玉米莖桿切割器試驗(yàn)裝置的研究與分析.pdf

1、作物莖稈資源的開(kāi)發(fā)利用既有利于廣大農(nóng)村的發(fā)展,也有利于環(huán)境保護(hù)和再生資源的有效利用,乃至于對(duì)整個(gè)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。莖稈的切割是實(shí)現(xiàn)莖稈收獲的首要環(huán)節(jié),莖稈切割加工直接影響切割機(jī)具的能量消耗和莖稈切割質(zhì)量。莖稈的力學(xué)特性,是設(shè)計(jì)、改進(jìn)莖稈加工機(jī)具和提高其切割性能的重要依據(jù)。
　　 論文從以下幾點(diǎn)作了研究:
　　 1、采用三點(diǎn)彎曲法研究了玉米莖稈在集中載荷下斷裂的力學(xué)特性。在WDW-300型微

2、控電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)上研究了4種玉米莖稈的彎曲斷裂試驗(yàn),得到玉米莖稈載荷—變形曲線(xiàn)。結(jié)果表明:玉米莖稈的彎曲斷裂過(guò)程分為線(xiàn)彈性、非線(xiàn)彈性階段和變形斷裂階段；莖稈彎曲線(xiàn)彈性范圍和斷裂時(shí)的變形量隨品種不同存在明顯差異；在其他條件相同的情況下,玉米莖稈斷裂所需最大載荷與其截面積成正相關(guān)線(xiàn)性關(guān)系,并隨生長(zhǎng)部位和含水率的升高逐漸減小。抗彎強(qiáng)度和彈性模量隨直徑和含水率的升高有微小下降趨勢(shì)。
　　 2、根據(jù)往復(fù)式切割器的工作原理,研制了一個(gè)集

3、切割與測(cè)量為一體的擺切式單莖稈切割試驗(yàn)臺(tái),詳細(xì)分析了切割裝置與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理。利用自制的擺切式單莖稈切割試驗(yàn)臺(tái),研究了玉米莖稈的形態(tài)參數(shù)和切割器的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)峰值切割力和切割功耗的影響規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明:峰值切割力和切割功耗隨切割速度和含水率的增大、切割位置的增高而逐漸減小,且在削切角為20。左右、動(dòng)定刀間隙為3mm左右時(shí)較小,切割質(zhì)量較好；峰值切割力和切割功耗在節(jié)點(diǎn)處比節(jié)間增加56％,外皮所需切割力占63～83％。

4、　　 3、模擬田間莖稈的切割工況,研制了圓盤(pán)式莖稈切割試驗(yàn)臺(tái)。試驗(yàn)臺(tái)主要包括圓盤(pán)式莖稈切割測(cè)量裝置、行走臺(tái)車(chē)、切割高度調(diào)整電機(jī)、中央控制臺(tái)、莖稈夾持裝置和高速攝像裝置六部分。能夠?qū)崿F(xiàn)切割高度和切割速度的連續(xù)可調(diào),自動(dòng)采集莖稈切割過(guò)程的力學(xué)參數(shù),實(shí)時(shí)記錄切割過(guò)程的運(yùn)動(dòng)圖像。整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)合理,便于操作,安全可靠。
　　 4、運(yùn)用機(jī)械動(dòng)力學(xué)仿真軟件ADAMS對(duì)圓盤(pán)式莖稈切割器進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真,對(duì)切割器的工作條件與結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行

5、了單因素、多因素交互作用和參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)的仿真試驗(yàn)。結(jié)果表明:當(dāng)?shù)侗P(pán)與地面傾角為10°,圓盤(pán)半徑為250mm,刀盤(pán)轉(zhuǎn)速為650r／min,行進(jìn)速度為0.6m／s時(shí),圓盤(pán)式莖稈切割器的力學(xué)性能較好。刀盤(pán)約束力、扭矩幅值和空轉(zhuǎn)平均能耗與圓盤(pán)半徑成正指數(shù)函數(shù)關(guān)系；刀盤(pán)約束力與扭矩幅值不隨刀盤(pán)轉(zhuǎn)速和行進(jìn)速度變化,空轉(zhuǎn)平均能耗與刀盤(pán)轉(zhuǎn)速和行進(jìn)速度成正指數(shù)函數(shù)關(guān)系；刀刃頂點(diǎn)的速度和加速度都隨刀盤(pán)轉(zhuǎn)速的增大而增大,隨行進(jìn)速度的增大而保持穩(wěn)定。利用高