玉米茎秆往复切割力学特性试验与分析.pdf

《玉米茎秆往复切割力学特性试验与分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第27卷第1期160201i年1月农业工程学报TransactionsoftheCSAE、，01．27No．1Jan．2011玉米茎秆往复切割力学特性试验与分析李耀明1，秦同娣睬，陈进2，赵湛1(1．江苏大学现代农业装备与技术省部共建教育部重点实验室，镇江212013；2．江苏大学机械工程学院，镇江212013)摘要：为了研究玉米切割器切割萃秆的切割力与切割功耗，提高切割性能，研制了摆切式萃秆切割试验台。采用悬臂梁称重传感器、高频数据采集卡和LabVIEW软件组成的测试系统进行切割力学性能影响因素试验研究。根据测得的切割力连续变化曲线求得切割功耗，并分析了削切角、

2、切割速度、切割位置、茎秆外皮与节点等因素对切割力及功耗的影响。试验结果表明：峰值切割力和切割功耗随着切割速度的增大和切割位置的增高而逐渐减小，且在削切角为200左右时较小，切割性能较好；峰值切割力和切割功耗在节点处比节间增加56％，外皮所需切割力占63％～83％。该研究为提高切割器的切割性能提供了理论依据。关键词：力学特性，试验，农作物，茎秆，往复式切割doi：10．3969／j．issn．1002—6819．2011．01．026中图分类号：$225．3文献标志码：A文章编号：1002—6819(2011)_o卜0160-05李耀明，秦同娣，陈进，等．玉米茎秆往

3、复切割力学特性试验与分析[J】．农业工程学报，2011，27(1)：160—164．LiYaoming，QinTongdi，ChenJin，eta1．Experimentalstudyandanalysisonmechanicalpropertyofcornstalkreciprocatingcutting【J1．TransactiomoftheCSAE，201l，27(1)：160—164．(inChinesewithEnglishabstract)0引言目前，关于玉米茎秆切割器的研究主要集中在圆盘式试验研究【l{】，涉及到往复式的切割器主要局限于切割图的数值模

4、拟分析【6。7】；而关于农作物茎秆切割力学特性研究有水稻、甘蔗、苜蓿及豆禾牧草【sd¨，对玉米茎秆力学特性仅研究了茎叶连接力和剪切特性[12-13】。由于玉米茎秆的直径较稻麦茎秆粗，常造成收获机械切割器的功耗增大，磨损加快，为此，对玉米茎秆切割器的工作参数进行定性定量分析以及对茎秆切割过程中的力学特性试验研究，对降低功耗及机器磨损，提高收割机的作业效率具有重要意义。1茎秆切割试验台的设计1．1机械系统由于往复式切割器的动刀和定刀在护刃器的铆合下进行双支撑切割，根据其工作原理，设计了摆切式茎秆切割力学性能试验台，结构示意图如图1所示。其中机械装置采用钟摆式切割方式，

5、切割器由梯形齿刃动定刀片组成(刀片工作长度75mill，厚度4mm，前端顶宽10收稿日期：2010-03．31修订日期：2010-05．19基金项目：国家“863”高技术研究发展计划资助项目(2009AA043602)；江苏大学现代农业装备与技术省部共建教育部重点实验室开放基金资助项目(Nz200706)作者简介：李耀明(1959一)，男，江苏张家港人，博士，教授。博士生导师，中国农机学会高级会员、中国农机学会收获加工机械学会常务理事，主要从事现代农业机械设计及理论研究。镇江江苏大学农业工程研究院，212013。Email：ynfli@ujs．cdILcn※通信作

6、者：秦同娣(1985一)，女，江苏盐城人，主要从事现代农业机械设计及理论研究。镇江江苏大学农业工程研究院。212013．Email：qintongdi@yahoo．cnmlTl，齿纹斜角30mm，刀片滑切角20。，螺栓固定)，动刀安装在摆锤末端，定刀连着悬臂梁称重传感器固定在活动支撑上，移动支撑町改变动定刀间隙。1．悬臂粱称重传感器2．定刀3．指针4．配重块5．动刀图l摆切式切割试验台结构示意图Fig．1Schematicofpendulumcuttingtest—rig1．2测控系统根据玉米茎秆切割力的大小，确定悬臂梁称重传感器量程为100kg，灵敏度为0．1V

7、／kg。传感器输出信号经过滤波放大器后，整定为±10V电压信号。用研华812PG采集卡进行高频采集切割信号，采样频率可达30kHz。运用软件LabVIEW编程对茎秆切割过程中的切割力变化进行数据采集。1．3切割速度及切割功耗的确定在摆锤的末端加上配重块后，忽略切割冲量的影响，在切割瞬间动刀可视为匀速直线运动。又由于动刀的质量远小于摆锤质量，则忽略其对切割过程的影响，同时第1期李耀明等：玉米茎秆往复切割力学特性试验与分析161不考虑摩擦因素，根据能量守恒定律，可以得到摆杆偏m／s。离铅垂位置的角度0与切割速度v的关系为500’，：f．912(1-cos=_4．8)(

8、mllI+