甘蔗收获机切割力影响因素试验

我国甘蔗多种植在丘陵地带,地势崎岖变化大,整秆式甘蔗收获机无法依据地势实时有效控制切割器入土切割深度,导致甘蔗收获机在工作过程中存在过切或者切深不足以致收割损失的现象。本文结合前期研究,利用切割试验平台,通过单因素试验研究甘蔗簇株密度、切割器入土切割深度、土壤剪切强度、土壤硬度对切割力大小的影响程度和规律。结果表明,簇株密度、入土切割深度、土壤剪切强度、土壤硬度对切割力的影响特别明显,对切割力影响的主次因素依次是入土切割深度、簇株密度、土壤剪切强度、土壤硬度。     

基于遗传算法优化模糊PID的甘蔗收获机切割器控制系统

针对甘蔗收获机切割器无法自动控制入土深度,从而影响收获质量的问题,设计一套甘蔗收获机切割器入土深度自动控制系统。该系统主要包含角度式仿形机构、入土深度检测系统以及液压系统和控制系统。利用基于遗传算法优化的模糊PID控制算法进行入土深度的实时调节,通过Simulink阶跃响应以及带随机干扰的阶跃响应仿真,结果显示：基于遗传算法优化的模糊PID控制算法超调量为4.9%、调节时间为1.535 s,与PID控制算法以及模糊PID控制算法相比均有所改善。室内试验结果表明,基于遗传算法优化的模糊PID控制算法误差在（-0.5,0.5）,误差最小,有效实现了切割器入土深度自动控制。     

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。     

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。     

通道浮动型整秆式甘蔗联合收获机设计

为提高整秆式甘蔗联合收获机对丘陵地区弯曲倒伏甘蔗的适应性,提出一种新型的通道浮动型甘蔗联合收获机解决方案,设计带左右螺旋的主动压倒机构、带主动喂入装置的切割机构、非直线排布剥叶刷、甘蔗物流悬浮通道结构等关键工作部件,提升甘蔗联合收获机的工作性能和可靠性。     

成熟期青稞茎秆切割力的测试与分析

【目的】为给青稞联合收获机提供合理的设计依据,减少作业机收获时割台承受的切割阻力,降低青稞切割损失,【方法】选取收获前1、4、7 d的‘紫色昆仑17号’青稞茎秆为试验对象,以含水率、切割位置、滑切角度和切割速度为自变量,以切割力为响应值,依照Box-Behnken试验设计原理,采用四因素三水平响应面分析方法,建立了各因素与茎秆切割力之间的数学模型,并对各因素及其交互作用进行分析.【结果】单因素试验结果表明,在切割范围内(150～250 mm)含水率越低,切割位置离地面越高,所需切割力越小;在所选齿形刀的滑切角为25°时,切割力随着切割速度的增大而减小,同一切割速度下,随着切割位置离地高度的增大,切割力逐渐减小.多因素试验结果表明,含水率、切割位置、切割速度和滑切角度是影响青稞茎秆切割的主要因素,其中,含水率和切割位置对切割力影响最大,且影响切割力的因素由大到小依次是x_1>x_2>x_3>x_4,即含水率、切割位置、滑切角度、切割速度.【结论】试验结果符合预期,可为后续设计青稞收获机的切割机构提供可靠的理论参考.     

土壤支撑下甘蔗茎秆的内力和变形

将甘蔗茎秆简化成弹性杆件,土壤视为Winkler地基,采用切割器切割甘蔗时,将甘蔗茎秆做为侧向 受荷桩处理,采用传递矩阵方法,计算甘蔗茎秆的内力与变形。结果表明,人土切割时甘蔗茎秆的内力与变形明 显小于不入土切割,与实测结果相比较,计算值与实测值吻合程度较好。     

榨菜缩短茎的切割力学特性

为了获得榨菜缩短茎的最佳切割要素组合,在TMS-Pro质构仪上开展榨菜缩短茎切割的单因素试验和正交试验,以最大切割力和平均切割力为试验指标,探究刀刃类型、滑切角度、切割速度、切割方式对榨菜缩短茎切割过程中切割力的影响。结果表明:滑切角度对最大切割力和平均切割力影响显著(P<0.05),刀刃类型对平均切割力影响显著(P<0.05),锯齿刃比光刃省力。为有效降低最大切割力和平均切割力,榨菜缩短茎切割的参数宜确定为锯齿刃,滑切角度20°,切割速度80 mm·min^-1。此时,最大切割力为86.2 N,平均切割力为53.1 N。研究结果可为榨菜收获机的切割装置设计提供理论依据。     

烟秆切割力影响因素试验研究

为了解影响烟秆切割力大小的因素,自制夹具,在万能试验机上对烟秆试样进行了单因素和多因素切割力测试。单因素试验结果表明：无论采用光刀片还是锯齿形刀片,以滑切方式切割的切割力最小;光刀片和锯齿形刀片滑切的切割力都与切割速度呈负相关,与切割角度和试样直径呈正相关。多因素试验结果表明：影响烟秆切割力的因素由大到小依次为切割速度、切割方式、切割角度、试样直径、切割刀片形式;最佳切割方案为滑切,切割速度为300 mm/s,切割刀片为光刀,切割角度为0°,试样直径为26.5 mm。     

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.     

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。     

太子参联合收获机挖掘铲的设计与试验

【目的】对太子参联合收获机挖掘铲进行理论计算,解决根茎类收获机挖掘铲在工作中普遍存在的阻力大、易壅土的问题.【方法】采用EDEM软件结合三因素三水平正交设计,选取最优参数组合,对仿真结果最大阻力值与土槽试验得到的最大阻力值进行对比.【结果】EDEM仿真得出的结果,经正交试验得到挖掘铲最佳工作参数组合为:工作速度0.8 m/s,入土深度200 mm,入土角度20°时,工作性能较优异.在该参数组合下,土槽试验表明挖掘铲工作阻力与仿真结果相差16.8%.【结论】采用EDEM对挖掘铲的仿真分析得出最佳的工作参数组合,通过土槽试验验证了仿真结果的可靠性,研究结果可为相关根茎类收获机挖掘铲的设计提供参考.     

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。     

深松耕作阻力的影响因素分析与减阻策略

【目的】识别深松耕作阻力的关键因素及其影响程度,为深松减阻技术与装备研究奠定基础。【方法】采用7因素3水平正交试验和单因变量方差分析方法,研究深松机铲形(箭形、凿形)、铲距(300,400,500mm)、入土角(18°,23°,28°)、土壤含水率(10%,15%,20%)、土壤坚实度(1 000,1 500,2 000kPa)、耕深(250,300,350mm)及牵引速度(2,3,4km/h)对深松耕作阻力的影响。【结果】铲形、铲距、入土角、土壤含水率、土壤坚实度、耕深、牵引速度的检验概率依次为0.613,0.057,0.056,0.495,0.013,0.001和0.797;不同因素对耕作阻力影响程度的排序为耕深土壤坚实度入土角铲距土壤含水率铲形牵引速度,且耕深、土壤坚实度、入土角、铲距对深松耕作阻力变化影响显著。【结论】为减小深松耕作阻力、提高耕作质量,建议在满足农艺要求的前提下,深松深度的确定应以"耕作层+犁底层"的厚度为主要依据;深松作业间隔年限的确定应将土壤坚实度作为重要评价指标;合理配置深松铲的入土角和铲距有助于减小深松作业阻力和提高作业质量。     

木本饲料四倍体刺槐收获机往复切割试验台的设计

以四倍体刺槐枝叶为饲料原料的高效收割采集设备的设计过程中,遇到往复式切割器的设计问题,需要确定一些设计参数,而获得这些重要的设计参数就需要进行物理模拟切割试验。为了更加方便地进行试验研究,设计了木本饲料四倍体刺槐收获机的往复式切割试验台。试验台由机架、动力传动装置、往复切割装置、茎秆夹持装置和虚拟仪器测试系统组成,可模拟往复切割作业情况,并能分析往复切割机理及影响切割转矩及切割质量的各种性能因素,最终得出往复式切割部件各工作参数的优化组合。     

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.     

圆盘式切膜起茬部件的设计与试验

[目的]研究解决玉米生长过程中呈伞型的气生根与次生根将地膜紧密包裹问题,最大限度地起出地膜和根茬,达到资源的高效利用.[方法]采用三因素三水平Box-Behnken试验设计方法,运用圆盘式切膜起茬机理,于2015年8月在新疆塔城市喀拉哈巴克乡先锋村进行玉米起茬试验,研究入士深度、前进速度和立柱间距三个主导因素对玉米根茬起茬率的影响.[结果]建立了切膜起茬部件入土深度、前进速度、立柱间距和起茬率之间的数学模型,并进行17组起茬率组合试验,得出17组相应的起茬率.最大起茬率为93.9;,工作参数是:入土深度为150 mm、前进速度为3 km/h、立柱间距为100 mm;最小起茬率为63.5;,工作参数是:入土深度为100 mm、前进速度为2 km/h、立柱间距为63.5mm.[结论]研究了圆盘式切膜起茬的原理,分析了影响起茬性能的关键因素,并通过试验验证得到优化参数组合入土深度为151 mm、前进速度为4 km/h、立柱间距为100 mm,最优起茬率为93.1;,为圆盘式切膜起茬机的研发提供一定的理论基础.     

拼花实木复合地板激光切割制备工艺研究

为确定激光切割拼花实木复合地板的优化工艺参数,采用正交试验法,以树种、焦距、切割速度、光强和切割角度为因素设计试验方案,以缝宽、缝深、烧蚀程度为评价指标,采用体视显微镜检测试验结果。结果表明:激光切割对缝宽影响的因素主次为焦距>切割角度>切割速度>树种>光强,最优工艺是A4B4C5D1E1,焦距对缝宽影响显著;对烧蚀程度影响的因素主次为焦距>切割速度>切割角度>树种>光强,最优工艺是A1B1C2D5E4,焦距对烧蚀程度影响显著;对缝深影响的因素主次为切割速度>树种>焦距>光强>切割角度,最优工艺是A5B4C1D5E5,由于各种因素有交互作用,造成没有对缝深影响显著的因素。柞木表板激光切割参数为焦距6.0mm、切割速度30mm/s、光强75~80cd,水曲柳表板的激光切割参数为焦距6.0~7.5mm、切割速度30~40mm/s、光强40~60cd。采用合理的切割参数可以获得较好的切割质量,减少甚至无需遮盖烧蚀程度、处理拼装离缝等后续的加工工艺,即满足地板拼花的需要。      

基于甘蔗切割有限元分析的割台工作参数优化

为了研究垄沟甘蔗收割台的切割性能,分析割台切割器的刀盘倾角、刀盘转速和割台前进速度对切割力和切割能耗的影响。通过试验测量了甘蔗轴向和径向的剪切模量、弹性模量、泊松比分别为0.59 MPa、8.63 MPa、0.458和4.30 MPa、5.25 MPa、0.419。利用ANSYS/LS_DYNA软件和物理特性试验结果对甘蔗的切割过程进行了有限元仿真分析。利用软件Design-Expert.V8.0.6.1对有限元仿真数据进行了方差分析、回归分析和响应曲面分析,其分析结果表明,当机器前进速度为0.45 m/s时,刀盘倾角14°～23°、刀盘转速630～670 r/min为最佳参数范围。对甘蔗进行有限元仿真能缩短试验时间,降低试验的成本,为样机的设计提供有效的依据。     

甘蔗收获机喂入辊的改进设计

甘蔗收获机的喂入系统位于物流通道的前方,是甘蔗收获机的重要组成部分,而喂入辊是喂入系统的第一环节,直接影响甘蔗向后输送的通畅性。为了降低甘蔗输送物流堵塞的概率以及提高喂入辊的寿命,本文设计了一款新型耙齿喂入辊。通过试验发现,新型耙齿喂入辊能够有效降低物流堵塞概率。