棉稈力學(xué)特性研究與切割實驗臺的研制.pdf

1、莖稈的切割過程與莖稈的物理力學(xué)特性、切割速度、輸送速度以及切割方式等有密切的關(guān)系，直接影響著收獲機(jī)械的能量消耗，也是造成刀片材料損耗的重要原因。本文利用微機(jī)控制電子式萬能試驗機(jī)對棉稈力學(xué)特性進(jìn)行了研究，測定了棉稈的剪切強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度等力學(xué)參數(shù)；在此基礎(chǔ)上，研制了可模擬秸稈切割收獲過程的往復(fù)式切割實驗臺，并對影響棉稈切割性能的切割速度、喂入速度、割刀型式及割刀傾角等因素進(jìn)行了實驗研究，得到了實驗臺工作條件的最佳參數(shù)組合，為棉稈切

2、割技術(shù)、切割刀具及棉稈高效收獲機(jī)械等裝備的研發(fā)提供了技術(shù)支持。主要研究內(nèi)容包括：
　　 ⑴在萬能試驗機(jī)上對收割期的棉稈進(jìn)行剪切、壓縮、彎曲力學(xué)特性實驗。實驗結(jié)果表明：棉稈含水率是影響其剪切強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度等力學(xué)特性的重要因素之一。試樣的含水率在30～50％之間時，棉稈底部和中部的抗壓強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度較小，抗壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度分別在1.66～3.13 MPa和0.74～1.12 MPa范圍內(nèi)；試樣抗彎強(qiáng)度隨著其含水率的升高而降

3、低，試樣底部彎曲強(qiáng)度值在4.2～5.08 MPa范圍內(nèi)。在剪切、壓縮、彎曲實驗中，試樣消耗的功分別在2.98～4.32 J、2.91～4.34 J、1.51～4.18 J范圍內(nèi)。故棉稈含水率在30～50％時，進(jìn)行收割比較適宜，從時間上看，棉稈的收割適宜期在1月份。
　　 ⑵研制的可模擬秸稈切割收獲過程的往復(fù)式棉稈切割實驗臺主要由切割器臺架、力學(xué)參數(shù)采集系統(tǒng)、棉稈輸送裝置等組成。其中，切割器臺架由機(jī)架、傳動系統(tǒng)、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、切割

4、器、輸送帶、撥禾輪等組成，能在0～15°之間實現(xiàn)割刀傾角的任意調(diào)整，并可更換不同類型的切割器。棉稈輸送裝置是由機(jī)架、輸送鏈、橫梁、棉稈夾持裝置及傳動系統(tǒng)等組成，其與切割器臺架間的距離可自由調(diào)整，通過改變輸送鏈上棉稈夾左右、前后的位置，可以模擬田間不同行距和株距等狀況。力學(xué)參數(shù)采集系統(tǒng)主要包括力傳感器、扭矩傳感器、接線端子板、數(shù)據(jù)采集卡、變頻電機(jī)和工控計算機(jī)；系統(tǒng)軟件采用LabVIEW開發(fā)，具有良好的操作性和圖形用戶界面，能夠?qū)崿F(xiàn)喂入速度