油菜收获圆盘式切割器的设计与性能试验

为了寻求减少油菜联合收获机割台损失的途径,设计了一种适应油菜收获的圆盘式切割器。利用摆锤冲击试验机,研究单株油菜的生物物理特性,得出适合油菜切割的高度为200~400 mm。运用自制的自走式切割试验装置,对影响切割功耗和落粒损失的切割速度、切割高度、刀盘倾角等进行了单因素和多因素正交试验。单因素试验结果表明,在切割转速700 r/min,切割高度300 mm,刀盘切割倾角10°时,其切割功耗为30.19 W,落粒损失为1 162粒。正交试验结果表明,切割转速750 r/min,切割高度250 mm,刀盘切割倾角10°,装置前进速度0.4 m/s,刀片6片为最佳参数,与正交5号试验相近,其切割功耗36.39 W,落粒损失895粒。     

油菜收获圆盘式切割器的设计与性能试验

为了寻求减少油菜联合收获机割台损失的途径,设计了一种适应油菜收获的圆盘式切割器。利用摆锤冲击试验机,研究单株油菜的生物物理特性,得出适合油菜切割的高度为200～400 mm。运用自制的自走式切割试验装置,对影响切割功耗和落粒损失的切割速度、切割高度、刀盘倾角等进行了单因素和多因素正交试验。单因素试验结果表明,在切割转速700 r/min,切割高度300 mm,刀盘切割倾角10°时,其切割功耗为30.19 W,落粒损失为1 162粒。正交试验结果表明,切割转速750 r/min,切割高度250 mm,刀盘切割倾角10°,装置前进速度0.4 m/s,刀片6片为最佳参数,与正交5号试验相近,其切割功耗36.39 W,落粒损失895粒。     

基于Adams的甘蔗收割机切割器运动学仿真分析

为探究收割机切割器运动对甘蔗收割质量的影响,提高切割器的切割质量,研究了甘蔗收割机双圆盘切割器的运动学规律,推算出描述该运动规律的计算公式。通过公式计算,得出最佳参数匹配,利用pro/E建立甘蔗切割器三维实体模型,在Adams中进行运动学仿真,对刀刃上单点运动进行分析,得出了刀刃单点的位移、轨迹的运动规律图。结果表明,在不同前进速度、不同刀片数目的情况下,随着公式系数P的增加,甘蔗被重复切割次数会增加,通过合理选取系数,可以算出准确的刀盘转速以达到特定的切割效果。当系数P取1或2时,能够控制甘蔗被一刀或两刀切断,是比较理想的切割效果。     

基于光滑粒子流体动力学的旋耕切土数值模拟

为明确ⅠT245型旋耕刀(刀座式)切割重黏土过程,基于光滑粒子流体动力学(SPH)方法对旋耕刀–土壤进行建模,运用ANSYS/LS–DYNA软件进行仿真,分析单个旋耕刀在刀盘转速200 r/min、机具前进速度0.6 m/s、耕深0.12m工况下的切土扭矩情况,仿真平均扭矩为5.84N·m,以库伦定理和朗肯土压力理论为依据计算的理论平均扭矩为6.42N·m,二者误差为8.98%。分别使用理论方法和有限元方法,以机具前进速度、刀盘转速和耕深为影响因素,以比功为评价指标,进行正交旋转组合试验,得到旋耕比功与机具前进速度、刀盘转速及耕深的回归方程,表明在符合农艺要求的情况下,应尽可能选择较大的机具前进速度和耕深,较小的刀盘转速。     

基于ANSYS/LS-DYNA的大豆锯齿回转切割器作业参数优化

为分析锯齿回转切割器作业参数变化对大豆秸秆切割阻力的影响,优选切割器最佳作业参数组合。利用ANSYS-LS/DYNA对锯齿回转切割器的大豆秸秆切割过程进行了模拟仿真,分析了秸秆整个切割过程的切割阻力变化情况。分析结果表明,秸秆切割阻力为多峰波动函数。以切割线速度、切割器倾角及作业速度为试验因素,切割阻力为试验指标,进行了正交参数优化虚拟试验研究。影响因素顺序为切割线速度切割器倾角作业速度,切割线速度及切割器倾角为极显著影响(P0.01),作业速度为显著影响(P0.05);切割阻力随着切割线速度的增大及前进速度的减小而先减后增,随着切割器倾角增大而增大。当切割线速度15 m·s~(-1),切割器倾角-10°,作业速度1.5 m·s~(-1)时,切割阻力最小为13.387 N,且切割器最优参数通过了仿真试验验证。     

4LBZ–125型半喂入水稻联合收割机割台性能试验

针对4LBZ–125型半喂入水稻联合收割机割台存在输送不畅的问题,设计了以该收割机割台为原型的室内试验台,以输送效果、切割效果、扶禾效果和其他效果等为评价依据,对割台扶禾速度、切割速度、输送速度和机器行走速度等进行了正交试验和单因素试验。正交试验结果表明,影响割台性能的主要因素是行走速度和输送速度;单因素试验结果表明,割台正常工作最佳参数为扶禾速度0.8 m/s、切割速度0.85 m/s、输送速度1.1 m/s、行走速度0.675 m/s。对正交试验结果较佳组合和单因素最佳参数组合进行验证对比试验,结果表明,单因素最佳参数组合输送效果最好,能较好地满足生产要求。     

基于作物力学特性的甘蔗收割机参数优化与田间试验

以粤糖54-474甘蔗为试验对象，针对其甘蔗皮和甘蔗芯开展力学特性测试。在这些力学特性参数的基础上建立力学仿真模型，进行甘蔗切割的有限元分析与修正，并在此模型的基础上设计正交试验，对甘蔗收割机的刀具往复速度、工作速度、刀具夹角等参数进行优化。基于正交试验得到的优化参数，研制手扶式甘蔗收割机，并开展田间试验。结果表明：甘蔗破头率为6.9%,定向铺放率为91%,损失率为1.4%,初步达到了设计要求。     

4SYT–0.8型自走式油菜苔收割机的设计

借鉴立式油菜割晒机的切割输送方式,研制了4SYT–0.8型自走式油菜苔收割机。油菜苔收割机主要由行走底盘、立式切割台、割台升降装置等组成。确定了切割割台、割台升降装置的结构参数、切割割台与机具前进速度相匹配的横向输送链拨齿线速度、切割器切割线速度等作业参数,作业时可根据菜苔切割高度要求调整切割器离地高度。试制样机在垄宽60 cm、行距40 cm、平均密度39.82万株/hm~2的单垄2行油菜菜苔种植地进行收割试验,结果表明:行驶速度为0.8 m/s、横向输送链拨齿线速度为1.12 m/s、切割器切割线速度为0.96 m/s时,对油菜苔的漏割率为0.8%,输送损失率为1.3%,作业质量可满足要求。     

4LBZ-125型半喂入水稻联合收割机割台性能试验

针对4LBZ-125型半喂入水稻联合收割机割台存在输送不畅的问题,设计了以该收割机割台为原型的室内试验台,以输送效果、切割效果、扶禾效果和其他效果等为评价依据,对割台扶禾速度、切割速度、输送速度和机器行走速度等进行了正交试验和单因素试验.正交试验结果表明,影响割台性能的主要因素是行走速度和输送速度;单因素试验结果表明,割台正常工作最佳参数为扶禾速度0.8 m/s、切割速度0.85 m/s、输送速度1.1 m/s、行走速度0.675 m/s.对正交试验结果较佳组合和单因素最佳参数组合进行验证对比试验,结果表明,单因素最佳参数组合输送效果最好,能较好地满足生产要求.     

基于虚拟样机运动学仿真的割草机喂草导向装置参数优化

针对果园常见的单株生长的较粗难切割的杂草,设计割草机的专用喂草导向装置。联合CREO和ADAMS建立喂草导向装置与杂草的刚柔耦合模型,并对杂草在喂草导向装置喂草口角度和前进速度不同的情况下的运动规律进行分析。根据杂草顶端点在空间坐标系中X、Y、Z轴方向上的位移变化相关关系获得杂草的偏移夹角、割草机的理论最大割幅和割茬偏移等3个重要指标,来表征喂草导向装置的工作效果。使用Design-Expert 10.0进行试验设计,试验结果表明,最优的方案为:喂草口角度为80°、机器前进速度为1 330 mm/s,此条件下喂草导向装置的工作效果良好,割茬平整,最大偏移量为27.02 mm。     

油菜联合收获机梳脱式割台设计

针对油菜植株生物学特性和成熟期果荚易炸裂的特点,设计一种油菜联合收获机的梳脱式割台。通过建立梳脱滚筒、拨禾轮等部件的运动学模型,确定拨禾轮、梳脱滚筒、切割装置和防飞溅罩壳的结构参数和运动参数,确定合理的参数组合,并开展梳脱滚筒运动仿真分析。结果表明,梳脱弹指间距为70 mm,弹指轴向倾角小于82°时,可以实现梳脱元件地面投影对作物完全覆盖;当机组前进速度为0.4~1.8 m/s时,为达到较好的梳脱效果,对应的拨禾轮转速和梳脱滚筒转速分别为20~30、220~270r/min,且二者的水平距离应大于374mm。仿真和田间试验表明,梳脱式割台可以实现油菜收获的拨禾、梳脱、抛送、切割等功能。     

基于虚拟正交试验果园垄面割草机侧刀盘切割性能分析

为解决矮砧密植型果园生草制管理所面临的垄面草体处理困难的问题,通过三维设计软件建立了果园垄面割草机侧盘三维实体模型,并进行前进速度、刀盘转速、刀片数和刃线长度对重割率影响的优化仿真试验,利用动力学分析软件ADAMS得到刀片运动轨迹并计算重割面积,对模型进行四因素三水平虚拟正交试验,利用响应面分析法进行显著性分析。结果表明,最佳取值为前进速度A=2 m·s-1,刀盘转速B=2 500 rad·min-1,刀片数C=2。刃线长度D=55 mm时,重割率最低为16.6%。通过田间试验验证该模型仿真设计满足果园割草机技术要求,研究结果可为果园垄面割草机结构设计和参数优化提供参考。     

基于虚拟正交试验果园垄面割草机侧刀盘切割性能分析

为解决矮砧密植型果园生草制管理所面临的垄面草体处理困难的问题,通过三维设计软件建立了果园垄面割草机侧盘三维实体模型,并进行前进速度、刀盘转速、刀片数和刃线长度对重割率影响的优化仿真试验,利用动力学分析软件ADAMS得到刀片运动轨迹并计算重割面积,对模型进行四因素三水平虚拟正交试验,利用响应面分析法进行显著性分析。结果表明,最佳取值为前进速度A=2 m·s-1,刀盘转速B=2 500 rad·min-1,刀片数C=2。刃线长度D=55 mm时,重割率最低为16.6%。通过田间试验验证该模型仿真设计满足果园割草机技术要求,研究结果可为果园垄面割草机结构设计和参数优化提供参考。     

甘蔗切割器不同形状刀片切割力的仿真分析

为了改善甘蔗切割器刀片切割甘蔗的质量及提高刀片的使用寿命,本文对单圆盘甘蔗切割器上采用的3种形状刀片建立切割器仿真模型,运用ANSYS有限元分析软件对刀片模型进行切割力仿真试验研究.以刀片节点变形量和应力值为判别指标,对试验数据进行处理、数理统计分析,建立影响刀片工作性能的多因素(刀片刃角、切割长度、节点位置)数学模型,在相同切割力作用下定性和定量分析不同形状刀片在不同位置下的变形量和应力值,通过优化分析,得出较优的形状刀片及结构参数.结果表明弯形刀片形状优于梯形和矩形刀片,机械强度较好,结构参数优化为刀片刃角15°,切割长度75mm,该研究结论对甘蔗收获机械的研发有重要的指导意义.     

甘蔗切根刀切割参数组合的优化分析

使用自行设计的实验平台和甘蔗切根刀,采用正交试验方法,研究刀具滑切角、削切角、斜切角、切割速度和甘蔗直径对切割力最大值和切割冲量的影响,并找出相对较优的参数组合。研究发现,对切割力最大值的影响大小排序依次为滑切角、甘蔗段直径、削切角、斜切角、切割速度;对切割冲量的影响大小顺序依次为切割速度、甘蔗段直径、斜切角、滑切角、削切角。为了在保证切割质量的同时使得切割力最大值和切割冲量二者保持最小,需贴根切割且选择因素的组合是:滑切角8°、削切角5°、斜切角8°及切割速度10 m/s。     

甘蔗收割机刀盘高度自动调节系统模拟试验研究

我国甘蔗种植主要集中在南方丘陵山区,地势起伏大,甘蔗收割机在收割过程中,刀盘不能随着地形变化自动调整高度,无法在合适的位置进行甘蔗切割,造成切割质量差及影响甘蔗第二年发苗和刀具损坏等问题.针对这一现象,设计了一种地面高度检测装置,能够测量出甘蔗垄的相对高度,并利用液压控制系统模拟甘蔗收割机的割台部分,配合检测装置进行了切割刀盘的仿地形自动升降测试.结果表明:地面高度检测装置的最大误差为6mm,采用了该检测装置的刀盘高度自动调节系统误差为9mm,能够满足生产使用的精度要求.     

基于ANSYS/LS-DYNA的滚刀式甜高粱切割器动力学仿真

甜高粱茎秆切割装置的研究,对于提高其割茬整齐度和糖份利用率均有重要意义。通过分析滚刀式切割器切割原理,基于ANSYS/LS-DYNA软件建立甜高粱茎秆切割装置有限元模型,模态分析结果显示,刀片的固有频率为1 908.7 Hz,能够避免滚刀高速旋转情况下动刀片共振情况的发生。研究甜高粱切割过程中刀片的受力情况与动刀片参数的关系,以整机前进速度、刀片安装角度和滚刀转速为3个因素,以切割力为试验指标,利用正交试验的方法,得出当刀片切割力最小时,刀片安装角度为140°,滚刀转速为1 400 r/min,整机前进速度为4 km/h,为甜高粱茎秆切割装置的研究提供依据。     

凸圆弧形刀片切割性能研究

针对铡草机功耗大、生产率低、切割质量差等问题,利用9Z-4C型青贮铡草机搭建切割性能测试试验台,通过分析刀刃切割过程的受力确定刃倾角对切割性能的影响。以主轴转速、刃倾角和喂入量为试验因素进行单因素试验研究得到切割装置切割性能最佳取值范围：主轴转速600～700 r·min^-1、喂入量0.9～1.5 kg·s^-1、刃倾角60°～70°。以比功耗作为切割性能评价指标,通过Box-Behnken 响应面试验得出各因素对铡草机切割过程中对比功耗影响的主次顺序：主轴转速>喂入量>刃倾角;根据试验结果以比功耗最小为响应值,利用Design-Expery8.0.6软件分析出各因素对比功耗影响的最佳参数组合：主轴转速642 r·min^-1、喂入量为1.3 kg·s^-1、刃倾角63°,切割性能较优化前提高了14%。该结果可为铡草机切割装置的参数优化和结构改进提供依据。     

甘蔗节点的切割试验

以海南省临高县青皮甘蔗为对象,利用WD-200B型电子式万能试验机对青皮甘蔗节点进行了切割力学试验研究。试验结果表明,同一加载速度250 mm/min下,甘蔗节点的切割力呈现从中部、根部、梢部、尾部逐渐减小的趋势;同一部位下,甘蔗节点的切割力随着加载速度的增大稍有波动。以加载速度、加载部位直径作为试验影响因素,采用正交试验方法分析各因素对甘蔗节点切割力的影响。结果表明,各因素对甘蔗节点切割力的影响为加载部位直径>加载速度。在加载速度为100 mm/min,粗直径的甘蔗节点的切割力最小。     

向日葵茎秆切割阻力影响因素试验研究

针对向日葵收获机械在使用现有往复式切割器收割向日葵茎秆时存在适用性差及切割质量差等问题,在微机控制电子万能试验机上模拟直刃切刀配合的切割方式,对向日葵茎秆进行切割试验,研究刃口倾角、削切角度及斜切角度等参数改变对切割阻力和切割能量消耗的影响程度以及不同条件下向日葵茎秆的切割阻力变化规律。结果表明:1)切割速度一定,切刀刃口倾角为0°~20°时,切割阻力峰值及切割能量消耗随着刃口倾角的增大逐渐减小,滑切效果逐渐增强,当刃口倾角在20°时的切割能量消耗较其他角度小。2)切割速度一定,削切角为0°~45°时,切割阻力峰值与切割能量消耗先逐渐减小而后急剧上升,削切角为15°时,切刀对向日葵茎秆的切割阻力和切割能耗较小。3)切割速度一定,斜切角度为0°~60°时,切割阻力峰值和切割能耗先逐渐减小而后迅速增大,斜切角为30°时,其切割阻力和切割能耗最小。