时蔗段切口质量最佳,单位切口损失量为0.23g,切口端面轴向高度差为8.2mm。本研究成果对调整切段刀辊刀片具有一定指导意义。