玉米莖桿切割器試驗裝置的研究與分析.pdf

1、作物莖稈資源的開發(fā)利用既有利于廣大農(nóng)村的發(fā)展,也有利于環(huán)境保護和再生資源的有效利用,乃至于對整個農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中可持續(xù)發(fā)展問題都具有重要的現(xiàn)實意義。莖稈的切割是實現(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具的能量消耗和莖稈切割質(zhì)量。莖稈的力學特性,是設計、改進莖稈加工機具和提高其切割性能的重要依據(jù)。
　　 論文從以下幾點作了研究:
　　 1、采用三點彎曲法研究了玉米莖稈在集中載荷下斷裂的力學特性。在WDW-300型微

2、控電子萬能材料試驗機上研究了4種玉米莖稈的彎曲斷裂試驗,得到玉米莖稈載荷—變形曲線。結果表明:玉米莖稈的彎曲斷裂過程分為線彈性、非線彈性階段和變形斷裂階段；莖稈彎曲線彈性范圍和斷裂時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線性關系,并隨生長部位和含水率的升高逐漸減小?？箯潖姸群蛷椥阅Ａ侩S直徑和含水率的升高有微小下降趨勢。
　　 2、根據(jù)往復式切割器的工作原理,研制了一個集

3、切割與測量為一體的擺切式單莖稈切割試驗臺,詳細分析了切割裝置與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結構及工作原理。利用自制的擺切式單莖稈切割試驗臺,研究了玉米莖稈的形態(tài)參數(shù)和切割器的結構參數(shù)對峰值切割力和切割功耗的影響規(guī)律。試驗結果表明: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、動定刀間隙為3mm左右時較小,切割質(zhì)量較好；峰值切割力和切割功耗在節(jié)點處比節(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,研制了圓盤式莖稈切割試驗臺。試驗臺主要包括圓盤式莖稈切割測量裝置、行走臺車、切割高度調(diào)整電機、中央控制臺、莖稈夾持裝置和高速攝像裝置六部分。能夠實現(xiàn)切割高度和切割速度的連續(xù)可調(diào),自動采集莖稈切割過程的力學參數(shù),實時記錄切割過程的運動圖像。整個裝置結構合理,便于操作,安全可靠。
　　 4、運用機械動力學仿真軟件ADAMS對圓盤式莖稈切割器進行了動力學和運動學仿真,對切割器的工作條件與結構參數(shù)進行

5、了單因素、多因素交互作用和參數(shù)優(yōu)化試驗設計的仿真試驗。結果表明:當?shù)侗P與地面傾角為10°,圓盤半徑為250mm,刀盤轉速為650r／min,行進速度為0.6m／s時,圓盤式莖稈切割器的力學性能較好。刀盤約束力、扭矩幅值和空轉平均能耗與圓盤半徑成正指數(shù)函數(shù)關系；刀盤約束力與扭矩幅值不隨刀盤轉速和行進速度變化,空轉平均能耗與刀盤轉速和行進速度成正指數(shù)函數(shù)關系；刀刃頂點的速度和加速度都隨刀盤轉速的增大而增大,隨行進速度的增大而保持穩(wěn)定。利用高