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%。     

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。     

复杂激励下小型甘蔗收获机切割器振动分析

甘蔗宿根破头率偏高是阻碍小型甘蔗收获机应用研究的主要瓶颈问题。据前期研究发现,抑制切割系统的振动能有效降低甘蔗宿根破头率。为此,通过理论分析、仿真和试验探究在各种振动激励源的冲击载荷作用下切割系统的动态特性及切割器的振动特性。结果表明:蔗地路谱激励频率范围在0~10Hz,发动机激励、砍蔗激励可通过力的正弦函数来描述;砍蔗系统前两阶固有频率为24.114Hz和34.454Hz,所构建的有限元模型较准确;复杂激励下切割器位移响应幅值最大的频率为84.7、6.22、8.10Hz,激励频率为61.36Hz时Y向位移最小。     

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%)。     

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。     

甘蔗收获机切割系统动力学分析及仿真

宿根破头率偏高是阻碍甘蔗收获机械化的主要瓶颈问题。切割系统作为砍蔗的关键部件,其动态特性、刀盘振幅将直接影响破头率的大小。该文通过动力学理论分析构建动力学简化模型,并通过虚拟样机仿真探究切割系统的安装位置、提升方式等结构参数对动态特性的影响。仿真结果表明,切割系统相对前轮位置水平距离250mm处刀盘振幅最小;发动机激励频率50Hz作用下,切割系统与车架整体式提升方式下刀盘振动最小。     

两种甘蔗切割器对甘蔗破头率影响的力学分析

宿根破头率是影响甘蔗切割质量的重要指标.为此,在前人研究的基础上,从力学的角度分析了两种甘蔗切割器对破头率的影响,结果表明:双圆盘在不漏割方面具有较大优越性;在刀片刃角较大和刀片切割角大时,选单圆盘切割器较好.这一结论为正确选用甘蔗切割器提供了重要依据,具有重要的理论意义和实用价值.     

双刀盘甘蔗切割器工作参数的试验优化研究

采用二次回归正交旋转设计的试验方法,模拟甘蔗在湿土和干土里的固定情况,对双刀盘甘蔗切割器切割甘蔗破头率的影响因素(刀盘转速、前进速度、切割角、刀片数量、刀片刃角、刀盘前倾角)进行了室内物理模拟试验;运用数理统计分析、数学建模及计算机优化方法,建立了在湿土和干土两种条件下的影响因素与甘蔗破头率之间的数学模型;在湿土和干土综合条件下,对影响因素进行优化,结果使甘蔗破头率降至8.18%以下。     

甘蔗收获机动态特性对宿根破头率影响的试验

针对甘蔗机械收割其宿根破头率高的问题,对两种不同结构的甘蔗收获机进行了田间试验和动态测试试验研究。试验结果表明:简支梁结构的样机2其甘蔗宿根破头率仅为外伸梁结构的样机1的56%;样机2的结构动刚度优于样机1;样机2刀尖及车架的轴向振动小于样机1;两台样机甘蔗宿根破头率的显著差异源自于其动刚度不同而导致的轴向振动的不同。甘蔗收获机的设计应考虑采取积极措施抑制刀盘的轴向振动。     

单圆盘甘蔗切割器切割破头率影响因素的试验

利用甘蔗切割综合试验台,对影响甘蔗切割破头率的因素进行了室内试验。采用数理统计方法及优化、仿真技术,建立了相应的数学模型,探讨了田间因素和结构因素对甘蔗破头率的影响机理。在频率、振幅取最小值和软、硬2种土壤条件下,分别对因素进行了优化,结果表明频率、振幅对破头率影响大,因素较优组合为:刀片刃角21°,刀片切割角30.5°,刀盘倾角11.5°,刀片4片。破头率小于11%。     

基于PSO-LSSVM的甘蔗破头率预测

甘蔗收割机收割后的甘蔗宿根破头率是评价甘蔗收割质量的重要指标,破头率过高会严重影响下一年甘蔗产量及甘蔗收割机的广泛推广与应用,但甘蔗破头率的采集方式复杂、费时费力,是研究降低甘蔗破头率的控制策略中的一项难题.为此,提出了一种基于PSO-LSSVM的甘蔗破头率预测方法,通过在田间采集甘蔗收割机刀盘与行走子系统的工作压力、...     

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。     

甘蔗收获机切割器液压系统压力影响因素的试验研究

由于蔗地垄面和垄沟凹凸不平变化较大,小型甘蔗收获机行走时,切割器的切割位置会随着垄面变化而变化,并且液压系统的压力也随之变化。该文主要是针对自主研发的物理样机进行测试试验,测试不入土有蔗、入土无蔗、入土有蔗的情况下切割器液压系统的压力变化规律,分析工作中影响切割系统压力的主要因素及规律变化。研究发现:不入土仅切割甘蔗时,系统压力的增长率为4.0%,入土无蔗系统压力增长率为74%,入土有蔗系统压力增长率为78.7%,入土切割对系统压力影响很显著,不入土仅仅切割甘蔗对系统压力影响不显著,同时得到入土切割压力随深度的变化规律曲线。     

单圆盘甘蔗切割器影响破头率的运动学仿真

利用有限元软件ANSYS对甘蔗切割进行有限元分析,制定了单圆盘甘蔗切割器切割甘蔗的坏切割状态判别标准,通过物理试验制定了刀盘压破蔗头的判别标准.利用动力学仿真分析软件ADAMS进行了切割器连续切割多根甘蔗的运动学仿真,定量研究了影响切割状态和压破蔗头的各因素及交互作用对破头率的影响机理.结果表明.小频率和小速比、小振幅和少刀片的组合有利于降低破头率,当频率、振幅为零,速比为24,倾角为15°,刀片数目为2片时破头率为6.7%.     

甘蔗切割器切割功率与破头率关系的试验研究

为了减少甘蔗切割器的切割功率耗损、切割损失并满足切割甘蔗破头率小的要求,在双刀盘甘蔗切割试验台上,通过对刀盘转速、台车行走速度、刀盘前倾角、刀片刃角进行四因素与二指标(切割功率、破头率)进行试验研究,采用二次回归旋转组合设计、综合平衡法等分析方法,得出四因素的优化值下切割功率与破头率最小.最优组合是:刀盘转速581.7r/min,行走速度0.818m/s,刀盘前倾角16°,刀片刃角7.5°.优化后的破头率和切割功率分别是3.259%和1.708kW.     

甘蔗收获机切割器振动性能分析

为改善甘蔗收获机的切割质量及甘蔗宿根破头率的问题,以切割器为主要研究对象,通过理论分析切割器振动的影响因素,并从切割喂入系统自身的动不平衡出发,建立了切割器的力学模型,以探讨切割器的动不平衡机理。通过分析发现,刀盘质量的不平衡是引起切割器振动的主要因素之一。基于上述机理,在理论上提出切割器刀盘质量不平衡的改进原理。本文可为后续切割喂入系统的研究提供理论指导。     

基于车架模态的蔗地路谱对刀盘振动的影响

小型甘蔗收获机刀盘振动对甘蔗宿根切割质量有着显著影响,蔗地路谱激励是影响刀盘振动的主要因素之一,车架是传递振动的主要路径,因此有必要探究蔗地路谱对刀盘振动的影响和车架的振动特性。为此,通过试验模态和有限元模态的对比分析,提取车架的固有频率及振型,建立车架的刚弹耦合虚拟样机模型;通过刀盘振动采集试验,验证了蔗地路谱对刀盘振动影响显著;实地采集典型甘蔗地貌振动路谱,获取激励位移信号。受迫振动分析表明:8.0Hz频率下的蔗地路谱对刀盘轴向振动影响最大。     

甘蔗收获机入土切割深度控制系统研究

甘蔗入土切割可以有效降低根切破头率,由于西南丘陵山地蔗田凹凸不平,现有甘蔗收获机难以控制刀盘进行入土切割作业,导致甘蔗机收产生大量根切破头。针对以上问题,本文利用自行研制的甘蔗入土切割试验台,基于角度传感器、切割压力传感器,设计了一种多传感器数据融合的入土切割控制系统,开发了基于PID算法的刀盘高度控制策略,运用Matlab/Simulink构建系统仿真模型。仿真结果表明,入土切割控制系统的稳定时间为0.67 s,超调量为8.6%。为验证入土切割控制系统的作业效果,以前进速度、地面波长和地面振幅为试验因素模拟蔗田路面,进行了台架试验。试验结果表明,当前进速度为1 km/h、地面波长为1 m、地面振幅为4 cm时,最小平均入土切割深度误差为3.26 mm。当前进速度为3 km/h、地面波长为1 m、地面振幅为12 cm时,最大平均入土切割深度误差为8.87 mm,刀盘可以保持入土切割。研究可为入土切割控制系统的开发提供数据支撑和理论依据。     

刀盘内倾式甘蔗切根装置设计与试验

针对现有甘蔗收获机切根装置存在刀盘最大入土位置与切根位置不重合的特点,及由此造成的原料蔗含杂土较多的问题,设计了一种刀盘内倾角可调式切根装置,可实现最大入土位置与切根位置重合。以刀盘转速、刀盘内倾角为影响因素,以破头率、含杂率为指标,通过二次正交旋转中心组合试验得到了其性能指标和工作参数的响应曲面模型。试验结果表明,刀盘倾角对破头率、含杂率影响较大。通过多目标优化,得到了最佳工作参数组合为刀盘转速269 r/min、刀盘内倾角16.4°。该最佳参数组合下期望结果为破头率9.45%、含杂率6.61%,验证试验结果为破头率9.66%、含杂率6.88%。通过对比试验发现,在维持破头率基本不变的前提下,内倾式刀盘与原刀盘相比含杂率降低10.6%。