2CZD-1型段茎式甘蔗种植机设计与试验

研制了2CZD-1型段茎式甘蔗种植机,可一次性完成甘蔗种植的开沟、施肥、自动取种、自动排种、覆土和覆膜等工序,适用于宽窄行甘蔗种植。设计了机架、取送种机构、转盘施肥机构、旋耕覆土机构、覆膜机构和液压传动系统等结构,其中取送种机构采用排冗结构实现均匀排种。利用有限元分析软件ANSYS对甘蔗种植机的机架进行模态分析,并通过田间试验获得甘蔗种植机的覆土厚度合格率、种植密度、伤芽率、漏植率及总排肥量稳定性变异系数等性能参数。模拟结果表明,当激励频率为8~80 Hz时,机架容易发生共振,且最大位移可达28.12 mm。田间试验表明,该种植机的种植密度为142325芽/hm^2,覆土厚度合格率为93.6%,伤芽率为2.8%,漏植率为4.7%,种植深度合格率为89.3%,总排肥量稳定性变异系数为5.8%,工作生产率为0.32 hm2/h,符合甘蔗种植机的设计要求,能够显著提高甘蔗种植的效率。     

甘蔗种植机智能匀播控制系统的设计与实现

介绍了甘蔗种植机结构特征、控制系统方案、拖拉机及排种器驱动马达速度的检测方法、利用负反馈实现拖拉机行走速度与下种速度同步的方法。根据甘蔗单芽段种植机结构特征,设计一种基于西门子PLC控制的速度同步负反馈控制系统。该系统经过田间试验和数据统计,在拖拉机行走速度变化时,种植机能及时地调整排种器驱动马达转速,且在较短时间内达到理论计算转速,能有效实现单芽段种植机在不同种植农艺下拖拉机行走速度与下种速度的同步变化,保证甘蔗种植密度均匀。     

4GQ-1C型甘蔗收获机作业性能试验与分析

针对目前大中型甘蔗收获机不适宜坡地、小行距和小地块蔗地作业问题,研发了4GQ-1C型甘蔗收获机。为验证机器适应性和可靠性,对比现有机型,进行了田间试验。试验结果表明,4GQ-1C型甘蔗收获机在进行单行种植模式甘蔗收获时,相比132、194 kW两种机型的甘蔗收获机,具有甘蔗含杂率低、损失率低和作业灵活等优点,能适应小地块、较窄行距和坡度较大蔗地机收作业的需要。      

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。     

甘蔗分段收获经济效益分析

介绍了由4GZ-9型甘蔗割铺机、6BZ-5型甘蔗剥叶机以及7TS-15型甘蔗装载机组成的最小甘蔗收获系统,并对该系统进行了应用效益分析。通过分析说明采用分段式甘蔗收获技术在经济上是可行的,在目前国情下宜以分段收获作为切入点,促进我国甘蔗收获逐步实现机械化作业。     

入土切割对甘蔗切割过程影响的仿真试验

采用ANSYS/LS-DYNA显式动力学仿真软件及反求技术,建立甘蔗-切割器系统仿真模型,进行甘蔗材料参数反求,获得了适用于动力学仿真的甘蔗材料模型,且进行了物理试验验证;通过建立土壤-甘蔗-切割器系统的动力学仿真模型,进行动力学仿真试验,建立相关数学模型,研究了土壤的软、硬程度及切割状态对甘蔗最大切割力及切割破头的影响,结果表明,土壤的软硬程度对甘蔗的最大切割力影响小,对甘蔗轴向剪应力影响大;甘蔗两刀切断比一刀切断的最大切割力小,甘蔗入土切割比非入土切割的最大切割力大,但轴向剪应力小,甘蔗入土一刀切断的平均轴向剪应力比非入土一刀切断的小43.3%,甘蔗入土两刀切断的轴向剪应力比非入土两刀切断的小49%,入土切割是降低甘蔗切割破头的有效途径。     

4GZQ-120型甘蔗联合收割机的研究设计

本文介绍4GZQ-120型甘蔗联合收割机的总体结构、工作原理及主要技术参数,给出了其主要工作部件的结构及传动参数的设计方法和依据。田间试验表明,该机设计合理,作业效率高,达到设计和小行距甘蔗收获的要求。     

甘蔗—土壤系统仿真模型的研究

采用振动衰减法及系统参数反求方法,以实测的甘蔗—土壤系统振动曲线为基准,对甘蔗—土壤系统仿真模型物理特性参数进行了反求仿真试验,获取甘蔗—土壤系统仿真模型物理特性参数。结果表明,在获取的物理特性参数下甘蔗—土壤系统仿真模型的振动仿真结果与实测结果基本一致,可用于甘蔗切割动力学仿真研究。     

一刀切断甘蔗动力学仿真试验

采用ANSYS/LS-DYNA显式动力学仿真软件,建立甘蔗-切割器系统的动力学仿真模型,且进行了甘蔗切割物理试验验证。利用四因子二次通用旋转组合设计方法和甘蔗-切割器系统仿真模型进行一刀切断甘蔗的仿真试验,建立影响因素与切割力和剪应力的数学模型,研究了切割力和剪应力各影响因素及其交互作用的影响规律,且对影响因素进行优化,获得了一刀切断甘蔗时可靠性为95%的最佳切割力总区间。结果表明,刀片刃角为17.5°,切割角为27.73°,刀盘倾角为28°,切割速度为16 m/s时,可靠性为95%的最佳切割力范围为235.82~297.98 N。     

甘蔗破垄机拨叶圆盘作业过程的动力学仿真

针对甘蔗破垄机作业时拨叶圆盘对蔗叶切断和拨开性能差、蔗叶在破垄机前进方向堆积、严重阻碍破垄作业的问题,采用SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)和FEM(Finite Element Method)的耦合方法,通过建立拨叶圆盘-蔗叶-土壤系统动力学仿真模型,进行拨叶圆盘作业过程仿真分析,探讨了拨叶圆盘的蔗叶切断机理。结果表明:建立的圆盘-蔗叶-土壤系统动力学仿真模型精度较高,对于层叠的受圆盘切割的蔗叶,不同层的蔗叶受圆盘作用的断裂过程有所不同;上层蔗叶主要由于圆盘的滑切作用而断裂,中层蔗叶由于弯折和圆盘的滑切作用而断裂,下层蔗叶主要由于弯折作用而断裂。