整秆式甘蔗收获机输送调控系统设计与试验

针对甘蔗生长的随机性使收获机喂入量随时变化,易导致整秆式甘蔗收获机输送堵塞或工作效率低下的问题,设计了一种整秆式甘蔗收获机输送调控系统。该系统由动态扭矩传感器、PLC控制系统、液压系统、伺服电机系统组成,通过实时调节输送辊转速与喂入速度使得甘蔗收获机输送能力与喂入量相匹配,减少甘蔗堵塞情况。通过搭建甘蔗收获机试验平台,开展甘蔗输送调控试验。甘蔗输送调控试验结果表明,安装了输送调控系统后,各试验水平下的甘蔗平均输送速度为4.06、3.42、3.04、2.42m/s,相比无调控系统有了明显提升,并且收获机输送能力在喂入量峰值过后恢复到初始值,保证了工作效率;调控试验的平均堵塞率降低到5%,输送调控系统对缓解输送堵塞有显著作用。     

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。     

整秆式甘蔗收获机液压驱动系统的研究分析

原有的侧悬挂式整秆甘蔗收割机存在着液压驱动系统的动力性能差,运行效果不理想,以及采用机械传动的甘蔗根部切割器由于蔗地的杂草和蔗叶的影响而造成堵塞,切割刀盘的转速慢,离合器打滑以至发热过烧,传动失效,链条在受到冲击时容易发生断裂,发生安全事故等问题。为此,通过测试出收获机各执行机构的功耗及受力情况等工作参数,根据多支路同时工作和负载大小相差很大的要求,采用多路阀和减压调速回路,设计出了收获机的全液压驱动系统,在不需提高拖拉机功率的前提下,满足了系统不同支路在同时工作时压力和功率不同的要求,简化了收获机的整机机构设计,提高了动力驱动系统的稳定性。实验表明,该传动系统能够满足收割机各执行机构的动力性能要求,操作简便,效果良好。     

切段式甘蔗收割机排杂仿真建模方法研究

针对目前切段式甘蔗收割机排杂装置排杂机理研究匮乏的问题,通过SolidWorks和ICEM建立了排杂装置简化的几何模型,对收割机切段后的蔗料进行了分类,并利用EDEM离散元软件进行建模及离散元参数的测定和标定。采用Fluent软件进行了收割机排杂装置的稳态风场仿真,通过室内试验进行了验证。在此基础上,采用计算流体动力学CFD(Computational Fluid Dynamics)和离散元方法DEM(Discrete Element Method)的耦合方法建立了排杂装置-蔗秆段-蔗尾(碎蔗)-蔗叶的耦合仿真模型,并通过田间试验进行了验证。结果表明:建立的排杂装置-蔗秆段-蔗尾(碎蔗)-蔗叶的耦合系统仿真模型合理,可为进一步研究排杂装置工作机理及优化排杂装置提供参考。     

整秆式甘蔗收获机械收获效果试验研究与分析

以广西钦州普通农户种植的台糖16号甘蔗为试验材料,利用课题组自主研制的甘蔗收获机械进行了甘蔗收割试验。采用高速摄像机观测收获机械输送系统甘蔗流量状况,统计机车前进速度与输送速度的不同组合下,收获甘蔗的剥叶效果包括含杂率和断尾率等数据,并对甘蔗收获机的收获效果进行了分析。结果表明,机器工作过程中,输送系统发生阻塞的速度组合以及剥叶效果为断尾率80%以上和含杂率2.5%以下的速度组合,为甘蔗收获机械的顺利工作提供了明确的操作指导。     

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。     

侧悬挂推倒式整秆甘蔗收获机设计与试验

为了解决严重倒伏甘蔗的收获,设计了一种侧悬挂推倒式整秆甘蔗收获机。该机可连续完成分蔗、推倒、切割、输送和集堆铺放等工序的作业。前进速度0.5m/s时,其生产率为0.2hm2/h。田间试验表明：甘蔗宿根破头率为11.3%,甘蔗出现表皮破损和折断,折断率为33.33%。     

浅析降低整杆式甘蔗联合收获机含杂率的途径

分析了整杆式甘蔗收获机含杂率的原因及现状,从整杆式甘蔗收获机作业过程的切尾、切割、输送、剥叶、断尾等工序出发,介绍了降低整杆式甘蔗收获机含杂率的各工序主要技术途径和甘蔗种植农艺.     

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。     

整秆式甘蔗收获机剥叶断尾机构设计与试验

结合甘蔗自身材料特性及在剥叶运动过程中的受力分析,提出剥叶断尾机构采用三角形布局方式,以利于在剥叶过程中实现耙叶、剥叶和断尾的功能,并在剥叶断尾试验平台上进行了正交试验研究,得出了较优参数组合为:耙叶辊转速700 r/min、剥叶辊转速900 r/min、耙叶齿交错深度40 mm和剥叶刷交错深度30 mm。试验结果表明,此剥叶断尾机构具有较好的剥叶与断尾效果,从而验证了剥叶断尾机构的可行性。     

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。     

基于EDEM的糖厂原料蔗滚筒除杂装置研究

切段甘蔗收获技术是我国甘蔗收获机械化的主推技术,入厂原料蔗含杂率较高,特别是机收原料蔗泥土含量较大,使糖厂产生抵触,影响机械化收获技术的推广.针对上述问题,设计了一种糖厂原料蔗滚筒除杂装置,并对所设计的滚筒除杂装置进行EDEM试验仿真.为了研究滚筒除杂装置的结构参数和作业参数对除杂率及质量流率的影响,采用3因素3水平正...     

高速摄像技术在我国农业机械领域的应用

高速摄像技术是一项高科技测量技术,其应用已从军事、航空航天和电影等领域延伸到农业机械领域.为此,基于高速摄像技术的特点,系统分析了高速摄像技术在农业机械领域的应用研究概况,并探讨了其存在的问题和发展趋势.     

甘蔗叶鞘在弹性剥叶元件作用下破坏高速摄影分析

为了研究整秆式甘蔗联合收获机剥叶过程甘蔗叶鞘在弹性剥叶元件作用下的破坏机理,研制了甘蔗剥叶试验台,利用高速摄像机拍摄了蔗叶的破坏过程,并对图像进行分析。结果表明,甘蔗叶鞘在弹性剥叶元件作用下的主要破坏形式有叶鞘脱落、叶鞘撕裂和叶鞘与茎秆分离。通过建立弹性剥叶元件作用于叶鞘的简化力学模型,结合叶鞘的力学特性分析了蔗叶在弹性剥叶元件作用下的破坏机理。弹性剥叶元件对叶鞘施加的力是破坏叶鞘的主要作用力。叶鞘不同的破坏形式与叶鞘的生长性状和力学特性有关,含水率低于20%干叶鞘的主要破坏形式为叶鞘脱落,含水率为20%~50%的湿叶鞘的主要破坏形式为叶鞘撕裂,含水率大于50%的青叶鞘的主要破坏形式为叶鞘与茎秆分离。     

基于全局协调的甘蔗收获机械物流系统的研究

甘蔗物流系统模型主要包括扶蔗、砍蔗、输送、剥叶等过程.每个部件之间能否协调运作,匹配是否合理,相互之间衔接和位置布局是否符合要求都是设计的关键.通过对甘蔗收获机械在收获过程中,甘蔗遍历的过程及各机构的运动原理,在基于全局协调理论的基础上,采用机械优化设计中迭代优化的方法,对各机构的运动参数和协调参数进行优化,达到甘蔗在收获过程中的最优的甘蔗收获机械物流系统模型.     

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。     

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.     

基于EDEM的甘蓝翻转卸料过程运动与损伤分析

针对甘蓝整修系统中卸料自动化程度低、损耗严重等问题,设计了一种甘蓝整修系统配套的翻转卸料装置。利用EDEM仿真软件,依据“秦选2号”甘蓝物理特性建立了甘蓝模型,并建立了翻转卸料装置模型,进而分析了翻转卸料过程中果箱内不同区域甘蓝的运动规律;研究了果箱翻转角速度、果箱翻转角度、上盖打开角速度对甘蓝损伤率的影响。仿真结果表明:果箱翻转角速度对甘蓝损伤率的影响无明显变化规律;随着果箱翻转角度的增加,甘蓝损伤率呈上升趋势;随着上盖打开角速度的增加,甘蓝损伤率先减小后增大,且在30°~70°/s范围内甘蓝损伤率较小。在相同工况下随机选取4种等级甘蓝,进行了验证试验,结果显示:验证试验结果与仿真基本相同,甘蓝损伤率最大误差为4.1%,且甘蓝损伤率与果箱翻转角速度、果箱翻转角度、上盖打开角速度的变化趋势一致。这表明,采用离散元法分析翻转卸料装置甘蓝卸料过程和损伤是可行的。该研究为甘蓝卸料装置及整修系统的设计提供了参考。     

光刃刀片切割甘蔗茎秆破坏过程高速摄像分析

在自制的单圆盘根切器试验台上,利用高速摄像机拍摄了甘蔗茎秆在光刃刀片切割时的破坏过程。分别对一刀切割和两刀切割模式下,发生根茬"无破损"、"蔗皮破损"、"劈裂破损"和"爆裂破损"的破坏过程进行了研究,分析了切割速度和切割方式对各种破坏模式的影响。结果表明:切割过程中甘蔗茎秆的破坏主要表现为在切割过程后期造成的蔗皮、蔗芯撕裂或劈裂;两刀切割时,甘蔗茎秆在被第1刀切割过程中发生扭转变形,甘蔗上段蔗皮、蔗芯撕裂严重,而根茬部分的破损较一刀切割时轻微;在本文试验条件下,采用光刃刀片切割时,刀片线速度应大于22m/s,以满足收割机对根茬切割质量的要求。