双液压马达驱动的甘蔗根切器刀盘转速同步控制方法

为简化双刀盘甘蔗根切器的传动链,提高传动系统对时变载荷的适应性,该研究提出用双液压马达直接驱动双刀盘,并将电液比例负载敏感技术应用于根切器的传动方案,通过建模仿真和试验探究双刀盘同步精度的控制方法。建立根切器电液比例阀控马达闭环速度控制系统的传递函数,分析得到该系统的稳定裕度仅为16.5°,因此需要采用合适的控制算法提高系统的稳定性和控制精度。基于AMESim-MATLAB联合仿真,研究采用主从控制策略,主马达为PID控制,从马达分别采用PID、自适应模糊PID和滑模变结构控制算法时系统的稳定性和刀盘转速的控制精度。仿真结果为:不同控制算法下马达开启过程转速的动态调整时间分别为5.5、3.0、2.7 s,稳态阶段两个液压马达的速度差分别为20、8、5 r/min;最后搭建试验台,以实测载荷谱为负载输入,进行主从马达转速同步控制试验,得到PID、自适应模糊PID和滑模变结构控制系统启动阶段转速的动态调整时间分别为6.3、4.6、3.7 s,稳态阶段主从马达的转速差分别为47、23、13 r/min;仿真与试验结果均表明,基于滑模变结构算法的刀盘转速同步控制系统的各项指标均优于PID和自适应模糊PID控制。研究结果可为甘蔗收割机根切器传动与控制系统的优化设计提供理论参考。

甘蔗收割机单圆盘根切器虚拟样机研究

为了研究收割机单圆盘根切器运动、几何参数对甘蔗切割质量、收获损失的影响,使用ObjectARX在AutoCAD平台上建立根切器虚拟样机,对其工作过程进行了研究。研究表明:切割过程中存在多刀切割和重复切割甘蔗现象,该现象通过高速摄影试验得到了验证。给出了甘蔗受到多刀切割和重复切割刀数的计算公式,出现多于两刀切割的现象主要是由于刀盘转速、收获机前进速度和刀片数之间的匹配问题,是可以避免的。刀片安装角度影响刀片切入甘蔗所经历的路程,并且相当于改变了实际切入甘蔗的刀片厚度。甘蔗和根切器的相对位置影响根茬与刀片之间的作用力。

滑剪组合式甘蔗根切装置的设计与试验

针对甘蔗切割过程中存在的宿根破头率高的问题,该研究通过分析甘蔗茎秆与刀具之间的相互作用关系,设计了一种基于“滑切+剪切”相组合的甘蔗根切装置,旨在提高根切作业质量。首先,通过分析传统圆盘式根切器的无支撑切割与滑剪组合式根切器的有支撑切割的作用原理,表明有支撑切割可以有效降低茎秆的弯曲阻力和惯性力,因此一定程度上阻止了茎秆产生较大的变形,有效保证了茎秆的切割质量,而滑切可有效降低切割阻力。并通过建立茎秆的根切受力模型,对根切器关键零部件的参数进行确定,采用等滑切角式刀片曲线进行滑切作业,滑切角和刀片刃口角分别为40°和45°。基于ANSYS/Workbench对根切器进行了静力学分析及模态分析,得到刀具的屈服强度为450~650 MPa,大于刀具所受最大应力102 MPa,最大变形量为4.94×10^(-5)m,满足使用性能要求。切割电机和喂入电机对应的激振频率分别为0~6.667 Hz和0~11.667 Hz,模态分析结果表明两电机的激振频率远小于根切器的一阶固有频率(60.89 Hz),因此不会引起共振现象,能够保障室内试验的顺利进行。搭建了可调刀盘转速、喂入速度及切割倾角的根切试验台,台架单因素试验结果表明当切割倾角、刀盘转速和喂入速度分别在10°~15°、140~220 r/min、1.1~1.7 m/s时,综合评价值较小,切割质量较优。正交试验方差分析结果表明各因素对综合评价值y均有显著影响;正交试验极差分析表明当切割倾角为15°,刀盘转速180r/min,喂入速度为1.4m/s时为最佳试验水平。经试验验证,此时综合评价值为0.256和0.298,切割质量较优。参考DG/T 117-2021甘蔗收获机械试验方法对甘蔗破头率进行检验,剪切合格率高达90.4%,破头率降低至10%以下,滑剪组合式甘蔗根切器作业质量满足行业要求。该研究可为新型甘蔗根切器的设计与研制提供理论参考。

松类育苗苗期二次切根试验初报

通过应用自行研制的人工简易切根器对火炬松芽苗切根移栽苗木苗期二次切根试验表明，切根时间以８月份为宜，切根深度以８ｃｍ为宜。二次切根苗比芽移切根苗苗高下降１７．３％，地径增加４．３％，侧、须根数增加１４３．３％，侧须根长增加８６．４％，根重增加２６．７％。应用二次切根苗木造林比对照苗成活率提高１６．２％，１年生林不当年抽高生长提高１６．２％。应用该种切根器每天可切根０．０６７～０．０８ｈｍ２。