甘蔗收获机两段式螺旋捡拾机构模拟与试验.pdf

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1、第27卷第5期1062011年5月农业工程学报TransactionsoftheCSAE、，01．27No．5May．2011甘蔗收获机两段式螺旋捡拾机构模拟与试验宋春华1，一，区颖刚1※，刘庆庭1，解福祥1(1．华南农业大学，南方农业机械与装备关键技术重点实验室，广州510642；2．广东交通职业技术学院，广州510800)摘要：为了提高丘陵地带和坡地倒伏甘蔗的扶起率，该文提出了两段式螺旋捻拾机构设想，应用计算机建立了两段式螺旋扶起机构虚拟模型，进行了虚拟试验，确定了捡拾段的结构，建立了两段式螺旋捡拾机构接触点的运动方程、接触点的速度方程和甘蔗被扶起的运动条件，样机的试验结果表明：当

2、甘蔗倒伏状态角在小于300的顺倒伏状况F扶起率为20％，在30。～600状况下为90％；甘蔗在侧倒伏状况下扶起成功率为100％；甘蔗在90。～1200的逆倒伏状况下扶起率为50％，在120。～1500的状况下仅为10％，在1500～1800逆倒伏状况下扶起率为0。关键词：甘蔗，收获机，计算机模拟，两段式，螺旋，模型doi：10．39690．issn．1002—6819．2011．05．017中图分类号：S22，THll文献标志码：A文章编号：1002-6819(2011)-05-0106-05宋春华，区颖刚，刘庆庭，等．甘蔗收获机两段式螺旋捡拾机构模拟与试验[J]．农业工程学报，201

3、1，27(5)：106--110．SongChunhua，OuY'mggang，LiuQingting，eta1．Simulationandexperimentsoftwo—stagespiralsugarcanepicking—upmechanism[J]．TransactionsoftheCSAE，2011，27(5)：106—110．(inChinesewithEnglishabstract)引言中国南方甘蔗大多种植在坡地、丘陵地带，受台风、季风影响，甘蔗倒伏、弯曲较多。在甘蔗整秆扶起式收割机械中，扶蔗是第一道工序，要求捡拾机构能够适应甘蔗的种植方式和生长状态，扶起不同倒伏状态的

4、甘蔗，而且扶起工序要与甘蔗的夹持与切割工序在时间上和空间上配合好，因此捡拾机构是收割机设计中的蕈点和难点之一。国内外对甘蔗的捡拾机构主要有螺旋式和拨指链式，以往的研究工作主要仿照国外大中型甘蔗联合收获机捡拾机构【l。31。拨指链式扶蔗装置对于倒伏角小于150、侧偏角小于30。的甘蔗扶起效果不理想【141，单段螺旋式扶蔗装置对于倒伏角小于300的甘蔗适应性较差。对甘蔗在倒伏角小于15。严重倒伏状况下，捡拾机构工作过程的理论研究一直认为比较困难，进行试验验证更少。根据上述情况，本研究设想将螺旋捡拾机构设计为两段组合结构：第一段为圆锥螺旋段，平行于地面；第二段为直立圆柱螺旋段。首先要解决的是

5、捡拾段的结构与工作机理。1捡拾段扶蔗过程的理论分析1．1虚拟样机模型把甘蔗的倒伏状态分成5种形式：顺倒伏(舢)，收稿日期：2010-07．28修订日期：2010-12．30基金项目：国家自然科学基金(项目编号；50875091)；广东省科技计划项目(项目编号：2007A02303000102)。作者简介：宋春华(1967一)，男，汉族，辽宁锦州人，华南农业大学博士生，主要从事机械设计与制造研究。广州广东交通职业技术学院，510800。Email：calvin330@126．com。※通信作者：区颖刚(1947一)，男，博士、教授，博士生导师。广州华南农业大学工程学院，5lO“2．Emi

6、l：ouying@$CaU．edu．gn侧顺倒伏(0<／3<90)，侧倒伏(p=90)，侧逆倒伏(90<8<180)。逆倒伏(伊180)，见图1。注：助甘蔗倒伏状态角；础滚筒转速图1甘蔗倒伏状态图Fig．1Lodgingshapeofsugarcane基于以上研究状况及甘蔗生长状况，本研究应用PRO／E软件平台设计虚拟样机图纸，建立两段式螺旋扶起机构虚拟样机模型，如图2所示，导入ADAMS／VIEW中进行虚拟试验。初始条件采用：甘蔗的平均刚度系数3300N·m／。，弹性模量平均值l514．80N／mm2，抗弯强度的平均值为42N／mm2。甘蔗倒伏状态为侧顺倒伏，倒伏状态角为600，甘蔗

7、长度为2m，收获机前进速度为0．417m／s，捡拾机构安装倾角为lO。，安装方向角为50，螺旋升角为450，滚筒转速为150r／min[15-16]。甘蔗和螺旋机构的机理研究不考虑甘蔗茎杆之间的相互牵连；在扶升过程中，甘蔗是绕地面生长点为基点第5期柬春华等：甘蔗收获机两段式螺旋捡拾机构模拟与试验旋转的。捡拾段做回转运动，且随机车直线前进，主要作用是把倒伏甘蔗捡拾起来并把纵横交错甘蔗分开，动力由第二段齿轮连接传递过来，改变齿轮的的传动比，即可在捡