甘蔗收割机设计
甘蔗收割机的论文 别人的
摘要随着科学技术的不断发展，农业机械化技术也发展到了一个新的水平；随着农业机械化技术的发展，的甘蔗收割机的发明成为目前各界人士关心的热点问题。
本文介绍了甘蔗收割机的研究背景、甘蔗收获机械的研究现状，分析了甘蔗收获机械的发展对策及前景，叙述了双排甘蔗收割机的实现原理和工作过程，详细讲述了双排甘蔗收割机中提升装置、转向装置以及支撑装置的设计过程。
这次和同组人员一起设计的的切段式甘蔗收割机能够更独特地更好地适应各种状态下的热带甘蔗的收割，包括倒伏和半倒伏的甘蔗。
而且，该收割机在田间作相对自由运动时，不损坏甘蔗杆，也不会将甘蔗拔起。
这种双排甘蔗收割机不会提前收割邻排的甘蔗，而且在田间自由运动时不会被甘蔗阻塞入口。
其中本人设计的提升装置是用来提升和横向向上分离倒伏的甘蔗，并且用来支撑起倒伏的甘蔗大量的向中心线运动即收割机向着支撑起的甘蔗条往前走。
转向装置用于使支撑起的甘蔗杆向中心线横向移动并且在切顶之后，甘蔗进入收割机之前对着收割机的运动方向推进甘蔗。
总之，用机械收割甘蔗已经取得更多更广泛应用，也将代替人工收割。
我也期待着能够在市场上早日看见象我们所设计的这种集专业化、智能化，自动化、敏捷化，高效化、小型化、简单化、环保化为一体的甘蔗收割机。
关键词：甘蔗收割机；提升装置；转向装置AbstractAlong with the constant developing of science and technology, the world’s outfit industry level has got great advance. And along with it, the course of industrialization has been greatly pushed, and so does the technology of farming mechanization. As a result, an invention of special cane harvester with brainpower, which is smart, has high efficiency, can realize simplification and automatization and protect the environment has become the focus of people of all classes.This paper introduces the research backgrounds and present situation of cane harvester and analyzes the development countermeasure in the future. Then it expatiates two-row harvester’s working theorem and procedure in detail. Besides that, the design of lifting, scroll and support mechanism are also the key parts. The chopper-type harvester of the present invention is particularly well suited for harvesting cane which includes semi-erect and lodged cane stalks common to high yield varieties of tropical sugar cane. The harvester includes a front end which allows for relatively free movement of the harvester through the field without damaging cane stalks or polling the roots of the cane out of the ground. The two-row harvester does not require cutting through each adjacent row of the cane prior to harvesting, and allows free movement of the harvester through the field without choking the intake of the cane int免费文档网o the harvester. The gatherer mechanism which I have designed for lifting and transversely separating fallen cane stalks upwardly and for supporting the fallen cane stalks along substantially a gatherer centerline as the harvester moves toward the supported cane stalks. And a turnaround device for moving the supported cane stalks transversely from the gatherer centerline and for thrusting the cane stalks in the direction away from forward movement of the harvester after topping the cane stalks and prior to receiving the cane stalks into the harvester.In a word, harvesting cane with machine has become more and more popular, and it will replace man force in the end. I also look forward to putting this very kind of cane harvester we designed into market as soon as possible.Key words: Cane harvester；Scroll support and lift mechanism；Turnaround mechanism免费文档网前言通过大学四年对基础知识和专业知识的的学习，以及每个短学期的实习，我较系统地学习、了解、掌握了基本理论知识和机械制造专业的专业基础知识。
甘蔗收割机械的发展概述
机， 生产 率高达 ２ ５吨 ／ 时 ， 小 含杂率和损失 率分别控制在
１％和 ７ ０ ％之 内， 宿根破头率在 ２ ％之 内。由于切段原料蔗 ０ 不受糖厂欢迎 ， 该类机型没有得 到推广应用 。
２２ 整 杆 式 甘 蔗 收 割 机 ．
整杆式甘蔗 收割机 （ 分段 式甘 蔗收获机械 ）机 型较 小， 仅实现甘蔗 的割倒 、 铺放等工序 ， 然后利用配套的剥叶 机进行切梢 、 剥叶 ， 经人工 集堆后 ， 机械装载 ， 再用运 输车 运到糖 厂 ， 于丘 陵地 区小块 蔗 田作业 ， 适 具有 以手扶拖拉
广 西 农 机 研 究 所 研 制 的 ４ Ｚ １０型 自走 切 段 式 甘 蔗 收 割 Ｇ 一４
Ｃｉ ｏ ｌ ｄ设 计制造 了 以拖拉 机 为动力 的整 杆式 收割 ｌ Ｒ ｗａ ｆ ｎ
机 ，９ ２年研制 了世界上第 一台切段式 收割机 。２ １３ ０世纪 ４ ～ ０年代 ， ０５ 收割机充 分利用拖 拉机 动力 ， 基本上 结束 了 以马匹作为动力的历史 。 １ 甘蔗收割机械的纵深发展 阶段 ． ３ ２ ０世纪 ４ ０年 代 割 后处 理 技 术 有 了很 大 发展 ， ０７ Ｒ ｙ ｅｔｎ ａＶ ｎｏ 设计 的收割机是 ６ ０年代 的成功之作 。１６ 年 ， ９３ Ｔ 兄弟将螺旋 技术应用于甘蔗 收割机 ， 计了同时适用 设 于直立 与倒伏 的甘 蔗收割机械 ， 成为甘蔗收获技术 发展史 上的里程碑 。７ ０年代后期 ， 切段式收割机得到了很大 的发
２ 时生产率达 到了 ４ ０～ ０ ４小 ０ ９ ０吨。 小型甘 蔗联合 收割
机代表机型有 日本久保 田公司生产 的 Ｕ － ０ Ｔ ７ Ｋ型 、 松元机
工株式会社生产 的 Ｍ Ｈ １ Ｃ 一 ５型等 。这些机型功率较 小 ， 每
小型甘蔗收割机切割台架试验台的设计与实验研究
收割机整机的制造提供依据 。
关键词 ：小型甘蔗收获机 ；切割 台架 ；设 计制造 中图分类号 ：￥２ ． ３ ２ ５５ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１０ —３８ （０ １ ２—０４－ ０ １ ８ １ ２ １ ）２ ０ ４
Ｄｅ ｉ ｎ ａ ｐｅ ｉ ｎｔ ｌＡｎ ｌ ｓｓ ｆ ｒ ｔ ｎｃ ｐ ｒ ｍ ｅ ｔ ｌ ｓｇ ｎｄ Ｅｘ ｒ ｍｅ ａ ａ ｙ ｉ ｏ ｈｅ Ｂｅ ｈ Ｅｘ ｅ ｉ ｎ ａ
２１ ０ １年 １ １月
机床与液压
ＭＡＣＨＩ ＮＥ ＴＯ０Ｌ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬ ＣＳ Ｉ
ＮＯ ． ０ｌ Ｖ２ １ Ｖｏ ． ９ Ｎｏ ２ Ｉ３ ． ２
第３ ９卷 第 ２ ２期
Ｄ ：１ ． ９ ９ ｊｉｓ． ０ １—３ ８ ． ０ ２ ． ０ ＯＩ ０ ３ ６ ／．ｓｎ １０ ８ １２ １．２ ０ ２ １
切 割台架 部分是 甘蔗收割机的重要组成部分 ，包
括砍蔗 、扶蔗滚 、压 蔗输送 辊和提 升装置 。台架部分
文 中的台架试验机构需要满足甘蔗切割刀盘的旋 转 、台架 的提升 和甘蔗 与切割刀盘相对进给 ３ 个运 动 动作 。设计 中首先确定 了机构 的空 间位置并在三维建
模软件 Ｕ Ｇ中建立模 型 ，如 图 １ 示。
小型甘蔗收割机切割台架试验台的设计与实验研究
薛斌
（．广西 大学机械 工程 学院 ，广 西南 宁 ５００ １ ３０４；２ ．金 华职 业技 术 学 院 ，浙 江金 华 ３ １０ ） ２０７
摘要 ：针对甘 蔗收割机 台架 部分 的研 发需 要 ，开发模块化的模拟试验 台。设计 台架液压 系统并制造 出液压泵站 ，通过 试验进行液压提升缸同步情况的测试 、甘蔗切割质量 、刀盘轴 向振动分析 和液 压执行元件 的参数特性分 析 ，为下一步 甘蔗
甘蔗收割机机架虚拟样机的模态分析与优化设计
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ
Ｉ ｉ ａ ｍｏ ａ ａ ａｙ ｉ ｅ ｅ ｌ ｔ ａ ｅ ｌＷ ｒ ｅ ｉ ｒ ｔ ｎ ｍｏ ｅ ａ ｅｖ ｒ ｉ ｌ ｉ ｆ ｅ ｃ ｎ ｎｔ ｌ ｄ ｌ ｎ ｌ ｓ ｒ ｖ ａｓ ｈ ｔａｆ ｗ Ｏ ｏ ｄ ｒｖｂ ａ ｉ ｄ ｓｈ ｖ ｅ ｙ ｌ ｔ ｎ ｌ ｎ ｅｏ ｉ ｓ ｏ ｔｅ ｕ
（ ｘｚ ｙ ＠ ｓ ｈ ．ｏ ｇ ｌ ｃ ｏ ｕ ｃｍ） ｈ
南宁
５０ ０ ） ３０ ４
摘
一
要
对甘 蔗收割机的机架虚拟样 机进行了模态分析 ， 发现其低阶模态振 型对甘蔗 收获质量 的影 响并不 大 ， 采用
阶 方 法 对 机 架 整 体 作 静 力 强 度 优 化 ， 证 了 结 构 综 合 应 力 在 材 料 许 用 屈 服 应 力 １０ ａ 围 内 使整 体 质 量 降 低 约 保 ９ ＭＰ 范
关键 词
模 态 分 析 ； 型 ； 构 优 化 ； 阶 方 法 振 结 一
ＴＨ１３ ２ １ ． ２
中 图 法分 类 号
Ｍ ｏ ａ ｄ ｌＡｎａ ｙ ｉ ｎ ｓ ｇ ｌ ｓｓ ａ ｄ Ｄｅ ｉ ｎ Ｏｐｔｍ ｉ ａ ｉ ｎ ｆ ｒ Ｖｉ ｔ ａ ｏ ｏ ｙ ｎ ｆＵ ｐ ｉ ｔＤｅ ｉ ｅ ｉ ｚ ｔｏ ｏ ｒ ｕ ｌＰｒ ｔ ｔ ｐｉ ｇ ｏ ｌｆ ｖ ｃ
维普资讯
第１卷 ８
第 ８期
计算机 辅 助设计 与 图形学 学报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＯＭＰＵＴＥ ＡＩ Ｄ Ｃ Ｒ— ＤＥ ＤＥＳ ＧＮ ＆ Ｃ Ｉ ＯＭ Ｐ ＵＴＥＲ ＧＲ
２０ ０ ６年 ８月
ｏ ｕ ａ ｃ ｎ ａ ｖ ｓｅ ｆａ Ｓ ｇ ｒ ａ ｅ Ｈ ｒ ｅ ｔ ｒ
Ｈｕ Ｙｉ ｇ ｈ ｎ ） Ｌｉ ｈ ｎ ｐ ｎ Ｃｈ ｎ Ｓ ｕ ｕ ’ ｎ ｃｕ １ ａ ｇ ｉｇ ） Ｓ ｅ ｈ ｘ ｎ）
液压技术在整杆式甘蔗联合收获机上的应用与研究
中国农 机化
２０１ １钲
尾 。螺 旋 分 离 、 正 装 置 对 甘 蔗 进 行 分 行 ， 倒 伏 甘 扶 对 蔗 的进 行 扶 正 。 分 离 、 正 装 置 中 间 有 推 蔗滚 筒 可 在 扶
叶 ， 可 使 甘 蔗 剥 叶更 彻 底 。剥 叶 甘 蔗 在 输 出滚 筒 这
ｌ ２ ３ ４ ５ ６
的 带 动 下 ， 输 出 通 道 的 短 时 间 内 通 过 ， 叶 分 离 在 蔗
装 置 去 除 剥 下 的蔗 叶 ， 低 甘 蔗 的 含 杂 率 最 后 堆 降
和 甘 蔗 种 植 模 式 的影 响 ，切 断 式 甘 蔗 联 合 收 获 机 的
应 用 主要 是 在 大 型 农 场 和 片 区 种 植 区 内采 用 ，且 需
料 蔗 收 购 价 ２ ０元 ／ 计 ） ７ ｔ ，而 且 砍 蔗 费 用 逐 年 上 涨
ｆ０ ４ ２ ０ ２ ０ ～ ０ ５年 榨 季 广 西 原 料 蔗 砍 收 价 格 为 ３ ～ ０ ０ ４ 元 ／ ， 获 费 用 多 造 成 生 产 成 本 过 高 ， 蔗 效 益 下 ｔ 收 ） 种
中图 分 类 号 ：２ ５ ＋ ￥２． ３ ５
文献标识码 ： Ａ
ｄ ｉ１ ． ６ ／ｉ ｎ１０ － ２ ５２ １ ． ．２ ｏ：０３ ９ ．ｓ．０ ６ ７ ０ ． １ ４０ ０ ９ ｊｓ ０ ０
王明友， 肖宏 儒 ， 显 旺 ， 锦 国 ， 彬 ． 压 技 术 在 整 杆 式 甘 蔗 联 合 收获 机 上 的 应 用 与 研 究 ［． 国农 机 化 ， ０ １ （）８ ～ 李 王 张 液 Ｊ 中 ］ ２ １ ，４： ３
分动箱应力变形,模态十阶ansys有限元分析
综合分析题工作原理：甘蔗收割机的三大动力系统(砍蔗剥叶系统、换向输送系统、行走系统)均使用液压传动，而分动箱作为发动机和各执行系统的动力传递的桥梁，其作用主要是将发动机的动力合理地分配到各个执行机构，以满足工作需求，是甘蔗联合收割机的核心工作部件，其工作性能的优劣是影响甘蔗联合收割机整机的关键因素。
甘蔗联合收割机的动力分配箱主要由后箱体、前盖板、齿轮、轴和轴承等部件构成，（如图所示）它主要是完成切割、剥叶、输送、行走等功能所需动力的分配工作。
求：1.运用有限元分析方法，对箱体进行仿真分析，了解并得到分动箱主要部件的应力分布和变形情况；2.对分动箱进行模态分析，获取箱体的前十阶固有频率和固有振型；（1）分动箱简化几何模型如图具体尺寸：2分动箱的材料属性kg/m）泊松比屈服强度MPa 材料弹性模量（Pa）密度（3Q23511108.7⨯3.02352.0⨯3103载荷和边界条件箱体和前盖板上各轴承座受力情况如下表轴承座位置载荷（N）方向前盖板轴承（中）2100垂直向下180度范围内中心泵轴承座后箱体轴承（中）1800的面载荷前盖板轴承（下）2500垂直向上180度范围内砍蔗剥叶泵轴承座后箱体轴承（下）1900的面载荷前盖板轴承（左）330垂直向下180度范围内转向扶分蔗泵轴承座后箱体轴承（左）260的面载荷前盖板轴承（右）490垂直向下180度范围内行走泵轴承座后箱体轴承（右）390的面载荷分动箱通过箱体后面的12个螺栓孔固结于发动机上。
1.模型建立2.导入模型至ansys3.定义材料参数4.网格化大小设置10mm5.载荷与约束的设定6.求解应力大小与位移变形二.对分动箱进行模态分析，获取箱体的前十阶固有频率和固有振型；1.与一同理导入模态分析模块2.选定材料3.添加固定约束4.设定10阶模态5.求解得到X方向位移变形云图及振幅大小。
小型甘蔗收获机剥叶断尾机构改进与试验研究
小型甘蔗收获机剥叶断尾机构改进与试验研究赖㊀晓ꎬ杨㊀鹏ꎬ王伟权ꎬ杨㊀峰ꎬ张泽强ꎬ庞月生(广西大学机械工程学院ꎬ南宁㊀５３０００４)摘㊀要: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ꎬ继而通过原理分析做出增加耙叶辊的设计改进ꎬ并通过样机试验来验证设计ꎮ结果表明:增加耙叶辊后的机构断尾率提高到８２.９６％ꎬ达到了目标水平ꎬ改进的设计对断尾功能的改善是有效的ꎮ获得最优的甘蔗断尾率指标为:耙叶辊转速为７００ｒ/ｍｉｎꎬ剥叶辊转速为１０００ｒ/ｍｉｎꎬ耙叶辊与甘蔗交错作用深度的最佳水平为６０ｍｍꎬ剥叶辊与甘蔗交错作用深度为４０ｍｍꎮ关键词:甘蔗收获机ꎻ剥叶断尾ꎻ耙叶辊ꎻ耙叶齿中图分类号:Ｓ２２５.５＋３㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ文章编号:１００３－１８８Ｘ(２０２０)１２－０１６６－０５０㊀引言小型甘蔗收获机的研发对提高我国食糖的国际竞争力具有重要意义[１－３]ꎮ小型甘蔗收获机的剥净率是考量收获机性能优劣的重要指标ꎬ而蔗尾部位的叶片较多且与蔗杆生长连接紧密ꎬ如不断除蔗尾则难以提高剥净率ꎮ国内外许多专家学者对此展开了研究:麻芳兰等设计了三角形剥叶轮布局的剥叶机构ꎻ牟向伟等设计了带弹性齿的剥叶滚筒ꎻ刘芳建探索了逆向剥叶的方式ꎻ谢卢鑫等则通过试验研究了带碎叶轮的剥叶断尾系统[４－７]ꎮ这些研究有力地推动了小型甘蔗收获机的剥叶断尾功能改善ꎬ但目前其剥叶断尾机构的断尾率仍需提高ꎮ１㊀剥叶断尾机构的结构与存在的问题１.１㊀剥叶断尾机构的基本结构小型甘蔗联合收割机较成熟的剥叶断尾机构主要包括１对周布橡胶圆柱的输入辊㊁１对均布高分子剥叶刷的剥叶辊和１对同样周布橡胶圆柱的输出辊ꎬ均呈上下对称分布ꎬ上下剥叶辊的剥叶刷与甘蔗有一定的交错深度ꎬ如图１所示ꎮ１.２㊀剥叶断尾机构存在的问题目前ꎬ小型整秆式甘蔗收获机剥叶断尾机构对甘收稿日期:２０１９－０６－１７基金项目:国家自然科学基金项目(５１４６５００６)ꎻ广西自然科学基金项目(２０１６ＧＸＮＳＦＢＡ３８０２４３)ꎻ广西大学生创新计划项目(２０１８１０５９３１２７)ꎻ广西制造系统与先进制造技术重点试验室项目(桂科能０７１０９００８＿０２１＿Ｋ)作者简介:赖㊀晓(１９７９－)ꎬ女ꎬ广西北流人ꎬ讲师ꎬ硕士生导师ꎬ(Ｅ－ｍａｉｌ)ｄａｗｎｌｘ１９７９＠１２６.ｃｏｍꎮ蔗中部蔗叶的剥净率低于２％ꎬ伤蔗率低于１０％ꎬ但蔗尾部分的剥叶效果不甚理想ꎬ没有达到至少８０％断尾率的功能要求[８－１０]ꎮ对剥叶后的甘蔗进行观察可以看到:成熟的甘蔗蔗尾常有５~６片蔗叶层层紧密包裹ꎬ剥叶断尾机构难以把蔗尾打断ꎬ且蔗尾即使断掉也无法与蔗秆分离ꎮ剥叶断尾机构剥叶后的甘蔗如图２所示ꎮ１.输入辊㊀２.剥叶辊㊀３.输出辊图１㊀甘蔗收割机剥叶断尾机构Ｆｉｇ.１㊀Ｌｅａｆ－ｃｌｅａｎｉｎｇａｎｄｔａｉｌ－ｂｒｅａｋｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍ图２㊀剥叶断尾机构剥叶后的甘蔗Ｆｉｇ.２㊀Ｓｕｇａｒｃａｎｅａｆｔｅｒｃｌｅａｎｉｎｇｌｅａｖｅｓ２㊀剥叶断尾机构的工作机理分析甘蔗收获机剥叶断尾机构的工作机理如图３所示ꎮ图３㊀剥叶断尾机构工作机理简图Ｆｉｇ.３㊀Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｗｏｒｋｉｎｇｔｈｅｏｒｙｓｋｅｔｃｈ甘蔗收获机剥叶断尾机构主要通过剥叶辊上的剥叶刷高速旋转产生的离心力Ｆ对甘蔗茎秆进行打击和刮擦ꎬ从而剥落蔗叶ꎮ其中ꎬ甘蔗尾梢部是甘蔗中最为脆弱的部分(俗称 鸡蛋黄 )ꎬ用较小的打击力便可以将其折断ꎮ在剥叶过程中ꎬ针对甘蔗茎秆中部与尾梢部的弹性模量和硬度之间的差异ꎬ在输入辊和输出辊夹持力Ｎ１㊁Ｎ２和剥叶刷的打击力Ｆ作用下ꎬ甘蔗的茎秆受到按一定频率持续不断的打击ꎻ当打击力落在甘蔗最脆弱的尾稍时ꎬ蔗尾折断ꎬ从而达到断尾的目的根据材料力学ꎬ在剥叶刷的打击下甘蔗受到的最大弯曲正应力为σｍａｘ＝ＭＷｚ(１)式中㊀Ｍ 蔗茎截面的弯矩(Ｎ ｍ)ꎻ㊀ＷＺ 蔗茎的抗弯截面系数(ｍｍ)３ꎮ蔗茎截面近似圆形ꎬ在没有蔗叶包裹时其抗弯截面系数为Ｗｚ＝πｄ３３２(２)其中ꎬｄ为甘蔗尾茎打断处直径(ｍ)ꎮ如果尾部茎秆包裹着５~６片蔗叶ꎬ则其抗弯截面系数增大为Ｗｚ＝π(ｄ＋２Ｔ)３３２(３)其中ꎬＴ为甘蔗尾茎打断处包裹叶片厚度(ｍｍ)ꎮ甘蔗尾稍处的直径一般为１２~１３ｍｍꎬ包裹上５~６片叶子后厚度增加约０.５ｍｍꎬ将数值代入式(２)和式(３)ꎬ可得无蔗叶状态下蔗茎抗弯截面系数为１６９.６５ｍｍ３ꎬ而包裹叶片的蔗茎抗弯截面系数增大到２１５.６９ｍｍ３ꎬ从而显著降低了蔗尾所受的弯曲正应力ꎮ此外ꎬ蔗叶柔韧的纤维组织还起到了一定的减震缓冲作用ꎬ使得蔗尾更不易被剥叶断尾机构打断ꎮ所以ꎬ要提高甘蔗收获机剥叶断尾的效果ꎬ必须要先将甘蔗尾稍的蔗叶耙开ꎬ但没必要把尾稍蔗叶粉碎ꎮ其原因是当它被输入辊夹持经受剥叶辊打击时可以起到一定的对蔗尾的拉扯作用ꎬ更有利于断尾ꎮ３ 甘蔗收获机剥叶断尾机构的改进设计根据前述 耙叶 剥叶 断尾 的设计理念ꎬ要更好地实现断尾功能ꎬ宜在剥叶辊前增设１对耙叶辊以实现撕开尾部蔗叶的目的ꎮ耙叶辊的设计类似于剥叶辊ꎬ在旋转的辊筒外圆周上布置相应的橡胶功能元件ꎬ而耙齿的结构对耙开蔗叶的功能实现具有关键作用ꎬ因此耙叶齿的设计尤为重要ꎮ根据蔗尾叶片多层紧密包裹缠绕的形态ꎬ耙叶齿的设计采用了钩齿状橡胶楔形齿ꎬ耙齿顶如钩状端凸起ꎬ耙叶齿两侧面有类似搓衣板的凸起筋条ꎬ如图４所示ꎮ设计思路是:耙叶辊高速运转时ꎬ耙齿顶端的钩状凸起在冲击力作用下便能强劲地从紧密包裹缠绕的蔗叶中钩进去ꎬ然后齿侧的凸起筋条对蔗叶进行层层刮擦㊁撕扯ꎬ从而把蔗叶一层一层耙开ꎮ将４组耙叶齿均布安装到耙叶辊上ꎬ每组１１个齿ꎬ安装好的耙叶辊如图５所示ꎮ图４㊀耙叶齿模型图Ｆｉｇ.４㊀Ｌｅａｆ－ｒａｋｉｎｇｔｅｅｔｈｍｏｄｅｌ图５㊀耙叶辊模型图Ｆｉｇ.５㊀Ｌｅａｆ－ｒａｋｉｎｇｒｏｌｌｅｒｍｏｄｅｌ４㊀样机试验分析４.１㊀试验材料试验用甘蔗为新鲜带完整蔗尾的粤糖２０号ꎬ蔗秆直径平均在１７~２３ｍｍ之间ꎬ无明显损伤ꎮ４.２㊀试验方法通过Ｌ２７(３１３)正交试验方法ꎬ以甘蔗在蔗尾部位打断的数量比即断尾率作为指标ꎮ断尾率至少达到８０％以上为达标ꎬ断尾率越高越好ꎮ试验因素水平如表１所示ꎮ表１㊀断尾试验设计表Ｔａｂｌｅ１㊀Ｔｈｅｔａｉｌ－ｂｒｅａｋｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｄｅｓｉｇｎ水平耙叶辊转速Ｍ/ｒ ｍｉｎ－１剥叶辊转速Ｎ/ｒ ｍｉｎ－１剥叶辊与甘蔗交错作用深度Ｓ/ｍｍ耙叶辊与甘蔗交错作用深度Ｔ/ｍｍ１６００８００２０４０２７００９００３０５０３８００１０００４０６０４.３㊀试验样机与仪器试验在广西大学机械学院甘蔗收获机实验室进行ꎮ根据试验需求ꎬ课题组自行设计制造了如图６所示的小型甘蔗收获机剥叶断尾机构台架ꎮ台架主要由安装支架㊁１对夹持输入辊㊁３个剥叶断尾辊㊁１对夹持输出辊及动力传动部件等组成ꎮ输入辊㊁输出辊和剥叶辊分别由３个２５Ｗ电机驱动ꎬ各自以１台型号ＭＦ－７.５Ｋ－３８０数字变频器单独进行变速ꎮ图６㊀断尾试验样机Ｆｉｇ.６㊀Ｌｅａｆ－ｃｌｅａｎｉｎｇａｎｄｔａｉｌ－ｂｒｅａｋｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｐｏｒｏｔｙｐｅ４.４㊀试验结果正交试验结果如下表２所示ꎮ２７次试验平均断尾率为８２.９６％ꎬ达到了断尾目标要求ꎬ断尾的情况如图７所示ꎮ图７㊀打断的蔗尾Ｆｉｇ.７㊀Ｓｕｇａｒｃａｎｅｔａｉｌｓｂｒｏｋｅｎｏｆｆ表２㊀正交试验表Ｔａｂｌｅ２㊀Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｔａｂｌｅ序号ＭＮＭˑＮＭˑＮＳＭˑＳＭˑＳＴＭˑＴＭˑＴ含杂率/％断尾率１１１１１１１１１１１１１１２.２０８０.５０２１１１１２２２２２２２２２０.３８８１.００３１１１１３３３３３３３３３０.８９７１.００４１２２２１１１２２２３３３０.２３００.８０５１２２２２２２３３３１１１０.９９３０.７０６１２２２３３３１１１２２２２.５８７０.５０７１３３３１１１３３３２２２３.０２６０.８０８１３３３２２２１１１３３３４.２７１０.６０９１３３３３３３２２２１１１２.２１８０.９０续表２序号ＭＮＭˑＮＭˑＮＳＭˑＳＭˑＳＴＭˑＴＭˑＴ含杂率/％断尾率１０２１２３１２３１２３１２３３.３０８０.７０１１２１２３２３１２３１２３１２.２１８０.９０１２２１２３３１２３１２３１２１.４６９１.００１３２２３１１２３２３１３１２０.４７５１.００１４２２３１２３１３１２１２３２.２２２１.００１５２２３１３１２１２３２３１１.０８９１.００１６２３１２１２３３１２２３１０.８０１１.００１７２３１２２３１１２３３１２１.２２４０.９０１８２３１２３１２２３１１２３１.１０４１.００１９３１３２１３２１３２１３２５.０９８０.４０２０３１３２２１３２１３２１３０.４３００.８０２１３１３２３２１３２１３２１１.０４４０.９０２２３２１３１３２２１３３２１１.８８１０.５０２３３２１３２１３３２１１３２０.３７２０.９０２４３２１３３２１１３２２１３５.３２１０.７０２５３３２１１３２３２１２１３１.５０３１.００２６３３２１２１３１３２３２１１.８６４０.９０２７３３２１３２１２１３１３２０.２２２１.００４.４ 结果分析根据正交试验结果对４个影响因素进行极差分析ꎬ结果如图８所示ꎮ图８㊀各因素断尾率极差图Ｆｉｇ.８㊀Ｒａｇｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｂｒｅａｋｉｎｇｔａｉｌ以断尾率为试验指标的方差分析表如表３所示ꎮ表３㊀方差分析表Ｔａｂｌｅ３㊀Ａｎｏｖａｔａｂｌｅ因素偏差平方和自由度Ｆ比Ｓｉｇ.α＝０.０５显著性Ｍ０.１８３２１６.４６７０.００４∗续表３因素偏差平方和自由度Ｆ比Ｓｉｇ.α＝０.０５显著性Ｎ０.０６７２６.０６７０.０３６∗Ｓ０.１０３２９.２６７０.０１５∗Ｔ０.２７６２２４.８６７０.００１∗ＭˑＮ０.１４６４６.５６７０.０２２∗ＭˑＳ０.０３７４１.６６７０.２７４ＭˑＴ０.０９０４４.０６７０.０６２∗误差０.０３３６０.００６㊀㊀结合试验结果与方差分析表ꎬ综合分析可以得出如下结论:１)在α＝０.０５显著性水平下ꎬ对断尾率指标有显著影响的因素有:耙叶辊转速㊁剥叶辊转速㊁剥叶辊与甘蔗交错作用深度㊁耙叶辊与甘蔗交错作用深度ꎬ以及耙叶辊转速与剥叶辊转速的交互作用和耙叶辊转速与耙叶辊跟甘蔗交错作用深度的交互作用ꎬ而剥叶辊与甘蔗交错作用深度与耙叶辊转速的交互作用对断尾的影响不明显ꎮ２)对２７次试验的断尾率进行综合平均ꎬ可得改进后剥叶断尾机构的断尾率平均值为８２.９６％ꎮ这表明ꎬ改进后的机构断尾功能得到明显提高ꎬ断尾目标已达到预期断尾率８０％以上的要求ꎮ３)耙叶辊转速㊁耙叶辊与甘蔗交错作用深度ꎬ以及耙叶辊转速与剥叶辊转速的交互作用㊁耙叶辊转速与耙叶辊跟甘蔗交错作用深度的交互作用是显著影响断尾率的因素ꎬ表明设计带钩状耙叶齿的耙叶辊对尾部蔗叶进行耙开ꎬ对提高断尾功能确实具有关键性作用ꎮ４)平均含杂率１.７８１％ꎬ仍然保持低于２％的低含杂率ꎬ完全满足含杂率的要求ꎮ５)综合分析表明ꎬ在以断尾率为指标情况下的较优组合为Ｍ２Ｎ３Ｓ３Ｔ３ꎮ５㊀结论１)剥叶断尾机构改进后的断尾率综合水平为８２.９６％ꎮ台架正交试验显示对断尾率影响显著的因素有:耙叶辊转速㊁剥叶辊转速㊁剥叶辊与甘蔗交错作用深度㊁耙叶辊与甘蔗交错作用深度ꎬ以及耙叶辊转速与剥叶辊转速的交互作用㊁耙叶辊转速与耙叶辊跟甘蔗交错作用深度的交互作用ꎮ这说明ꎬ新设计的剥叶断尾机构提高了断尾功能ꎬ使得断尾率达到预期８０％以上的要求ꎮ２)甘蔗收获机剥叶断尾机构的耙叶辊转速和耙叶刷与甘蔗间交错深度对甘蔗断尾率有显著影响ꎬ说明耙叶辊的设计对蔗尾蔗叶先进行耙开以协助断尾ꎬ对改善断尾功能是有关键作用的ꎮ３)为了得到最好的剥叶断尾效果ꎬ各个因素水平设置为:耙叶辊转速７００ｒ/ｍｉｎꎬ剥叶辊转速１０００ｒ/ｍｉｎꎬ剥叶辊与甘蔗交错作用深度是４０ｍｍꎬ耙叶辊与甘蔗交错作用深度的最佳水平为６０ｍｍꎮ参考文献:[１]㊀刘晓雪ꎬ段萱. 十三五 以来国内外食糖市场形势分析与未来展望[Ｊ].农业展望ꎬ２０１８(９):８－１６. [２]㊀柏章才ꎬ张文彬ꎬ卢秉福.中国制糖产业转型升级主要影响因素分析[Ｊ].中国糖料ꎬ２０１８(５):６２－６５. [３]㊀ＣＰＮｏｒｒｉｓꎬＲＪＤａｖｉｓꎬＤＪＱｕｉｃｋꎬｅｔａｌ.Ａｎａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅａｐ￣ｐｒｏａｃｈｔｏｃａｎｅｈａｒｖｅｓｔｅｒｄｅｓｉｇｎ:ａｎｉｎｉｔｉａｌｒｅｖｉｅｗｏｆｔｈｅＭａｓｓＦｅｒｇｕｓｏｎ４０５[Ｊ].Ｐｒｏｃ.Ａｕｓｔ.Ｓｏｃ.ＳｕｇａｒＣａｎｅＴｅｃｈｎｏｌꎬ１９９８(２):１０－１６.[４]㊀麻芳兰ꎬ蒋红梅ꎬ李尚平ꎬ等.整秆式甘蔗收获机剥叶断尾机构设计与试验ꎬ[Ｊ].农业机械学报ꎬ２０１２ꎬ４３(６):７３－７８.[５]㊀吴剑锋.整秆式甘蔗收割机断尾机构的虚拟仿真分析与设计[Ｄ].杭州:浙江大学ꎬ２０１４.[６]㊀罗菊川ꎬ区颖刚ꎬ刘庆庭.甘蔗断尾现状及断尾机构分析[Ｊ].江苏农业科学ꎬ２０１６ꎬ４４(６):４１２－４１５. [７]㊀刘芳建ꎬ狄明利ꎬ米义ꎬ等.各级转速受控式甘蔗剥叶装置的设计与试验[Ｊ].农机化研究ꎬ２０１４ꎬ３６(１１):１６８－１７. [８]㊀ＳｔｕａｒｔＧꎬＭＣｃａｒＴｈｙ.Ｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｏｆｓｅｎｓｏｒｙｃｏｎｔｒｏｌｆｏｒｓｕｇａｒｃａｎｅｈａｒｖｅｓｔｅｒｓ[Ｄ].ＳｏｕｔｈｅｒｎＱｕｅｅｎｓｌａｎｄ:ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｏｕｔｈｅｒｎＱｕｅｅｎｓｌａｎｄꎬ２００３.[９]㊀李婉ꎬ李尚平ꎬ刘东美.小型整秆甘蔗收获机械喂入机构仿真分析与试验研究[Ｊ].农机化研究ꎬ２０１０ꎬ３２(７):１５２－１５５.[１０]㊀沈中华ꎬ李尚平ꎬ麻芳兰ꎬ等.基于ＦＬＥＸＳＩＭ和ＡＤＡＭＳ的小型甘蔗收获机喂入能力的仿真及试验[Ｊ].农业机械学报ꎬ２０１４ꎬ４１(９):９０－９４.ＩｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔａｎｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｎｔｈｅＬｅａｆ－ｃｌｅａｎｉｎｇａｎｄＴａｉｌ－ｂｒｅａｋｉｎｇＭｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅＳｍａｌｌＴｙｐｅＳｕｇａｒｃａｎｅＨａｒｖｅｓｔｅｒＬａｉＸｉａｏꎬＹａｎｇＰｅｎｇꎬＷａｎｇＷｅｉｑｕａｎꎬＹａｎｇＦｅｎｇꎬＺｈａｎｇＺｅｑｉａｎｇꎬＰａｎｇＹｕｅｓｈｅｎｇ(ＧｕａｎｇｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＮａｎｎｉｎｇ５３０００４ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｔｈｅｌｅａｆ－ｃｌｅａｎｉｎｇａｎｄｔａｉｌ－ｂｒｅａｋｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅｓｍａｌｌｔｙｐｅｓｕｇａｒｃａｎｅｈａｒｖｅｓｔｅｒꎬｔｈｉｓｐａｐｅｒｆｉｒｓｔａｎａｌｙｓｉｓｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｅｘｉｓｔｉｎｇｉｎｃｕｒｒｅｎｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｉｎｔｈｅｏｒｙꎬｔｈｅｎｂｒｉｎｇｏｕｔｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄｄｅｓｉｇｎ－ｒａｋｉｎｇｒｏｌｌｅｒｓａｃｃｏｒｄｉｎｇｌｙꎬａｎｄｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｐｒｏｔｏｔｙｐｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｔｏｖａｌｉｄａｔｅｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｔｌａｓｔ.Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄｄｅｓｉｇｎｉｓｖａｌｕａｂｌｅａｓｔｈｅｔａｉｌ－ｂｒｅａｋｉｎｇｒａｔｅｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄｔｏ８３.７％ｗｉｔｈｒａｋｉｎｇｒｏｌｌｅｒｓ.Ｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｂｅｓｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅꎬｔｈｅｒｏｌｌｉｎｇｓｐｅｅｄｏｆｔｈｅｒａｋｉｎｇｒｏｌｌｅｒｓｉｓ７００ｒ/ｍｉｎꎬｔｈｅｒｏｌｌｉｎｇｓｐｅｅｄｏｆｔｈｅｌｅａｆ－ｃｌｅａｎｉｎｇｒｏｌｌｅｒｓｉｓ９００ｒ/ｍｉｎꎬｔｈｅｄｅｐｔｈｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｒａｋｅｂｌａｄｅｒｏｌｌｅｒａｎｄｔｈｅｓｕｇａｒｃａｎｅｉｓ４０ｍｍꎬａｎｄｔｈｅｄｅｐｔｈｏｆｔｈｅｉｎ￣ｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｔｒｉｐｐｉｎｇｒｏｌｌｅｒａｎｄｔｈｅｓｕｇａｒｃａｎｅｉｓａｌｓｏ４０ｍｍ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｓｕｇａｒｃａｎｅｈａｒｖｅｓｔｅｒꎻｌｅａｆ－ｃｌｅａｎｉｎｇａｎｄｔａｉｌ－ｂｒｅａｋｉｎｇꎻｒａｋｉｎｇｒｏｌｌｅｒｓꎻｒａｋｉｎｇｔｅｅｔｈ２０２０年１２月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀农机化研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第１２期。
丘陵坡地甘蔗机械化收获技术规程
丘陵坡地甘蔗机械化收获技术规程一、引言甘蔗是一种重要的经济作物，在全球范围内都有着广泛的种植。
由于甘蔗的种植地点多为丘陵坡地，传统的人工收获方式不仅效率低下，而且存在着劳动强度大、劳动条件差等问题。
因此，开发适合丘陵坡地甘蔗的机械化收获技术，对于提高生产效率、减轻劳动强度具有重要意义。
二、机械化收获技术原理1.机械化收获技术设计原则（1）适应丘陵坡地的地形特点，保证操作稳定和安全。
（2）减小对土壤的影响，减少对生态环境的破坏。
（3）提高工作效率，减轻劳动强度，减少人力资源的浪费。
（4）结合甘蔗生长的特点，尽量减少对植株的伤害。
2.机械化收获技术的工作原理机械化收获技术主要包括甘蔗丛收割机和甘蔗切割机。
甘蔗丛收割机通过刀架和链条进行甘蔗的切割和提升，将切割后的甘蔗送到收集装置中。
甘蔗切割机则是利用刀片对甘蔗进行精确的切割，保证甘蔗的完整性和质量。
三、机械化收获技术操作规程1.确认收获时间根据甘蔗生长的时间和生长状况，确定最佳的收获时间。
通常来说，甘蔗在生长到成熟期后，应当立即进行收获，避免过度生长导致的品质下降。
2.预先准备工作在进行机械化收获之前，需要对收获设备进行检查和维护。
包括检查机械设备的零部件是否齐全，机油是否充足，链条是否松动等。
同时，需要对收获场地进行清理，清除障碍物和杂草。
3.收获操作（1）调整收获机械设备使用者应根据地形特点和甘蔗生长情况，适当调整收获机械设备的高度和速度，确保其能够平稳运行。
（2）操作注意事项在操作过程中，要根据设备运行状态进行及时调整，保持操作平稳。
同时要注意安全，避免发生意外伤害。
（3）质量检查在甘蔗收获完毕后，要对收获的甘蔗进行质量检查，确保没有出现过多的受损或质量下降的情况。
四、机械化收获技术的优势1.提高生产效率机械化收获技术能够大幅度提高甘蔗的收获效率，节约时间和人力成本。
2.减轻劳动强度相比传统的人工收获方式，机械化收获技术能够减轻工人的劳动强度，提高工作条件。
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甘蔗收割机设计
甘蔗收获机械技术一直是限制我国甘蔗生产全程机械化的关键技术。切割器是
甘蔗收获机的关键部件，其性能优劣直接关系到收获效率和甘蔗破头率，影响甘蔗
第2年的生长。因此，切割装置一直是甘蔗收割机设计的核心部件。
近几年来，国内不少高校教师和学生针对甘蔗收割机切割器的切割质量进行不
同方面的研究，尤其是广西大学的专家及一些资深人士，主要研究田间地面不平引
起的频率与振幅等振动原因，以及切割器的结构参数和运动参数对切割性能的影响。
国外（如泰国、澳大利亚、日本等甘蔗主要产区）也对甘蔗收割机的切割装置
的机理进行深度研究，主要针对刀片的切割角度、刀盘倾角、刀盘转速对切割器的
影响及刀片的不同形状（月牙形、梯形和矩形等）对切割质量的影响等方面。但是
目前这些切割装置还存在着许多问题，如性能、制造成本和切割质量等因素亟待进
一步探索研究。
1 工作原理
甘蔗收割机在收割过程中，首先用螺旋杆扶蔗器扶正由于受天气影响倒伏的甘
蔗；然后，利用双圆盘上的刀片进行切割；接着，利用旋转轴旋转将砍下来的甘蔗
输送到通道装置，切割后的甘蔗在通道工作区域进行拨叶和分叶，最后将甘蔗输送
出去进行集堆并整理。
2 切割装置的模型
2.1.1 模型设计
本文设计的甘蔗收割机切割装置主要由齿轮箱、左切割组件和右切割组件等3
部分组成。切割组件包括圆形刀盘、旋转支撑轴和刀片。刀盘安装在旋转轴的最下
端，6把刀片均匀安装在刀盘的圆周周围且在刀盘的底面，切割器刀片刀刃的一边
伸出到刀盘以外，以螺钉的形式固定；齿轮箱内安装有相互联系的齿轮组传动且与
旋转轴套的顶端连接，为了避免切割过程中的刀具碰刀和撞刀等问题，双圆盘上的
刀片设计成交错设置。本次甘蔗收割机的设计主要是针对甘蔗收割过程中切割损坏、
喂入及输送甘蔗的能力进行了考虑，有效防止了甘蔗的堵塞和损伤。
2.1.2 工作原理
甘蔗收割机在收割过程中，首先用螺旋杆扶蔗器扶正由于受天气影响倒伏的甘
蔗；然后，利用双圆盘上的刀片进行切割；接着，利用旋转轴旋转将砍下来的甘蔗
输送到通道装置，切割后的甘蔗在通道工作区域进行拨叶和分叶，最后将甘蔗输送
出去进行集堆并整理。
2.2 主要零件及参数
2.2.1 刀盘参数
以往切割装置的刀盘有单圆盘和双圆盘。为了使甘蔗更好地被切割，本切割器
设计采用双圆盘刀盘。通过旋转支撑轴同心连接一起，刀片均匀安装在刀盘底部，
刀刃突出在刀盘之外80mm左右。其实际参数如下：
两个刀盘的中心距/mm：504
刀盘直径/mm：500
刀盘倾角r/(°）：15（机器工作时可调）
2.2.2 刀片
刀片是切割器的主要部件，需要满足3个条件，即坚韧耐磨、锋利和形状合理。
目前使用的刀片形状有矩形刀片、梯形刀片和月牙形刀片。根据相关文献研究表明，
矩形刀片在切割甘蔗时是刀刃以砍切方式切断甘蔗的，其砍切力最大。切割型式如
图1所示。
图1 刀片砍蔗的受力分析
由受力分析可知，矩形刀片切割甘蔗时的作用力垂直过甘蔗中心，在刀刃上没
有分力，是砍切式切断甘蔗，从而可设计出矩形刀片参数为：
刀片厚度/m：5
刀片刃角/（°）：17.65
刀片长度/mm：170
刀盘上刀片数量/个：6（均匀安装在刀盘底部）
2.2.3 旋转轴
作为甘蔗收割机切割装置的支撑部件是不可缺少的，因此刀盘旋转轴的设计尤
其关键。为了简化设计，旋转轴采用阶梯轴的结构，目的是很好地与轴承和齿轮（旋
转轴还增添了一个主链轮）配合，以达到切割过程中切割器运动最佳的工作状态。