蔗地不平对收获机砍蔗系统影响的仿真分析

甘蔗根切质量是评价甘蔗收获机砍蔗系统好坏的一个重要指标,它直接影响到宿根第2年发芽率,即宿根蔗产量.通过测量蔗地不平整度,获得了第一手甘蔗种植垄沟不平整的数据,利用MATLAB处理数据得到小型甘蔗收获机以0.4m/s工作速度前进时由蔗地不平引起根切器振动的频率与幅值,并通过虚拟仿真软件ADAMS仿真分析蔗地不平对小型甘蔗收获机械砍蔗系统的影响.     

小型甘蔗收获机切割系统的设计与试验

切割系统是甘蔗收获机的关键部分,直接关系到甘蔗的切割质量以及砍倒后甘蔗的输送。根据"压倒—切割—提升输送"收割模式的理念,确定切割系统整体性能要求,并在此基础上确定了切割系统主要部件:压蔗辊、切割器、输送辊、夹紧装置,以及合理的整体布局和垂直提升方案。在切割系统试验平台上进行了正交试验研究,得出了在螺旋杆提升高度为200mm时,切割系统布局的最优参数组合。     

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%。     

甘蔗地面激励对砍蔗质量的影响

以虚拟仪器采集到的典型蔗地路谱为基础,通过虚拟仿真分析以及试验验证,探索甘蔗地特有的丘陵地貌路谱激励对砍蔗质量的影响.试验表明蔗地路谱激励对砍蔗质量有一般显著的影响,并且随着激励频率的增大砍蔗质量有降低的趋势.     

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。     

甘蔗收获机扶蔗器扶蔗性能的仿真与试验研究

针对甘蔗收获机螺旋扶蔗器的参数设计问题,对螺旋扶蔗器安装倾角和转速与倒伏甘蔗扶起效果间的关系进行了仿真试验和物理样机对比试验。试验结果表明:仿真试验结果可用;安装倾角与转速均对甘蔗扶起效果有显著影响,前者影响较后者大;安装倾角的最优值为60°;转速较优范围为160~240r/min,该范围内扶起效果差别不大,转速值可取160r/min。     

小型甘蔗收获机砍蔗机构的动态特性分析

以提高砍蔗机构的动态特性为目的,采用虚拟设计的方法,在CAD软件中建立砍蔗机构的三维参数化模型,导入到ANSYS软件中进行模态分析后,得出机构的低阶固有频率及振型.分析各阶振型对甘蔗切割质量的影响,通过试验确定模型与试验台切割器固有频率的关系,并验证模型的正确性,对可能存在的应力集中部位进行动态特性分析和结构改进,并绘制改进后的砍蔗机构二维工程图,为甘蔗收割机物理样机的制造提供了依据.     

我国甘蔗收获机扶蔗器技术研究进展

介绍了我国甘蔗收获机扶蔗器发展历程,从研究方法、性能指标和影响因素等方面对扶蔗器研究现状进行了梳理,并提出有待研究的问题,为相关单位研发甘蔗收获机及扶蔗器提供参考.     

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%。     

小型甘蔗收获机集蔗机构的设计与仿真

集蔗机构是用于收集甘蔗并将收集的甘蔗摆放成堆的机构。通过总结几种集蔗机构的优缺点,提出一种新集蔗机构—收缩翻转集蔗机构,并进行了结构设计、三维建模和动力学分析。最后,通过SolidWorks Motion分析模块对集蔗机构的工作过程进行模拟仿真,验证运动学计算结果的正确性。     

甘蔗收获机切割系统对物流输送影响的仿真分析

基于物理样机物流输送堵塞现象,分析了切割系统结构部分存在的问题,对甘蔗收获机切割系统的结构进行改进,确定了各主要零部件的结构及其之间的相互位置关系。通过实体建模软件SolidWorks建模,采用虚拟样机技术进行动态仿真分析,验证改进的切割系统对物流输送的通畅性,为样机的研制提供数据支撑。     

甘蔗收获机扶蔗机构的概念设计与创新设计

对甘蔗收获机的扶蔗机构进行概念设计，采用构思一设计法(Beitz)构建部件的功能原理解和设计过程模型，并对原理解进行功能分解；对概念设计所产生的概念样机进行发散性创新设计，建立满足功能要求的虚拟概念样机；针对传统螺旋扶蔗机构，采用TRIZ创新设计方法，提出了能够解决传统螺旋扶蔗器对严重顺倒伏和较小程度的侧顺、侧逆倒伏的甘蔗较难扶起的问题的新型扶蔗机构。     

基于ANSYS/Ls-Dyna的甘蔗收获机切割系统功耗模型研究

对甘蔗茎秆切割系统的功耗研究有利于提高甘蔗收获机的切割性能及发动机功率的利用率。因此,为得到甘蔗切割装置在工作过程中的切割力及切割功率的变化情况,采用单元组合法并结合ANSYS/Ls-Dyna对收获机切割装置的切割过程进行数值模拟分析。以切割刀线速度、切割刀盘倾角及切割刀刃角为试验因素,以切割功率及切割力为试验指标进行单因素试验分析,确定切割试验因素的参数范围并进行仿真试验设计,同时选择最小切割功率为优化目标,得出其最佳的切割条件为切割刀线速度为38.8 m/s,刀盘倾角为11.66°,切割刀刃角为25°,在此条件下,甘蔗收获机切割装置切割蔗茎时所消耗的功率最小,其最小切割功率为0.80 kW。     

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。     

甘蔗收获机切割系统负载压力影响因素的试验研究

针对甘蔗收获机在入土切割时无法根据地形精确控制切割器入土切割深度的问题,通过理论分析甘蔗收割机入土切割时影响切割系统负载压力的因素,并通过试验探究各因素对切割系统负载压力的影响规律。试验结果表明:影响切割系统负载压力的主要因素有入土深度、土槽进给速度、甘蔗密度、刀盘转速、土壤含水率和土壤密度,随着入土切割深度、土槽进给速度、甘蔗密度和刀盘转速的增加,切割系统的负载压力整体均呈逐渐增大的趋势,并得出各因素对切割系统负载压力影响的显著性及先后顺序。该研究为建立甘蔗收获机械切割系统的负载压力与切刀入土切割深度的关系数据库提供了数据支持。     

整杆式小型甘蔗收割机蔗叶分离的试验研究

甘蔗收获过程中,存在着甘蔗和蔗叶缠绕一起向后输送的问题。为此,通过甘蔗收集架进行蔗叶分布情况的试验研究,得出甘蔗和蔗叶的分布区域。在此基础上,提出了蔗叶分离机构的解决方案,即采用反向旋转除杂辊的方法来实现蔗叶分离,最后进行了单因素对比试验以及田间正交实验,含杂率分别下降了4.2%与5.4%。     

甘蔗收获机喂入系统结构改进与仿真试验

通过试验研究和虚拟仿真分析发现,现有的小型甘蔗收获机喂入系统齿轮箱设计存在缺陷,易导致喂入系统的甘蔗堵塞。通过分析,对喂入系统结构进行了改进设计,将齿轮箱换成梯形齿型喂入辊,同时两个切割器的刀轴由一对反向同步旋转的液压同步马达驱动;通过Solid Works软件建立喂入系统的三维模型,再通过ADAMS软件进行仿真分析,结果表明:改进后的喂入系统不仅扩大了切割传动机构的物流通道,而且将齿轮箱对甘蔗产生的被动的滑动摩擦阻力转化为改进后喂入辊对甘蔗产生的主动作用的滚动摩擦驱动力;改进后的喂入辊使甘蔗在螺旋提升输送装置上的滞留时间较原来缩短了35.9%,对甘蔗的最大径向作用力比齿轮箱降低了86%,甘蔗更易进入物流通道,其输送性能得到明显改善,解决了喂入系统易于堵塞的问题,对试验部分切割器马达压力测量结果起到了反证作用;仿真试验也表明适当提高喂入辊转速有利于降低甘蔗收获机的堵塞率,为喂入系统结构参数和位置参数的改进设计提供了参考依据。     

甘蔗收获机切割性能的模糊综合评价与优化

由于甘蔗收获机整机性能的切割质量受到多因素的综合影响,综合应用了正交试验与模糊综合评价方法,对反映甘蔗根部切割质量的破头率进行了研究。首先通过正交试验研究不同参数组合对不同考察指标的影响,然后根据模糊评价方法对破头率进行了综合评价,并依据评价值结合正交试验进行极差分析确定了最优参数组合,从而将多指标试验转换为单指标试验。研究结果表明,采用模糊综合评价方法可取得较好的应用效果。     

小型甘蔗收获机砍蔗力影响因素的试验研究

以研究砍蔗破头率的影响因素为目的,采用试验台模拟砍蔗的方法,对甘蔗收获机切割器的工作参数进行了试验研究;同时,探讨了切割速度、刀盘前倾角、刀片数量、切割角及收割机前进速度对砍蔗力的影响,采用方差分析得到各因素对砍蔗力的影响顺序,采用回归分析得到计算砍蔗力的经验公式,为虚拟数字样机的进一步研究提供了验证数据及仿真参数。