超级稻单茎秆切割力学性能试验

在自制的切割试验台上对超级稻单茎秆切割力学特性进行了试验。根据测量获取的切割力连续变化曲线计算了6种超级稻样本的切割功耗,分析了切割速度、切割位置以及切割刀具组合对茎秆切割力和功耗的影响。结果表明：不同品种超级稻单茎秆峰值切割力达到24～32N,随着切割位置的提高切割力有小幅下降趋势,峰值切割力和切割功耗随茎秆截面积的增大几乎呈线性增加,随着切割速度的增加而逐渐减小。     

单茎秆切割试验台的设计与试验

针对现有联合收割机在收获粗大茎秆的超高产水稻时切割器存在功耗大、磨损加快和效率变低等问题,研制了可用于不同作物的单茎秆切割试验台,并采用摆切式结构;设计了基于Labview的测试软件,可测得作物茎秆不同切割速度、切割位置和切割刀片时切割力的时间历程;论文最后开展了水稻单茎秆6个切割位置和3种切割速度下的台架试验.试验表明,试验台工作可靠,可为切割装置的设计提供理论依据.     

谷子茎秆切割力学特性试验与分析

为减小谷子茎秆切割力、降低切割功耗,设计了茎秆往复式切割试验台,对谷子茎秆进行不同收获时间、茎秆部位、切割器组合形式、切割倾角、刀片斜角、平均切割速度和茎秆喂入速度的单因素切割试验,并在单因素试验基础上对平均切割速度、切割倾角和刀片斜角3个因素进行响应面试验。单因素试验结果表明:收获期茎秆极限切应力、单位面积切割功耗随含水率的增大而减小;基部起茎秆极限切应力、单位面积切割功耗总体上随茎秆高度的增加而减小,茎秆茎节极限切应力、单位面积切割功耗较茎秆节间大;茎秆双支撑切割形式较单支撑切割形式极限切应力、单位面积切割功耗小;切割倾角0°～20°时,茎秆极限切应力、单位面积切割功耗随切割倾角的增大先减小后增大;刀片斜角0°～48°时,茎秆极限切应力随刀片斜角的增大而减小,而单位面积切割功耗先减小后增大;平均切割速度0. 5～1. 5 m/s时,茎秆极限切应力、单位面积切割功耗随平均切割速度的增大呈先减小后平稳变化的趋势;茎秆喂入速度对切割力学特性无显著影响。响应面试验结果表明:试验因素对茎秆极限切应力、单位面积切割功耗影响的主次顺序为平均切割速度、刀片斜角、切割倾角,且最优切割参数为:平均切割速度1. 19 m/s、切割倾角7. 2°、刀片斜角36. 4°,最优参数下茎秆极限切应力和单位面积切割功耗分别为2. 88 MPa、22. 38 m J/mm~2,验证试验值与预测值相对误差不超过3. 5%。刀片斜角对比试验表明:刀片斜角36. 4°较30°(标准Ⅱ型动刀)切割谷子茎秆时,茎秆极限切应力、单位面积切割功耗分别减小了6. 6%、3. 9%。     

基于圆盘式切割器的木薯茎秆切割试验研究

以收获期木薯茎秆为研究对象,在自行研发的切割试验台上进行木薯茎秆切割试验,通过对刀片刃角、刀盘倾角、切割角、刀盘转速、机器前进速度等因素对最大切割力及功耗等指标进行单因素、多因素试验。试验结果表明:刀片数量对茎秆切割影响不大;最大切割力与刀片刃角、刀盘倾角、切割角、刀盘转速及机器前进速度相关;随着刀片刃角、切割角及机器前进速度的增大,最大切割力增大;随着刀盘倾角及刀盘转速的增大,最大切割力呈减小趋势。     

葵花茎秆力学特性试验研究

针对葵花茎秆的力学特性进行研究,为葵花茎秆加工机械研发提供试验数据和理论依据。通过电子万能试验机对葵花茎秆的弯曲、剪切、拉伸等力学特性进行试验,在含水率保持在9.3%～13.9%的范围内,研究葵花茎秆在不同加载速度、不同取样位置下的弯曲力、剪切力及拉力的变化规律,以及各因素对弯曲力、剪切力及拉伸应力应力的影响。结果表明:①取样位置不变,弯曲力峰值随着加载速度的增加而增加;加载速度不变,取样位置越接近根部弯曲力峰值越大。②取样位置不变,剪切力峰值随着加载速度的增加而减小:加载速度不变,取样位置越接近根部剪切力峰值越大。③取样位置不变,拉伸应力峰值随着加载速度的增加而减小:加载速度不变,取样位置越接近根部拉伸应力峰值越大。     

芦蒿有序收获机往复切割力影响因素试验与分析

为改善芦蒿收获过程中茎秆割茬质量,提高切割性能,降低损失率,完善芦蒿有序收获机收获效果。自制切割试验台,在TMS-Pro质构仪上对芦蒿嫩茎进行单因素和多因素正交切割试验,研究切割方式、切割刀片形式、切割倾角、切割速度、切割间隙、切割位置、株数等因素对芦蒿峰值切割力指标的影响。单因素试验结果表明:以锯齿形割刀滑切方式最为省力;峰值切割力与切割速度呈显著二次多项式函数负相关关系;随着切割角度、切割间隙的增大而增大,在12°切割角以及0.5mm切割间隙时,切割力均出现最小值;与离地切割位置呈显著指数函数负相关关系,与株数呈显著指数函数正相关关系。多因素试验结果表明:切割速度对峰值切割力影响最为显著,切割角度次之,切割间隙影响最小,当切割速度200mm/min、切割角度15°、切割间隙0.5mm时为最优方案,峰值切割力最小。通过应变片进行田间试验对比,结果表明:割台试验结果与田间试验结果一致,试验数据误差5.6%。研究结果为切割器的参数优化及芦蒿收获机械装备的研制与改进提供理论依据与技术支持。     

苎麻单茎秆切割试验与分析

对苎麻茎秆进行单茎秆切割试验分析,获得不同切割刀片和切割形式下切割苎麻单茎秆所需的最大切割驱动力和切割功耗。试验结果表明,当用锯齿刃长刀片(120mm)双刀片以剪的形式切割苎麻单茎秆时,其最大切割驱动力和切割功耗最大;当用光刃短刀片(81mm)单刀片以挤压的形式切割苎麻单茎秆时,其最大切割驱动力和切割功耗最小。     

曲柄连杆式棉秆切割试验台设计与试验

为研究棉花秸秆切割性能,为棉秆切割收获装备的开发提供技术支持和理论依据,设计了可模拟棉秆不对行切割收获过程的曲柄连杆式棉秆切割试验台。试验台的棉秆喂入输送速度与切割速度为0~2m/s、切割倾角为0°~15°,并对样机的工作性能和棉秆切割性能进行了试验研究。试验结果表明,空载时切割器阻力的峰值随着割刀平均切割速度的增加而增大,单个工作周期内的切割器阻力功耗基本不受平均切割速度变化的影响;棉秆峰值切割力随割刀平均切割速度的增加而降低,切割棉秆单位消耗功随割刀平均切割速度的增加而减小。     

成熟期菜心茎秆切割力学特性测试

为了给水培叶菜机械化收获提供合理、准确的设计依据,降低叶菜收获损失,选取菜心为试验对象,以切割刀类型、切割速度、菜心品种为自变量,最大切割力为响应指标,采用单因素和混合水平正交试验法,对茎秆进行了切割试验,对各因素及其交互作用进行了分析。单因素结果表明,品种、切割刀类型、切割速度对最大切割力的影响均显著,切割速度对最大切割力影响最大。混合水平正交试验结果表明,品种和切割速度的交互影响显著水平最高;最优试验组合为青野尖叶菜心、斜刀和切割速度12 m/min。试验研究结果为切割装置的设计提供理论依据。      

植物茎秆柔性夹持装置刚柔耦合仿真与试验

针对现有植物茎秆夹持装置存在夹伤茎秆、夹持行程及夹持力不可调等问题,设计一种植物茎秆柔性夹持装置,夹持手内置弹簧可实现植物茎秆柔性夹持,能进行夹持力与夹持行程双调节,更好适应植物茎秆在力学试验、嫁接、茎秆切割试验等领域夹持需求。基于所建立夹持装置刚柔耦合仿真模型,进行夹持力、夹持行程、弹簧刚度等多因素动力学对比仿真与试验分析,以弹簧刚度为设计变量进行灵敏度及稳定性分析,研究不同弹簧刚度对柔性夹持装置夹持性能的影响。仿真与试验结果表明：装置最大夹持直径为68.8 mm,基于所构建夹持装置精准夹持力模型,可平稳调控夹持行程、速度及夹持力;随着弹簧刚度的增加,夹持力逐渐变大,夹持稳定性增加,综合比较发现当弹簧刚度为10 N/mm时,可满足装置施加400 N切割力时植物茎秆稳定夹持需求,柔性夹持力波动较小,能有效避免损伤植物茎秆。