甘蔗收获机切割系统执行机构对刚性的影响

刀盘的振动对甘蔗破头率具有影响作用。甘蔗收获机切割系统刚性低,砍蔗力轴向振动位移增大导致轴向挤压甘蔗切割面的作用力增大,对甘蔗的基本属性结构来说,纵向容易撕裂;且周期性或者非周期性地轴向挤压和摩擦蔗兜切面,容易造成甘蔗断面的爆裂和撕裂,增加蔗兜破头率。为此,以切割系统刀盘切割位置的位移量为研究目标,利用Adams仿真软件,改变切割系统中执行部件的变化因素,分析切割系统刀盘切割位置的位移量的影响因素。结果显示:提高液压缸的刚度和降低切割器的质量,会降低刀盘部分的振幅,可间接地降低收割机的破头率。     

单圆盘甘蔗切割器影响破头率的运动学仿真

利用有限元软件ANSYS对甘蔗切割进行有限元分析,制定了单圆盘甘蔗切割器切割甘蔗的坏切割状态判别标准,通过物理试验制定了刀盘压破蔗头的判别标准.利用动力学仿真分析软件ADAMS进行了切割器连续切割多根甘蔗的运动学仿真,定量研究了影响切割状态和压破蔗头的各因素及交互作用对破头率的影响机理.结果表明.小频率和小速比、小振幅和少刀片的组合有利于降低破头率,当频率、振幅为零,速比为24,倾角为15°,刀片数目为2片时破头率为6.7%.     

甘蔗切割器切割功率与破头率关系的试验研究

为了减少甘蔗切割器的切割功率耗损、切割损失并满足切割甘蔗破头率小的要求,在双刀盘甘蔗切割试验台上,通过对刀盘转速、台车行走速度、刀盘前倾角、刀片刃角进行四因素与二指标(切割功率、破头率)进行试验研究,采用二次回归旋转组合设计、综合平衡法等分析方法,得出四因素的优化值下切割功率与破头率最小.最优组合是:刀盘转速581.7r/min,行走速度0.818m/s,刀盘前倾角16°,刀片刃角7.5°.优化后的破头率和切割功率分别是3.259%和1.708kW.     

甘蔗收获机入土切割深度控制系统研究

甘蔗入土切割可以有效降低根切破头率,由于西南丘陵山地蔗田凹凸不平,现有甘蔗收获机难以控制刀盘进行入土切割作业,导致甘蔗机收产生大量根切破头。针对以上问题,本文利用自行研制的甘蔗入土切割试验台,基于角度传感器、切割压力传感器,设计了一种多传感器数据融合的入土切割控制系统,开发了基于PID算法的刀盘高度控制策略,运用Matlab/Simulink构建系统仿真模型。仿真结果表明,入土切割控制系统的稳定时间为0.67 s,超调量为8.6%。为验证入土切割控制系统的作业效果,以前进速度、地面波长和地面振幅为试验因素模拟蔗田路面,进行了台架试验。试验结果表明,当前进速度为1 km/h、地面波长为1 m、地面振幅为4 cm时,最小平均入土切割深度误差为3.26 mm。当前进速度为3 km/h、地面波长为1 m、地面振幅为12 cm时,最大平均入土切割深度误差为8.87 mm,刀盘可以保持入土切割。研究可为入土切割控制系统的开发提供数据支撑和理论依据。     

单圆盘甘蔗切割器切割破头率影响机理研究

为了降低甘蔗切割器切割甘蔗的破头率,提高切割质量,在已建立的不同工况下切割器结构因素及振动因素对切割器切割破头率影响的数学模型基础上,分析了各因素对破头率的影响.利用动力学仿真分析软件ADAMS进行了切割器连续切割甘蔗的运动学仿真,通过观察每一根甘蔗的切割状态,并结合图解法研究了各因素对破头率的影响机理.结果表明:频率与振幅对破头率影响显著,切割器设计时应考虑增加减振措施.     

复杂激励下小型甘蔗收获机切割器振动分析

甘蔗宿根破头率偏高是阻碍小型甘蔗收获机应用研究的主要瓶颈问题。据前期研究发现,抑制切割系统的振动能有效降低甘蔗宿根破头率。为此,通过理论分析、仿真和试验探究在各种振动激励源的冲击载荷作用下切割系统的动态特性及切割器的振动特性。结果表明:蔗地路谱激励频率范围在0~10Hz,发动机激励、砍蔗激励可通过力的正弦函数来描述;砍蔗系统前两阶固有频率为24.114Hz和34.454Hz,所构建的有限元模型较准确;复杂激励下切割器位移响应幅值最大的频率为84.7、6.22、8.10Hz,激励频率为61.36Hz时Y向位移最小。     

刀盘内倾式甘蔗切根装置设计与试验

针对现有甘蔗收获机切根装置存在刀盘最大入土位置与切根位置不重合的特点,及由此造成的原料蔗含杂土较多的问题,设计了一种刀盘内倾角可调式切根装置,可实现最大入土位置与切根位置重合。以刀盘转速、刀盘内倾角为影响因素,以破头率、含杂率为指标,通过二次正交旋转中心组合试验得到了其性能指标和工作参数的响应曲面模型。试验结果表明,刀盘倾角对破头率、含杂率影响较大。通过多目标优化,得到了最佳工作参数组合为刀盘转速269 r/min、刀盘内倾角16.4°。该最佳参数组合下期望结果为破头率9.45%、含杂率6.61%,验证试验结果为破头率9.66%、含杂率6.88%。通过对比试验发现,在维持破头率基本不变的前提下,内倾式刀盘与原刀盘相比含杂率降低10.6%。      

凯斯A8000甘蔗联合收割机切割质量影响因素的试验

针对凯斯A8000甘蔗联合收获机实际操作参数对切割质量影响大的问题,采用二次回归通用旋转组合设计和田间物理试验方法,对其切割质量影响因素(实际操作参数)进行了研究,探明了各影响因素对切割质量的影响规律和影响机理,且优化了影响因素。结果表明:随刀盘转速x1增大,甘蔗破头率先减小后增大,随前进速度x2的增大,甘蔗破头率y增大;使用大的刀盘倾角时,小深度的入土切割有利于降低甘蔗破头率,但采用大深度的入土切割,甘蔗破头率增大;使用小的刀盘倾角时,贴地切割对降低甘蔗破头率最有利。使用小的刀盘倾角时,因素优组合为:刀盘转速为516.4r/min,前进速度为4km/h,刀盘的离地高度为0,相应可靠性为99%的甘蔗破头率预测区间为(3.9%~8.12%)。使用大的刀盘倾角时,因素优组合为:刀盘转速为544r/min,前进速度为4km/h,刀盘的离地高度为-2.78cm,相应可靠性为99%的甘蔗破头率预测区间为(5.85%~9.34%)。     

砍蔗刀盘安装位置对砍蔗质量影响的研究

甘蔗收获机械的砍蔗刀盘安装位置直接影响其刚度特性和动态特性。根据研究,刀盘振动与甘蔗的破头率存在一定的影响关系[1],砍蔗刀盘安装位置因其刚度特性而影响砍蔗质量,对甘蔗收获机整机结构布局设计和结构设计具有重要的意义。通过对自行研制的两台整秆式甘蔗收获机样机的实验研究发现:砍蔗刀盘因安装位置不同,其刚度特性不同,从而对甘蔗破头率产生不同的影响;刚度特性好的砍蔗刀盘安装结构,甘蔗宿桩破头率降低45.2%~50.7%。     

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...     

基于刀盘动刚性的甘蔗收获机布局试验研究

通过振动测试与理论分析找出小型甘蔗收获机在田间和模拟试验中出现的高破头率问题,结合虚拟样机技术,采用基于刀盘动态刚性的整机布局优化仿真,得出切割器简支梁安装方式、发动机中置、剥叶系统轴负式布局方式利于增大刀盘的刚性。据此研制出改进样机,最后通过振动测试试验对比分析两台样机,得出刀盘的振动幅度由原来的2mm下降到0.8mm,刀盘的动态性能有了很大的改善,从而验证了此布局方式的可行性。     

砍蔗刀盘切割深度对宿根破头率影响的研究

甘蔗的宿根破头率对第2年甘蔗发芽率有很大的影响。为此,基于课题组研发的全自主知识产权甘蔗收割机,研究砍蔗刀盘的切割深度对宿根破头率的影响。田间试验表明:砍蔗刀盘的切割深度对宿根破头率有显著影响;随着刀盘切割深度的增加,甘蔗的宿根破头率反而减少;相比不入土切割,砍蔗刀盘入土切割的甘蔗宿根破头率降低60%。     

单圆盘甘蔗切割器切割破头率影响因素的试验

利用甘蔗切割综合试验台,对影响甘蔗切割破头率的因素进行了室内试验。采用数理统计方法及优化、仿真技术,建立了相应的数学模型,探讨了田间因素和结构因素对甘蔗破头率的影响机理。在频率、振幅取最小值和软、硬2种土壤条件下,分别对因素进行了优化,结果表明频率、振幅对破头率影响大,因素较优组合为:刀片刃角21°,刀片切割角30.5°,刀盘倾角11.5°,刀片4片。破头率小于11%。     

压蔗辊和刀盘对蔗茎切割质量影响的试验研究

压蔗辊和刀盘直接关系到蔗茎的切割质量及损失,为提高蔗茎的切割质量和降低甘蔗的损失并满足低破头率的前提下,在田间对甘蔗收获机进行系列试验研究。通过调整不同的压蔗辊转动、不同的刀盘转速和压蔗辊转速并分别研究其对蔗茎切割质量的影响。试验表明不同的压蔗辊转动以及刀盘转速和压甘蔗辊转速对蔗茎切割质量具有显著影响。在该试验条件下,最优组合为上下压蔗辊同时转动、刀盘转速为750rpm、压蔗辊转速为180rpm,切断后的蔗茎头部完好率为53.21%,蔗茎头部粉碎率为10.78%。     

甘蔗收割机单圆盘切割器工作参数优化

利用甘蔗切割综合试验台,采用二次回归正交旋转设计方法,对影响甘蔗切割破头率的因素进行了室内物理模拟试验研究,建立了不同工况下切割器结构因素及地面不平度引起的振动因素对工作性能指标影响的数学模型。在此模型基础上,采用数理统计方法及优化技术,在频率、振幅取最小值和不同工况条件下,对结构因素进行了优化,同时进行了综合优化。结果表明,频率与振幅对破头率影响大,优化后的切割器工作参数降低了破头率。     

双刀盘甘蔗切割器工作参数的试验优化研究

采用二次回归正交旋转设计的试验方法,模拟甘蔗在湿土和干土里的固定情况,对双刀盘甘蔗切割器切割甘蔗破头率的影响因素(刀盘转速、前进速度、切割角、刀片数量、刀片刃角、刀盘前倾角)进行了室内物理模拟试验;运用数理统计分析、数学建模及计算机优化方法,建立了在湿土和干土两种条件下的影响因素与甘蔗破头率之间的数学模型;在湿土和干土综合条件下,对影响因素进行优化,结果使甘蔗破头率降至8.18%以下。     

甘蔗割铺机圆盘切割器工作参数优化及影响分析

以降低宿根破头率为目的,利用广西农机研究所研制生产的4GZ-9型甘蔗割铺机为实验样机,采用田间试验的方法．对其切割器的工作参数进行了实验研究；探讨了切割速度、刀盘倾角、刀片数量、切割角、刀片刃角及收割机前进速度对宿根破头率的影响，并建立了相应的数学模型。以计算机优化为手段，得到切割器较优工作参数组合，使宿根破头率降至2.11％。     

甘蔗收获机改进样机切割系统砍蔗试验研究

针对原甘蔗收割机物理样机切割系统存在的问题,通过理论研究、仿真分析,对切割系统进行优化设计,研制新型甘蔗收割机样机,并改进了切割系统。同时,对样机的切割系统进行试验研究,通过改进样机与原样机的试验对比分析,结果显示新型甘蔗收割机切割系统的刚性明显提高,破头率低于10%,有效提高了切割系统的切割质量。     

甘蔗收获机切割器振动性能分析

为改善甘蔗收获机的切割质量及甘蔗宿根破头率的问题,以切割器为主要研究对象,通过理论分析切割器振动的影响因素,并从切割喂入系统自身的动不平衡出发,建立了切割器的力学模型,以探讨切割器的动不平衡机理。通过分析发现,刀盘质量的不平衡是引起切割器振动的主要因素之一。基于上述机理,在理论上提出切割器刀盘质量不平衡的改进原理。本文可为后续切割喂入系统的研究提供理论指导。     

小型甘蔗收获机台架结构动态分析

通过对小型甘蔗收获机械的台架机构进行动态分析发现,台架的横梁、耙轮轴和液压缸等3个零件对刀盘的垂直方向的振动影响较大(主要影响砍蔗的质量指标破头率).为此,对这3个部件进行了动态仿真分析,并通过分析它们对万盘的作用和影响,提出了结构优化的建议.