輪式小型甘蔗收割機(jī)臺架部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計分析及試驗(yàn)研究.pdf

1、甘蔗收獲機(jī)械技術(shù)一直是制約我國甘蔗生產(chǎn)全程機(jī)械化的一個瓶頸。小型甘蔗收割機(jī)的研制對于改善我國甘蔗收割的落后局面、增強(qiáng)糖業(yè)的綜合競爭力、提高蔗農(nóng)的收入水平等都具有極其重要的作用。 臺架部件主要包括小型甘蔗收割機(jī)的前置支架、扶蔗器、切割器等重要的收割工具，該部件還可安裝甘蔗輸送等輔助裝置，其結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)劣，直接關(guān)系到收割效率和來年甘蔗的生長質(zhì)量，因此，一直是甘蔗收割機(jī)的設(shè)計重點(diǎn)。本課題以國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、廣西科技廳攻關(guān)項(xiàng)目和廣西

2、制造系統(tǒng)與先進(jìn)站制造技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目為依托，具體工作如下： 一、針對以往將切割器固定在扶蔗支架上同時斜推提升的臺架設(shè)計方案中的不足，提出了新型的切割器和扶蔗器的分離式抬升方案，可將切割器垂直提升330mm，滿足最大壟高的通過性要求；同時降低整個臺架的重量，使結(jié)構(gòu)更加緊湊；扶蔗器安裝時向外偏轉(zhuǎn)，與水平方向成7°夾角，對收割時的甘蔗具有收攏作用；同時設(shè)計在臺架上安裝一到兩個支撐桿，可提高切割質(zhì)量。最后結(jié)合經(jīng)驗(yàn)分析和理論計算，對臺架

3、裝置整體進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計。 二、利用有限元分析方法，結(jié)合軸承的預(yù)緊理論，對切割器旋轉(zhuǎn)主軸的支撐部件一軸承進(jìn)行優(yōu)化研究，并設(shè)計刀軸剛性的測試試驗(yàn)作對比分析，結(jié)果表明當(dāng)一對軸承作支撐時，軸承間距設(shè)置為200nm為佳。在驗(yàn)證虛擬分析的方法行之有效后，將主軸改為三軸承作彈性支撐的結(jié)構(gòu)，并得出此結(jié)構(gòu)更有利于剛性的提高的結(jié)論。 三、將砍蔗刀盤在高速旋轉(zhuǎn)情況下的離心力作為預(yù)應(yīng)力，對刀盤的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析，避開了刀盤的激振頻率

4、，提高了切割器的動剛度。 四、在對支撐桿的理論研究的基礎(chǔ)上，在試驗(yàn)中設(shè)置支撐桿，并對不同的安裝位置對比甘蔗的切割效果。單因素方差分析表明安裝支撐桿對甘蔗的切割效果影響顯著，正交試驗(yàn)分析結(jié)果則表明將支撐桿與甘蔗根部距離設(shè)置為650mm時，甘蔗表面的綜合評分值較小，即切割質(zhì)量較好。同時利用正交試驗(yàn)方差分析的方法確定了進(jìn)給速度、刀盤轉(zhuǎn)速、軸承間距和支撐桿的距離四個因素對切割器剛性和甘蔗切割質(zhì)量的影響主次順序，得到比較好的工作參數(shù)組合。