小型整秆甘蔗收获机械喂入机构仿真分析与试验研究

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1、2010年7月农机化研究第7期小型整秆甘蔗收获机械喂入机构仿真分析与试验研究李婉，李尚平，刘东美(1．广西大学机械工程学院，南宁530004；2．钦州学院，广西钦州535000)摘要：小型整秆甘蔗收获机械的喂入机构在工作中容易堵塞进而影响整机收获性能。为解决这一问题设计开发了一种新型的喂入机构，并运用虚拟仿真技术对喂入耙轮进行了仿真分析，对其通过性能以及相关动参数进行了模拟仿真和实验研究分析，从而验证喂入耙轮创新设计的可行性。该新型机构能对输入重叠的甘蔗进行分流，防止物流堵塞。经试验验证，此喂人机构在物流过程中

2、防堵性能良好，甘蔗物流通过率达90％以上。关键词：小型整秆甘蔗收获机械；喂入机构；仿真中图分类号：$225．53文献标识码：A文章编号：1003—188X(2010l07—0152—040引言1喂入机构的工作原理与结构设计我国南方主要为丘陵复杂地貌，甘蔗种植地块在以往的研究中，主要有拨指状耙轮和螺旋式耙小，不规范，不适合大型收获机械工作；另外，受糖厂轮。但拨指状由于耙齿铁管过长过密而使物流空间设备、运输等条件限制，为减少糖分损失，应采用整秆不足造成堵塞并且由于铁管过硬而伤皮；螺旋式耙轮式收获方法。因此，适于丘陵

3、地区的小型整秆式是现则不能对甘蔗进行分流而堵塞。在我国甘蔗收获机的发展趋势。理想的喂人机构能够对进入的甘蔗进行分流并小型整秆式甘蔗收获包括断尾、扶蔗、砍蔗、喂且多根甘蔗能够同时顺利通过机构而不堵塞，在此基础上提出了一种新的设计。此喂入机构由喂入圆筒入、输送、剥叶等主要流程。这些功能模块组成的物和耙齿组成。工作时，耙轮的转动带动耙齿的转动，流系统通畅性直接影响了整机收获性能的稳定，甚而砍断的甘蔗会被夹在两柔性耙齿之间，并且耙齿给砍影响生产效率。目前，由于小型化甘蔗收获机械功率断的甘蔗提供一定的速度和摩擦动力，将甘

4、蔗带人喂不大，容易导致物流系统的甘蔗通过率不高，特别是人机构中。在喂入机构的结构上(如图1(a)所示)，其中喂人机构的物流不通畅。喂人机构衔接砍蔗机首先采用间隔耙齿来实现甘蔗的分流。为保证喂人构与输送机构，它决定着砍下的甘蔗能否高效传输到过程中所需的足够夹持力，在设计喂人耙轮耙齿间距后面的输送装置而后进人到剥叶流程。经验表明，在时，该间距应小于甘蔗的平均直径，考虑甘蔗最小直喂人机构工作过程中，容易出现喂入机构来不及传径的情况，将间距设计为0．6—0．8倍的甘蔗平均直输，造成砍下的多根甘蔗累积于喂入机构前堵塞；或

5、径。这样使得每对耙齿容量为单根甘蔗，实现了多根是多根甘蔗交叉重叠进入喂人机构，卡住喂入耙轮甚重叠甘蔗进入时的水平分流。另外，通过将相邻两排而使传输中断的现象。为了解决这些问题，本文对喂的喂入耙齿错开安装，可以对喂人的甘蔗施加两个作人机构进行了创新设计，从解决甘蔗重叠后的分流问用点的不同方向的力，这样的排列方式可以使相邻两题着手，着重解决了甘蔗的堵塞问题，达到了物流通排的耙齿形成对甘蔗的二次夹持作用。最后，耙齿上畅的目的。面采用了刚性材料做底座，结合柔性较好的弹性材料作为喂人元件的方式。这样在保证刚性需要同时，既

6、收稿日期：2009—09—28能有效地增加可夹持甘蔗的直径范围，又能使耙齿弹基金项目：广西研究生教育创新计划项目(105930901023)；广西制造系性变形给予甘蔗夹持力，而且减少了由于甘蔗伤皮而统与先进制造技术重点实验室开放课题(07109008—021一K)；广西科技攻关项目(0992002—18)造成糖份流失。作者简介：李婉(1983一)，女，湖南益阳人，硕士研究生，(E—mail)li-2喂入机构的仿真分析wanwanli@163．com。J2．1仿真目的通讯作者：李尚平(1956一)，男，广西博白人

7、，教授，博士生导师，(E—mail)spli501@rip．sina．com。喂人机构仿真的目的是验证喂人机构工作过程2010年7月农机化研究第7期甘蔗的通过性，并通过不同排数耙轮的仿真，分析相的作用下，进入耙齿中间，会将弹性耙齿打开，也正是关因素下机构与甘蔗的作用力和通过速度，验证此机因为弹性耙齿的反作用力，是加在甘蔗上的夹持力，构的可行性，为后续试验研究提供科学依据，以提高从而保证甘蔗的物流顺利进行，由此验证了此喂入机喂人机构开发的成功率。构的可行性。2．2喂入机构的柔性化建模2)通过对不同转速的喂入耙轮进

8、行仿真分析可为了更好地拟合实际工况，在本文仿真分析中需以得出甘蔗仿真过程，如图2和图3所示。将具有弹性的喂入耙轮及甘蔗作为柔性体处理。首先在Pro／E中建立起喂入机构三维模型，如图1所示。然后通过ADAMS与Pro／E的接口导入AD—AMS中，加载ADAMS／AutoFlex耙齿进行柔性化，最后生成柔性耙齿模型。再引入柔性化甘蔗(甘蔗柔性化步骤同耙齿)，生成喂入耙齿与甘蔗的柔性化模型，