圆盘式茎秆切割器研究进展

圆盘式切割器作为农作物收获机械上重要组成部件之一,其性能对提高收获机械作业率及降低收获损失等方面都具有很大的意义。为此,从目前国内外圆盘式茎秆切割器研究现状出发,重点介绍了圆盘式切割器在甘蔗收获、玉米茎秆收获理论与试验等方面的研究进展,并在此基础上对圆盘式切割器应用前景给出了建议。     

圆盘式玉米茎秆切割试验台的设计与切割过程分析

研制了圆盘式玉米茎秆切割试验台,模拟了玉米等茎秆的切割过程。同时,介绍了试验台的结构与工作原理,并借助于高速摄影装置对玉米茎秆切割过程进行了试验和分析。试验表明,该试验台操作方便、数据可靠、工作可靠,是研究圆盘式茎秆切割器切割性能的有效装置。     

圆盘式茎秆切割试验台的设计

农业机械、畜牧机械以及其它以农作物茎秆为生产原料的工业机械设备的设计过程中，经常遇到茎秆切割器的设计问题，需要确定一些设计参数。从设计者角度而言，获取设计参数最好的方法是实验。为此，介绍了圆盘式茎秆切割试验台的设计及工作原理，讨论了试验台结构参数对临界切割速度的影响，以及设计中存在的问题和实验操作步骤。     

双圆盘式苜蓿旋转切割器设计与试验

针对我国苜蓿收割设备研发不足、苜蓿收获质量不高的现状,结合作物农学特点及生理特性,设计了一种新型双圆盘式旋转切割器,进行了田间性能试验研究。该装置可通过外置支架悬挂在拖拉机前方,或作为自走式割草机的割台使用,也可以内置压扁辊等调质装置,完成割草、调质、集草3道工序。集成了异形割刀、装配导草装置的锥形转筒、圆形刀盘、滑掌、传动系统、四连杆提升装置以及固定支架。往返行程重合刈割的方式保证割茬平整,苜蓿植株在锥形转筒的作用下被提升一定高度,该高度与锥形转筒的母线与水平面的夹角呈三角函数关系。田间性能试验表明,所设计的双圆盘式旋转切割器的重割率、漏割损失率和超茬损失率分别为0.8%、0.19%和0.3%,比标准规定的技术要求分别低46%、24%和40%,各项测试指标均远高于标准要求水平,切割质量满足切割要求。     

木薯茎秆茎向力学特性试验研究

为研究木薯茎秆力学特性沿茎秆方向的分布规律,对其进行了压缩、剪切、弯曲试验,以加载方向、茎秆直径为试验因素,以最大承载力为响应指标。结果表明:沿径向加载时,压缩力最大,剪切力次之,弯曲力最小;沿轴向加载时剪切力最小。同时,给出各方向加载情况下受力与茎秆直径的线性方程。     

大豆收割机圆盘式切割器切割参数的研究

以试验设计,计算机模拟和社会网络优化技术为手段,对圆盘式切割器进行了试验研究,探讨了切割速度,切削角和刀齿高度３个因素对切割损失和切割阻力的影响,得到了切割速度,切削角和刀齿高度的最佳参数组合。     

基于ANSYS的木薯茎秆静力学仿真研究

以木薯茎秆力学试验为基础,应用计算机仿真手段模拟分析了木薯茎秆在失效极限状态下的力学状况。使用万能试验机对木薯茎秆的主要力学成分(木质部、韧皮纤维)进行拉压试验,分别测定了木质部和韧皮纤维的多组弹性模量数据。研究表明:1韧皮纤维处的XY方向切应力在-0.002 195~-0.000 231Pa范围内,木质部处XY方向切应力在-0.000 231~0.000 014Pa范围内,XY方向最大切应力位于木质部与韧皮纤维交接处为-0.002 195Pa,XY方向最小切应力位于木质部为0.000 14Pa;YZ方向与XZ方向切应力呈现对称性,茎秆在YZ、XZ方向的切应力主要集中在-3.07E-10~-4.58E-11Pa范围内,YZ或XZ方向最大切应力-2.42E-9Pa,YZ或XZ方向最小切应力4.59E-11Pa。2模型横向受压时的XY、YZ、XZ方向切应力值分布呈现各自不同的规律,但都对称分布;XY方向切应力最大值为±1.746 49Pa,最小值为±0.194 054Pa;YZ方向切应力最大值为±0.4562Pa,最小值为±0.005 063Pa;XZ方向切应力最大值为±0.260 701Pa,最小值为±0.028 967Pa。     

粗茎秆作物切割器设计与仿真分析

为了解决粗茎秆作物切割器的重割、漏割等问题,设计了一种在粗茎秆作物收获机中使用的切割器,并通过虚拟样机技术对切割器进行运动仿真。仿真结果表明,粗茎秆切割器能够较好地完成行走、刀盘旋转和切割等功能,有效地避免了重割、漏割等现象,为切割器的研制提供参数依据。     

齿形链式切割器切割棉秆试验研究

通过在自制的切割试验台上,模拟田间棉秆收获过程,在切割装置主动轴上接入扭矩和转速传感器,对齿形链式切割器进行棉秆切割试验研究,采集不同转速下齿形链式切割器切割棉秆时的扭矩,结果表明,在转速为800～1000r/min时,切割顺利,功率消耗较小,转速平稳,最大转矩也较小,为棉秆的切割、粉碎、收获提供了一定的理论依据。     

木薯种植机种茎切断装置的设计

机械化种植技术能够大大提高木薯种植效率,降低种植成本,是木薯田间生产大势所趋,而国内木薯种植设备研究起步晚,尚存在诸多问题。为此,结合木薯种植农艺要求及木薯种茎特性,针对木薯种植机种茎切断装置设计中存在的问题,进行了有关切秆装置设计的理论研究,分别对外形尺寸、整体结构、切秆刀辊、刀片及护盖等进行了分析与设计。试验表明:所设计的木薯种茎切断装置能够稳定切断木薯秆,拖拉机行驶速度约1.2 m/s时,作业稳定性高,无故障作业面积可达4 0 hm2以上。     

基于TRIZ理论与Adams优化设计木薯种茎切割机

基于TRIZ理论与Adams虚拟样机技术对木薯种茎切割机进行优化设计.优化方案采用多融合方法进行研究,使用TRIZ理论与Adams虚拟样机搭建虚拟优化平台对实物样机进行优化设计.使用Adams和因果链分析法查找问题中的主要矛盾,运用TRIZ理论发明创造性原理解决主要矛盾,获得最优设计方案.木薯切种机优化后工作稳定可靠,...     

盘刀式铡草机抛送性能试验研究

针对盘刀式铡草机存在的生产率低、功耗大、易堵塞等问题,以玉米秸秆为试验材料,选取不同的主轴转速、叶片倾角和秸秆含水率作为试验因素进行抛送性能试验研究。试验结果表明:各因素对抛送过程生产率影响的主次顺序为主轴转速>叶片倾角>秸秆含水率;对抛送过程功耗影响的主次顺序为主轴转速>秸秆含水率>叶片倾角。当叶片倾角为7°、主轴转速为650r/min、秸秆含水率为22.1%时,抛送过程生产率最高;当叶片倾角为11°、铡草机主轴转速为510r/min、秸秆含水率为27.3%时,抛送过程功率消耗最低;同时,得到了可用于预测铡草机抛送过程生产率和功率消耗的线性回归模型。     

圆盘刀人力割禾器的设计

设计了圆盘刀人力割禾器．其推进只是起到行走和预切割部分茎秆的作用，切割主要由动刀旋转来完成。设计的动、定刀片皆为齿刀，且皆可自磨锐，作业时动刀片每个齿都参与切割，所以磨损较均匀，切割功率随时间增加反而有所下降，基本解决了原割禾器存在的刀片磨损集中。寿命低的问题。     

王草收获机旋转刀盘式平茬切割装置设计与试验

针对目前王草缺少专用机械收获装备,传统通用型切割装置对王草平茬刈割效果不稳定等问题,设计了一种王草收获机旋转刀盘式平茬切割装置。根据王草簇状分蘖生长的生物特性和平茬刈割的收获要求,完成切割装置的总体结构设计,通过理论分析,确定了切割器和塔轮式输送器的关键结构和工作参数。利用ANSYS/LS-DYNA仿真对比单动刀切割和动定刀组合切割的切割效果,结果表明动定刀组合切割断面平整度优于单动刀切割,在刀盘低速切割时,动定刀组合的切割功耗小于单动刀切割;切割输送仿真试验表明塔轮式输送器的输送效果较好,能够实现割后王草茎秆的顺茬输送。搭建切割器试验台,采用Box-Behnken设计方法,选择动定刀间隙、刀盘转速和刀盘倾角为试验因素,留茬破头率和切割功耗为试验指标,建立了因素与指标间的回归模型,通过NSGA-Ⅱ算法,确定切割器最优参数组合为动定刀间隙2.98 mm、刀盘转速为84.7 r/min、刀盘倾角为28.65°,在此参数组合下测得留茬破头率为8.66%,单位切割功耗为7.78 mJ/mm²。在此基础上进行田间试验,试验结果与优化结果基本一致,结果表明旋转刀盘式王草平茬切...     

纳米改性金属陶瓷刀具切削性能研究

在常规的金属陶瓷刀具材料中添加纳米粉末可制备出性能优异的纳米改性金属陶瓷刀具材料。对造成金属陶瓷刀具磨损的原因进行了分析，与其他刀具材料进行了力学性能比较，用4种不同的工件材料进行了切削试验。试验结果表明纳米改性金属陶瓷刀具材料适合高速加工塑性材料，同时表现出优异的切削性能。     

锯齿形双圆盘切割器切割原理分析与仿真

以锯齿形双圆盘切割器作为研究对象,分析研究了圆盘刀滑动切割的工作原理,建立了影响切割效率的参数模型,从切割稳定性和效率角度,确定了合理的线性切割角度范围;仿真分析了圆盘刀切割运动轨迹变化规律,给出圆盘式切割器的合理转动速度;同时,对圆盘刀进行了模态分析,明确了圆盘刀的固有频率和各阶模态,为实际工作避开扭转振动状态提供设计依据。研究结果表明,保证了锯齿形双圆盘切割器设计的合理性和可靠性,解决了甜高粱果穗和茎秆的高效切割技术问题,为高秆植株作物茎穗联合收获技术研究提供参考依据。     

木薯种茎参数测量及EDEM仿真参数标定

针对预切种木薯种植机排种器排种仿真缺乏种茎离散元模型问题,通过Creo建立了木薯种茎的三维模型,根据三维模型在EDEM软件中构建木薯茎秆的离散元模型,通过物理试验测量了种茎的接触参数,对测得的参数进行EDEM软件标定,以堆积角度数作为评价指标得到标定的最佳结果,并对标定的参数进行验证.结果表明:标定的木薯种茎接触参数结...     

驱动圆盘刀切断玉米秸秆和根茬的土槽试验

通过动力驱动的平圆盘和缺口圆盘切断玉米秸秆和根茬的土槽试验研究表明，随着刀轴转速和机器前进速度增加驱动圆盘刀功率消耗随之增加。当刀轴转速为350r／min、机器前进速度为0．65m／s时，在有秸秆和根茬土壤地表上缺口圆盘刀消耗的功率是平圆盘刀的45％。当刀轴转速大于350r／min即圆盘圆周速度大于7．4m／s时，缺口圆盘刀秸秆切断率和根茬切断率达到97％以上。     

胡萝卜联合收获机单圆盘对顶切割装置设计与试验

针对胡萝卜联合收获过程中对顶切割装置作业后胡萝卜损伤率高、切净率低等问题,设计了一种单圆盘对顶切割装置,并阐述了其主要结构及工作原理。在统计分析胡萝卜基本物理特性的基础上,通过理论计算确定了斜拉式导向齐平对顶机构的两对齐基板间距、拉齐区长度和对齐基板斜边角度等主要结构参数,达到胡萝卜茎叶精准拉齐的目的。以螳螂前肢胫节曲线为原型,将拟合优化后的曲线形状应用至圆盘动割刀和直割刀刃口上,构建切割机构-胡萝卜茎叶力学模型,分析其满足胡萝卜被高效切断的条件。对圆盘割刀进行运动学分析,建立圆盘割刀前进方向的运动学模型,确定影响装置工作性能的因素为胡萝卜输送速度和圆盘割刀转速。以胡萝卜收获机夹持输送皮带轮转速(胡萝卜输送速度)和圆盘割刀转速为试验因素,以胡萝卜根茎损伤率、茎叶切净率、切割平整度为试验指标,进行了二因素五水平二次正交旋转组合试验,通过对试验结果进行分析优化,确定最佳参数组合。结果表明,当胡萝卜收获机夹持输送皮带轮转速为113 r/min、圆盘割刀转速为156 r/min时,对顶切割装置性能最优,此时胡萝卜损伤率均值为0.53%、切净率均值为95.41%、平整度均值为94.10%。对优化结果进行田间试验验证,验证结果与优化结果基本一致,作业过程中装置工作平稳。