甘蔗人工砍切过程的仿真方法探讨

甘蔗根部切割质量直接关系到收获过程中的损失和宿根质量。机械化收获甘蔗普遍存在割茬不齐、破头率高、收获损失大等问题，而人工砍蔗切割质量好，甘蔗损失小。为了研究人工砍蔗的机理，运用高速摄影技术，对人工砍蔗过程进行了分析研究，并仿照人工砍蔗过程建立了摆锤切割试验台，为进一步改进根切器的设计提供了依据。     

丘陵山地模块化甘蔗割铺机设计与试验

针对现有甘蔗割铺机只能单向收获作业、固定切割高度、无扶蔗机构、车架结构不合理、智能化程度低等问题,设计了一种丘陵山地模块化甘蔗割铺机。整机通过合理布局和侧挂式输送形式,并由可调铺放角度的铺放装置将甘蔗铺放至割铺机后方左右两侧,实现了双向式收获作业并改善输送通道易堵塞的问题。结合甘蔗在扶蔗运动过程中的受力分析,提出了不等螺距螺旋滚筒设计,通过空间坐标变化得到螺旋线方程以及螺旋滚筒直径与安装角度;通过甘蔗输送运动分析确定了输送铺放机构作业速度、甘蔗铺放角;通过甘蔗切割机理分析得到了砍蔗机构切割形式、切割刀盘直径与转速等关键参数。整机作业幅宽设计为1100mm,工作速度为1.8km/h,生产效率为0.176hm2/h。样机田间试验结果表明,当前进速度452.28mm/s、砍蔗机构转速562.12r/min、刀盘倾角12.27°时,甘蔗割铺机破头率最低,为8.398%,工作总损失率为1.71%,整机试验过程中工作状态良好,达到整机的设计要求。     

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%。     

基于LS-DYNA的甘蔗收获机压蔗辊影响研究

为减轻甘蔗收获过程中甘蔗损伤并提高甘蔗收获机收获效率,本文基于有限元方法,分析了甘蔗收获机收获过程中压蔗辊对甘蔗损伤情况,通过对甘蔗收获机切割区域的应力分析表明,切割点和甘蔗-土壤界面有不同的应力表现。甘蔗收获机不带压蔗辊时,甘蔗在切割过程中发生不规则运动导致甘蔗间应力大于其屈服极限极易发生折断导致切割不完整。而压蔗辊可以显著降低甘蔗-土壤界面的应力,减少甘蔗间的运动,提高甘蔗切割质量。     

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.     

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%。     

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。     

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.     

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.     

拨指链式扶蔗器漏扶问题的研究

拨指链式扶蔗器在对倒伏甘蔗扶起过程中,会出现漏扶现象.为此,通过对扶蔗器拨指运动轨迹进行理论研究,得到扶蔗器扶蔗的临界条件,建立了拨指链式扶蔗装置不漏扶的数学模型.在此基础上,运用ADAMS软件对拨指尖离地高度对扶蔗的影响进行了虚拟单因素试验.试验结果与理论分析吻合,证明所建立模型的可靠性.