小型整杆式甘蔗收割机剥叶系统功耗试验研究

剥叶系统是整杆式甘蔗收割机的核心部分。为研究剥叶系统功耗的影响因素,通过在自制的小型整杆式甘蔗收割机上进行单因素试验,分别研究甘蔗喂入量、甘蔗弯曲程度、甘蔗直径等3个因素对剥叶系统功耗的影响,并进行田间验证试验。结果表明:甘蔗喂入量及甘蔗直径对剥叶系统的功耗有显著影响,应综合蔗地实际种植密度、蔗杆直径等因素来匹配剥叶系统的功率。此试验为小型整杆式甘蔗收割机剥叶系统的机械设计提供了参考依据。     

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。     

小型甘蔗收获机械断尾机构的设计

根据对甘蔗生长特征的统计分析及南方丘陵地带甘蔗地的特点 ,设计开发了一种小型甘蔗收获机械的断尾机构 ,该机构能够根据甘蔗的生长特性自行判断断尾位置。经试验验证 ,切断的蔗尾长度相对误差平均在5 %左右。     

甘蔗收割机切刀负载压力影响因素试验研究

针对甘蔗收割机工作时收割损失大及切割负载大等问题,结合单因素与多因素试验研究方法,对影响切割器负载压力的因素进行研究。利用自主研制的切割试验平台进行探究,并通过二次回归正交旋转设计物理试验建立数学模型,利用数学分析软件MATHCAD对回归方程中的因素进行主效应和交互效应分析。结果表明:刀盘转速、刀盘倾角、甘蔗密度、进给速度及入土深度对切割负载压力影响显著,甘蔗品种影响较小。同时可知:在刀盘倾角4°～8°、刀盘转速650～700r/min、入土深度20mm、进给速度0.2m/s的条件下,切割功率小。     

小型整杆式甘蔗收割机拨蔗机构仿真试验研究

通过对小型整杆式甘蔗收割机的拨蔗机构建立仿真运动模型,运用ADAMS动力学仿真软件对仿真模型进行试验研究,分析该拨蔗机构的拨蔗完整率。以机器前进速度、旋转轴转速、拨杆数目为因素,拨蔗完整率为试验指标,设立一个三因素三水平的正交试验。分析三因素与拨蔗完整率的关系,同时对仿真结果的数学模型进行优化分析。结果表明:当机器前进速度为0.9m/s、转轴转速为400r/min、拨杆数目为2时,拨蔗机构的拨蔗完整率可达到的最大值为96.6%。     

小型甘蔗收获机剥叶断尾机构改进与试验研究

分析了当前小型整秆式甘蔗收获机剥叶断尾机构的基本结构与存在的问题,继而通过原理分析做出增加耙叶辊的设计改进,并通过样机试验来验证设计。结果表明:增加耙叶辊后的机构断尾率提高到82.96%,达到了目标水平,改进的设计对断尾功能的改善是有效的。获得最优的甘蔗断尾率指标为:耙叶辊转速为700r/min,剥叶辊转速为1000r/min,耙叶辊与甘蔗交错作用深度的最佳水平为60mm,剥叶辊与甘蔗交错作用深度为40mm。     

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。     

整秆式甘蔗收获机剥叶断尾机构设计与试验

结合甘蔗自身材料特性及在剥叶运动过程中的受力分析,提出剥叶断尾机构采用三角形布局方式,以利于在剥叶过程中实现耙叶、剥叶和断尾的功能,并在剥叶断尾试验平台上进行了正交试验研究,得出了较优参数组合为:耙叶辊转速700 r/min、剥叶辊转速900 r/min、耙叶齿交错深度40 mm和剥叶刷交错深度30 mm。试验结果表明,此剥叶断尾机构具有较好的剥叶与断尾效果,从而验证了剥叶断尾机构的可行性。     

凯斯A8000甘蔗联合收割机切割质量影响因素的试验

针对凯斯A8000甘蔗联合收获机实际操作参数对切割质量影响大的问题,采用二次回归通用旋转组合设计和田间物理试验方法,对其切割质量影响因素(实际操作参数)进行了研究,探明了各影响因素对切割质量的影响规律和影响机理,且优化了影响因素。结果表明:随刀盘转速x1增大,甘蔗破头率先减小后增大,随前进速度x2的增大,甘蔗破头率y增大;使用大的刀盘倾角时,小深度的入土切割有利于降低甘蔗破头率,但采用大深度的入土切割,甘蔗破头率增大;使用小的刀盘倾角时,贴地切割对降低甘蔗破头率最有利。使用小的刀盘倾角时,因素优组合为:刀盘转速为516.4r/min,前进速度为4km/h,刀盘的离地高度为0,相应可靠性为99%的甘蔗破头率预测区间为(3.9%~8.12%)。使用大的刀盘倾角时,因素优组合为:刀盘转速为544r/min,前进速度为4km/h,刀盘的离地高度为-2.78cm,相应可靠性为99%的甘蔗破头率预测区间为(5.85%~9.34%)。     

甘蔗收割机切割装置的结构设计

根据整秆式甘蔗收割机-4 ZL1400-1的特点及受力分析,设计了合理的切割装置结构。通过调整刀盘转速、收割机行走速度、刀盘倾角以及刀片切割角,在不同地形、不同种植行距和不同培土高度环境条件下对广西丘陵地带甘蔗进行切割试验。试验结果给出了优化的工作参数,验证了所设计的切割装置结构合理、切割性能可靠。     

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。     

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.     

小型甘蔗收获机台架结构动态分析

通过对小型甘蔗收获机械的台架机构进行动态分析发现,台架的横梁、耙轮轴和液压缸等3个零件对刀盘的垂直方向的振动影响较大(主要影响砍蔗的质量指标破头率).为此,对这3个部件进行了动态仿真分析,并通过分析它们对万盘的作用和影响,提出了结构优化的建议.     

甘蔗收获机切刀负载压力影响因素试验研究

由于我国甘蔗大部分种植在丘陵地带,蔗地地势起伏变化较大,导致切割器切割甘蔗时出现过切或漏切以及甘蔗收获中出现收割损失大的情况。为此,对影响切割器负载压力的因素进行进一步研究,结合前课题组的研究理论分析出其影响因素有刀盘倾角、入土深度、刀盘转速、进给速度和甘蔗密度。采用ANSYS软件对刀盘倾角进行仿真分析,并通过Doehlert matrix设计试验方法进行物理试验研究,寻找最优模型关系式,最终建立切刀负载压力与影响因素之间的数学模型,为后续自动控制系统的研发打下基础。     

切断式甘蔗联合收获机的试验与分析

为了探索窄行距的甘蔗收获,对引进的凯斯4000型切断式甘蔗联合收获机作业性能和收获机组系统的性能进行了测试,分别测定甘蔗破头率、损失率、含杂率、油耗和生产效率,并针对凯斯7000与凯斯4000进行了对比试验。结果表明:引进的凯斯4000型甘蔗联合收获机适应窄行距作业,符合农户的作业要求。其破头率为7.45%、损失率为11.68%、含杂率为8.46%、油耗为2.23 L/t、生产效率为15.46 t/h。     

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。