丘陵山地悬挂折叠式割草压扁机设计与试验

【目的】苜蓿是一种全球性栽培、适应性广泛、营养价值高、适口性优良的作物,被誉为“牧草之王”,是重要的饲草作物之一。压扁调制是提高苜蓿收获品质必不可少的环节,通过对苜蓿进行破节、裂皮、压扁、折弯等处理,实现其茎秆与叶片同时干燥,减少因叶片过干而造成的脱落损失,提高饲草质量。然而,现有大中型割草压扁机很难适应丘陵山地种植苜蓿的收获作业,小型割草压扁机存在压扁率低、损失率高等问题。为解决丘陵山地苜蓿机械化收获难度大、压扁率和损失率难以控制等问题,设计满足苜蓿切割、压扁调制、抛撒铺放等一体化作业的丘陵山地悬挂折叠式割草压扁机。【方法】对旋转切割装置、预紧力可调式压扁装置、液压起落折叠机构和安全装置等关键部件设计并确定工作参数。确定刀盘转速并分析了割刀作业效果,验证该刀盘转速作业下无漏割,且切割器的重合距离满足设计要求;确定折弯刀的结构参数且利用Ansys/Ls-dyna软件验证其切割效果优于直刀和扭转刀;确定调制辊转速和作业弹簧的尺寸及参数,并对压扁调制过程进行分析;根据田间收获作业状态需求和受力特性计算分析,选用压力10 MPa、Ф60/30-500液压油缸;计算确定安全拉杆脱钩力,以保证作业机遇障时能够启动安全装置,减小对切割装置的损伤。采用Box-Behnken试验设计原理,选择作业机前进速度、调制辊间隙和调制辊转速为试验因素,压扁率和损失率为试验指标,建立回归模型,并进行参数优化与验证。【结果】作业机能够完成苜蓿切割、压扁调制和抛撒铺放作业,最佳工作参数组合为:前进速度2.89 m/s、调制辊间隙3.05 mm、调制辊转速700.5 r/min。【结论】当工作参数为前进速度2.9 m/s、调制辊间隙3.1 mm、调制辊转速700 r/min时,苜蓿压扁率、损失率分别为95%、2.83%,作业机性能稳定可靠,满足评价指标。