小型甘蔗收获机集蔗机构的设计与仿真

结合甘蔗收获机械研发现状及其设计特点,按照小型甘蔗收获机集蔗机构的功能和要求,利用三维设计软件Pro/E设计了适合于丘陵地区和小田块、坡度≤25°、转弯半径＜2m的甘蔗收获机集蔗机构,分别为三角形集蔗机构、矩形集蔗机构和梯形集蔗机构;并利用仿真分析软件ADAMS对梯形集蔗装置进行了动力学和运动学分析.     

一种新型集蔗器的结构设计及其有限元分析

集蔗器是甘蔗收割机中用来收集甘蔗的装置。通过总结前人所设计的集蔗器的优缺点,提出了一种新型集蔗机构—挡板式斜集集蔗器,并进行了结构设计、参数计算和三维建模;最后,为了验证所设计的集蔗器转轴的尺寸的合理性,通过有限元分析了软件ANSYS分析它在受外力情况下的变形情况和整体的应力分布情况。     

基于离散元法的自走式甘蔗转运车车厢稳定性研究

根据丘陵地区的地势地貌特点,针对传统式甘蔗转运车轮距大、提升重心高、整体稳定性差的问题,设计了一种基于剪叉式提升机构的自行式甘蔗转运车集蔗车厢。基于离散元仿真软件EDEM,从质心和卸料角两方面对传统式和剪叉式集蔗车厢的稳定性进行分析。虚拟仿真分析及试验研究结果表明,在满载卸料过程中,传统式集蔗车厢的质心横向偏移量为1 235. 56 mm,摆动量为1 770. 08 mm,质心相对高度变化最大值为1 589. 27 mm,卸料角为104. 93°;剪叉式集蔗车厢甘蔗质心横向偏移量和摆动量均为705. 49 mm,质心相对高度变化最大值为1 619. 82 mm,卸料角为29. 83°。与传统式集蔗车厢相比,剪叉式集蔗车厢的质心横向偏移量下降42. 9%、摆动量下降60. 1%、卸料角降低71. 6%,两种车厢的质心相对高度变化相对较小,说明集蔗车厢具有较好的稳定性。对离散元仿真时需定义的相关接触参数进行了研究,通过仿真分析和试验平台验证试验相结合的方法对所得数据进行了验证,结果较为吻合。     

整秆式甘蔗收割机集堆装置重力自卸机构设计与仿真

甘蔗集堆是整秆式甘蔗收割的重要环节,其集堆的效率及集堆效果影响整秆式甘蔗收割机的工作速度。为此,提出一种基于重力自卸的甘蔗集堆机构,运用三维软件Creo对集蔗装置重力自卸机构进行三维建模,并运用Adams对自卸机构进行运动学仿真分析,验证机构设计的正确性与可行性。     

预切式甘蔗横向种植机倾倒送料装置的试验研究

预切式甘蔗横向种植机集蔗系统出现的送料无序的问题,直接影响播种的均匀性和播种效率。为此,设计了一种预切式甘蔗种植机的倾倒送料装置,该装置可以通过旋转倾倒框来控制倾倒送料装置的角度,拉动抽板完成送料动作。通过动力学ADAMS软件对主要机构进行动力学仿真分析,结果显示:甘蔗能够较好地按照预期轨迹从倾倒送料装置中有序地掉落到集蔗箱内。通过进行单因素及正交试验,研究了甘蔗数量、倾倒箱与集蔗箱的水平距离、倾倒箱的倾倒角度、倾倒轴到倾倒箱前端面的距离和倾倒箱的导板角度5个因素对倾倒效果的影响,找出影响倾倒质量的因素。试验结果表明:最优参数组合为A3B3C2,即甘蔗数量为72根,倾倒角度为100°,倾倒轴到倾倒箱前端面距离为120mm。     

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。     

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。     

整秆式甘蔗联合收割机整机物流设计与仿真

阐述了整秆式甘蔗联合收割机物流通道的总体设计方法,给出了物流通道的主要设计参数,结合机械系统虚拟样机,分析软件Admas对整秆式联合收割机甘蔗输送过程进行仿真分析,并进行试验验证。结果表明:采用腹挂中置式的物流通道结构能使甘蔗顺利进入通道,且可以充分利用收割机底盘的空间,对甘蔗收割机的小型化有较好的作用;综合考虑剥叶机构、后续甘蔗切段机构以及集蔗器的尺寸对输蔗过程进行分析,证明输蔗通道的倾角在15°左右比较合适。     

甘蔗斩种机的设计

甘蔗种植的重要环节是种蔗的选取与切断。为此,根据种蔗的选种与切断质量的要求,设计了一种切断机构,并能保证农艺要求。设计该机构的总体思路如下:根据工作的性能要求初步选取电动机,设计出整个机构各个部件的基本布局,选出合适的动力传递装置;通过计算与校核,设计传动装置中的带轮、传动轴、轴承型号、轴承盖以及工作部件中的圆盘与刀片;最后,将各个零部件进行组装。该机构集中一个地点进行切断种蔗,可装配于预先砍种的甘蔗种植机使用。该机构设计与研制,可减轻甘蔗种植过程中的劳动强度以及生产成本,为争取农时、加快甘蔗生产机械化的发展提供了一个方向。     

甘蔗收割机物流堵塞影响因素的试验研究

为探讨甘蔗物流堵塞的成因与影响因素,在自制的小型甘蔗收割机上进行物流通畅性试验,通过正交试验分析了砍蔗刀盘转速、提升装置表面材料、喂入辊转速及喂入辊耙齿形状等因素对甘蔗通过堵塞关键节点(即砍蔗机构)的时间的影响。结果表明:提升装置表面材料、砍蔗刀盘转速及喂入辊耙齿形状对甘蔗物流通过时间有显著影响,提升装置表面材料的摩擦因数大则甘蔗通过砍蔗系统的时间缩短,在一定程度上提高刀盘转速和改进喂入辊耙齿形状也能提高甘蔗物流通畅性。     

蔗种排种装置的进给输送机构设计与分析

为了提高广西甘蔗种植机械化水平,课题组设计了一种蔗种排种装置的甘蔗夹持输送机构,采用上下辊夹持配合的方式对甘蔗进行进给输送,根据蔗种直径自适应调整夹持间距,实现一定柔性夹紧进给输送。仿真结果表明:该机构最大的应力远小于材料的屈服强度,最大的变形量很小,能够满足强度、变形等要求;模态分析表明前六阶的固有频率均与工作时的激振频率无重叠,所以不会发生共振现象;该机构设计安全合理,可为今后甘蔗种植的机械化研究提供帮助。     

4GQ-1C型甘蔗收获机的设计与试验

针对我国丘陵山区甘蔗种植的特点研制一种履带式自走切段收获机,该机可一次性完成切梢、扶倒、切割、输送、切断、分离及集蔗功能,适合在坡度较大、小地块、散户种植的蔗区作业。设计并介绍了整机的总体结构、工作原理、技术参数以及液压系统、切割装置、输送装置、切段装置、履带底盘等关键部件。田间试验结果表明,该机总损失率为2.38%,宿根破头率为8.3%,含杂率为6.2%,纯工作小时生产率为0.12 hm~2/h,燃油消耗率为150 kg/hm~2,4GQ-1C型甘蔗收获机在丘陵坡地作业具备较好的适应性,性能指标达到设计要求。     

小型甘蔗收获机切梢装置液压系统的设计及试验

针对蔗梢在榨糖过程中会降低甘蔗的出糖率,以及蔗梢部分进入甘蔗收割机物流系统不利于物流系统的正常运转、堵塞物流通道等问题,在原有物理样机上加装切梢装置。通过对切梢装置运动要求的分析,设计了切梢装置的液压传动系统,并用AMESim软件对系统进行了建模仿真分析;同时,试验分析了切梢装置马达的动态特性,并得到马达在不同状态下的动态特性变化,验证了方案的可行性;最后,通过田间试验测试了切梢装置液压系统流量及压力的变化,并获得了其在田间实际工作时消耗的功率。     

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。     

整秆式甘蔗收获机内物流排杂高速摄影分析

为了研究整秆式甘蔗收获机内物流排杂运动机理,研制了甘蔗收获机内物流排杂试验台,并利用高速摄像机拍摄了甘蔗与蔗叶在物流通道内的运动全过程,并对图像进行分析。结果表明,甘蔗在物流运动过程中发生弹跳、扭转和弯曲变形,在剥叶运动过程中发生断尾,并且通过排杂装置将蔗叶与甘蔗分离后排出。通过建立甘蔗收获机内各部件元件与甘蔗、蔗叶的简化力学模型,结合甘蔗和蔗叶的力学特性分析了甘蔗和蔗叶在物流通道内的运动机理。甘蔗在物流运动中主要受到的作用力为各部件对甘蔗的轴向力、垂直于甘蔗运动方向的切向力和摩擦力。     

基于改进YOLO v5s的复杂环境下蔗梢分叉点识别与定位

甘蔗蔗梢分叉点的精确识别与高度定位是实现甘蔗收获机切梢器实时控制的关键技术之一，也是提高甘蔗收获机械化水平和降低甘蔗含杂率的重要途径。针对甘蔗地环境复杂、光照变化大、蔗梢分叉点相互遮挡等问题，首先通过田间调查，并现场测试、分析甘蔗生长点、甘蔗分叉点及相互关系的特征规律，采集图像的甘蔗分叉点的统计分析，并结合现场对甘蔗分叉点高度的测量统计分析，发现其均具有明显的正态统计特征。接着，提出了一种基于改进YOLO v5s的蔗梢分叉点识别方法。该方法采用单目和双目相机在广西大学扶绥农科基地采集甘蔗图像数据，并进行数据预处理和标注，构建了甘蔗蔗梢分叉点数据集。然后，在YOLO v5s中引入BiFPN特征融合结构和CA注意力机制，以增强不同层次特征的交互和表达能力，并使用GSConv卷积和Slim-Neck范式设计，在原始模型主干网络中引入Ghost模块替换原始普通卷积，来降低模型的计算量和参数量，提高模型的运行效率。最后，通过在现场采集的数据集上进行训练和测试，验证了该方法的有效性和优越性。实验结果表明，该方法在甘蔗蔗梢分叉点数据集上平均精确率达到92.3%、召回率89.3%和检测时间19.3 m...     

颜色空间图像处理技术在蔗节识别上的应用

近年来,我国甘蔗机械化程度有所提高,但在甘蔗种植过程中,全自动化的联合种植机械装置还有待提高。为此,针对甘蔗种植机中甘蔗预切种的蔗节识别提出了基于颜色空间的图像处理,实现甘蔗种植机的蔗节切割智能化。甘蔗蔗节处具有拐点和灰度值不连续的特性,采用边缘拟合法和灰度值拟合法,并在此基础上使用中值决策法识别甘蔗蔗节。蔗节的颜色特征提取和处理算法的实验表明:蔗节识别效果的正确率可以达到94.7%,证明了中值决策法对甘蔗的蔗节识别有效,因此颜色空间视觉识别技术可作为甘蔗预切种中自动装备研制的理论依据。     

智能甘蔗预切种工作站结构设计与切种精度分析

为提升甘蔗预切种种植的机械化程度,提高甘蔗预切种效率,降低蔗芽损失率,减少人工劳动强度,自主设计开发集甘蔗输送、蔗节智能识别、多刀协同切种等流程于一体的智能甘蔗预切种工作站,实现甘蔗自动协同切种工作。介绍智能甘蔗预切种工作站的输送系统、蔗节识别以及多刀数控协同切种等关键部件的结构设计及工作原理,重点对输送速度和黑箱照度对识别精度的影响,以及多刀切割工作台的定位精度等进行综合的分析。对拍照黑箱的识别精度试验研究表明,甘蔗横向传送速度和光照平均照度对蔗节识别精度具有显著影响,当甘蔗传送速度为0.1 m/s,光照平均照度为430.7 Lux时,识别精度较好,蔗节识别误差小于1.7 mm。通过对切种平台的定位精度试验分析,试验表明:6个移动切种工作台的横向直线移动运动的定位精度误差小于1.5 mm,重复定位误差为±0.2 mm;切种精度的综合误差小于3.4 mm,蔗节的相对综合误差小于5.67%,达到设计的预期目标,实现甘蔗智能横向多刀切种的功能。     

4GZ-56型履带式甘蔗联合收获机设计与试验

在消化吸收国外甘蔗收获机械先进技术的基础上,设计了一种切段式甘蔗联合收获机.该机能够在甘蔗收获作业过程中一次完成分行、根部切割、输送、切段、风选杂质和收集蔗段等工序的作业.对各工序主要装置的设计进行了简述,并在甘蔗存在严重倒伏的田间对该样机的主要性能指标进行了测试,实测的各项指标为总损失率2.25%、宿根破头率11.3%、含杂率7.75%、蔗段合格率94.55%和切割高度合格率94.3%.结果表明,该机能够在倒伏严重的蔗田顺利作业,各项指标达到了设计要求.     

4GZ-56型履带式甘蔗联合收获机设计与试

在消化吸收国外甘蔗收获机械先进技术的基础上，设计了一种切段式甘蔗联合收获机。该机能够在甘蔗收获作业过程中一次完成分行、根部切割、输送、切段、风选杂质和收集蔗段等工序的作业。对各工序主要装置的设计进行了简述，并在甘蔗存在严重倒伏的田间对该样机的主要性能指标进行了测试，实测的各项指标为总损失率2.25%、宿根破头率11.3%、含杂率7.75%、蔗段合格率94.55%和切割高度合格率94.3%。结果表明，该机能够在倒伏严重的蔗田顺利作业，各项指标达到了设计要求。