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谷子茎秆切割力学特性试验与分析 总被引：3，自引：0，他引：3
为减小谷子茎秆切割力、降低切割功耗,设计了茎秆往复式切割试验台,对谷子茎秆进行不同收获时间、茎秆部位、切割器组合形式、切割倾角、刀片斜角、平均切割速度和茎秆喂入速度的单因素切割试验,并在单因素试验基础上对平均切割速度、切割倾角和刀片斜角3个因素进行响应面试验。单因素试验结果表明:收获期茎秆极限切应力、单位面积切割功耗随含水率的增大而减小;基部起茎秆极限切应力、单位面积切割功耗总体上随茎秆高度的增加而减小,茎秆茎节极限切应力、单位面积切割功耗较茎秆节间大;茎秆双支撑切割形式较单支撑切割形式极限切应力、单位面积切割功耗小;切割倾角0°～20°时,茎秆极限切应力、单位面积切割功耗随切割倾角的增大先减小后增大;刀片斜角0°～48°时,茎秆极限切应力随刀片斜角的增大而减小,而单位面积切割功耗先减小后增大;平均切割速度0. 5～1. 5 m/s时,茎秆极限切应力、单位面积切割功耗随平均切割速度的增大呈先减小后平稳变化的趋势;茎秆喂入速度对切割力学特性无显著影响。响应面试验结果表明:试验因素对茎秆极限切应力、单位面积切割功耗影响的主次顺序为平均切割速度、刀片斜角、切割倾角,且最优切割参数为:平均切割速度1. 19 m/s、切割倾角7. 2°、刀片斜角36. 4°,最优参数下茎秆极限切应力和单位面积切割功耗分别为2. 88 MPa、22. 38 m J/mm~2,验证试验值与预测值相对误差不超过3. 5%。刀片斜角对比试验表明:刀片斜角36. 4°较30°(标准Ⅱ型动刀)切割谷子茎秆时,茎秆极限切应力、单位面积切割功耗分别减小了6. 6%、3. 9%。 相似文献
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巨菌草收割是菌草产业中劳动强度最大的工作环节之一。在国内，目前对巨菌草切割的相关研究较少，没有有效巨菌草茎秆切割装置。首先，通过对巨菌草的茎秆拉伸、压缩和弯曲等力学特性，以及直径和含水率等影响茎秆的抗拉压强度因素进行综述，对比不同的茎秆切割器研究现状得出:合理匹配圆盘式切割器结构参数与运动参数能够减小重割和漏割，而往复式切割的切割速度对剪切力影响较小，切割间隙和切割刀片组合形式对剪切力影响大。其次，指出虚拟仿真技术这一较新的技术领域，为探究切割装置提供了新的技术方法。最后，提出巨菌草收割目前存在的问题以及切割装置在未来应向智能化和多功能化发展的观点。 相似文献
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茎秆是农作物的主要副产品,也是世界范围内丰富的生物质资源。茎秆切割是刚性体与柔性体的直接互作过程,是茎秆处理的重要工序。茎秆切割与农作物高效低损伤收获及茎秆资源化利用密切相关,开展割刀与茎秆切割互作过程的研究是农艺农机深度融合的重要方面,对于农业生产与生态发展具有现实意义。为此,本文围绕茎秆切割的相关问题进行了国内外研究进展的综合评述与分析,具体为：围绕茎秆力学参数与本构模型,阐述了茎秆生物学特征与力学参数的关系、测试方法与设备、茎秆本构模型的建立及应用;结合割刀结构参数与型式、耐磨性能、自磨锐性能,介绍了割刀的结构型式与材料特性;针对割刀与茎秆的切割互作过程,系统介绍了切割原理,以及高效率、低功耗、低损伤等切割技术研究目标;从试验研究的具体参数及目标值到仿真研究的不同类型,梳理了两种研究方法在茎秆切割中的应用概况。在此基础上,结合现有问题,着重探讨了茎秆切割领域未来的发展方向,为农业生产中茎秆切割问题的深入研究提供了参考。 相似文献
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巨菌草收获机切割器的模型与工作参数直接影响到收割能耗与质量。基于虚拟样机设计技术与切割仿真理论，利用ugnx1847参数化建立整杆式巨菌草双圆盘切割器三维实体模型及巨菌草物理模型，在adams/view模块中将巨菌草茎秆柔性化，导入adams中完成虚拟样机设计并进行刚柔耦合动力学仿真分析，试验验证虚拟样机设计及仿真的正确性。以刀盘倾角、刀片刃角、刀盘转速为影响因素，切割茎秆的切割力为评价指标表征切割损耗，对影响切割力与切割损耗的因素设计三因素三水平虚拟正交试验，运用统计学软件进行响应面回归分析和方差分析。结果表明：切割器转速为480 r/min，刀片刃角为25°，刀盘倾斜角为2°时，切割力为最低水平266 N，切割损耗有效降低，为巨菌草切割器关键部位的优化设计提供理论和试验依据。 相似文献
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目前温室黄瓜的采摘方式主要为人工采摘,存在工作环境差,机械化程度低等问题,为面向机械化采摘,结合平面连杆与铰链弹簧联动结构,设计一种气力驱动的黄瓜梗剪切装置,并且对该装置进行动力学仿真分析。针对黄瓜梗剪切装置参数变化对剪切效果的影响,对不同成熟度的黄瓜进行实际数据测量与分析,且进行剪切试验,对成熟度、刃口倾角、削切角、斜切角等参数对黄瓜梗剪切效果的影响进行研究。结果表明:成熟中期(开花两周左右),黄瓜瓜梗更易被剪切,且此时黄瓜生长的各项参数达到峰值,而在成熟晚期(开花三周左右),黄瓜梗剪切所需气动力较大,剪切较为不易;当刃口倾角为8°~26°,且削切角与斜切角为0°时,剪切所需的气压压力逐渐减小,滑切效果逐渐增强,同时剪切性能增强;当削切角为0°~45°、刃口倾角为26°、斜切角为0°时,剪切瓜梗所需的气压压力随着削切角的增加而增加,当削切角为0°时所需气压压力比其他角度更低,剪切效果较好;当斜切角为0°~45°、刃口倾角为26°、削切角为0°时,剪切瓜梗所需的气压压力先降低后增加,且增幅渐大,当斜切角为15°时,所需气压压力较其他斜切角更低,剪切效果较好。根据以上研究,为黄瓜的采摘时间与气力驱动的黄瓜梗剪切装置的参数确定提供依据。 相似文献
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番茄是我国重要的蔬菜作物之一,其大面积种植带来了严重的秸秆处理问题。由于番茄藤秸秆根部表皮较厚,有较多的维管束,具有较强的抵抗外载荷的能力,不易切断,其切割方式、切割刀片及切割参数等对切割性能都具有重要影响。通过对番茄藤秸秆专用切割刀片切割力学分析和切割力计算分析研究了番茄藤秸秆高效切割的机理。建立了番茄藤秸秆高效切割模拟模型,运用仿真技术对番茄藤秸秆切割过程进行了有限元分析;对不同结构参数切割刀片进行切割对比试验。结果表明:1切割力随着秸秆横截面积的增加,随着刀片楔角的增加而逐渐增大,随着刀片后角的增加呈下降的趋势;2随着切割速度的增加,刀片切割应力有一定的增大,切割能量损耗加大,仿真分析得到的最大切割应力和理论计算结果在数值上较接近,证明了所推导的刀片切割力计算方法的正确性,验证了秸秆切割模型的合理性;3专用等滑切角(40°)锯齿型刀片与等滑切角平型刀片和普通刀片相比,2 kg的番茄藤切割电能最小,为0.18k W·h,切割时间最短,为2min,切割效率最高,切割后粗细均匀,效果也最好。该研究揭示了采用等滑切角锯齿型刀片对番茄藤秸秆高效切割机理和性能,为研制番茄藤秸秆专用切割机及实现高效切割提供了理论和试验依据。 相似文献
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为研究设计工况下叶片包角对高比转数离心泵性能的影响,以一台比转数为185的单级单吸离心泵为研究对象,在保证泵体和叶轮其他几何参数相同的前提下,将叶片包角分别设计为110°,115°,120°,125°和130°. 应用ANSYS CFX 14.5软件对离心泵内流场进行数值计算.结果表明:叶片包角对外特性有显著影响,包角过大,扬程和水力效率整体下降;当叶片包角增大到130°时,最佳效率点向小流量偏移近20%;同时,随着叶片包角的增大,叶轮进口低压区增大,更容易发生汽蚀;叶片包角从110°增大到115°时,蜗壳内流动更加平顺. 当叶片包角增大到125°时,隔舌附近出现明显的低速旋涡区,随着包角进一步增大,旋涡区域扩大且向出口处移动;此外,当叶片包角为120°时,各监测点的压力脉动幅值较低,说明对于动静干涉作用的影响,叶片包角存在一个最优值. 针对叶片包角为120°的模型泵进行了性能试验,对比发现数值计算的结果与试验结果趋势一致,表明数值计算方法是可信的,对高比转数离心泵水力设计具有一定的参考价值. 相似文献
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针对食葵机械化收获过程割台损失大、葵盘输送过程籽粒表皮易划伤、脱粒过程籽粒破损严重等问题,根据食葵生物力学特性、种植模式及机械化收获要求,在传统割台的基础上增设脱粒装置,设计了集分禾、扶禾、拨禾、切割、输送及脱粒等功能于一体的食葵联合收获割台装置,葵盘在割台上实现脱粒,有效缩短了葵盘输送路径,为后续提高清选质量奠定基础。为降低割台损失,依据适收期食葵植株姿态,设计了一种不对行拨杆式拨禾轮,并设计了侧边倾角30°的分禾器,同时在相邻分禾器之间增加软毛刷收集碰撞飞溅籽粒;为减少脱粒过程籽粒破损,设计一种轴流螺旋滚筒式脱粒装置;基于物料抛送过程动力学和运动学分析,得出螺旋输送器拨板安装倾角为18°时葵盘较顺畅进入脱粒装置。为验证割台结构设计的可行性,开展了田间试验,结果表明,留茬高度为700 mm时,联合收获机在1.21～2.11 m/s范围内5组不同速度条件下进行田间作业,割台损失率不大于3%、未脱净率不大于2%、破损率不大于3%,均能够满足食葵收获要求。 相似文献
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转叶式混流泵的叶片安放角可以调节,当工况发生改变、叶片安放角调节后,叶轮-导叶的适应性将随之变化,进而影响到混流泵的水力性能.以一叶片安放角可取-4°,0°和4°的转叶式混流泵为研究对象,从涡结构的角度出发,探究叶片安放角改变对叶轮-导叶适应性的影响规律.研究结果表明:随着叶片安放角的增大,叶轮内部涡结构的大小在逐渐增... 相似文献
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为了研究叶片出口角对化工离心泵性能的影响,以一台比转数为180的化工离心泵为研究对象,将叶片出口角从22°依次增大到27°,37°和47°. 应用ANSYS 14.5软件进行数值计算,结果表明:叶片出口角对外特性影响显著,适当增大叶片出口角可以提高扬程及效率,但也不宜过度增大到47°;随着叶片出口角的增大,叶轮进口的低压区域逐渐向叶轮出口方向扩大,压力分布趋于紊乱,且在工作面附近有逆压梯度存在,会聚集不稳定的低压流体;在额定工况下,叶片出口角小于37°时,压力脉动幅值较小,且高频脉动很小;次主频有随叶片出口角的增大向低频处转移的趋势;4个方案叶轮所受径向力都是在额定工况下达到最小,并在小流量下差异性最大;不同工况下叶片出口角为27°的叶轮所受径向力最小,这说明对非定常特性的影响,叶片出口角存在一个最优值.此外,针对叶片出口角为22°的模型进行了性能试验,对比发现数值计算的结果是可信的. 相似文献