小型甘蔗收获机喂入能力仿真与试验

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1、2014年11月农业机械学报第45卷第11期doi:10．6041/j．issn．1000-1298．2014．11．018*小型甘蔗收获机喂入能力仿真与试验1233沈中华李尚平麻芳兰高建立(1．广西大学轻工与食品工程学院，南宁530004;2．广西民族大学信息科学与工程学院，南宁530008;3．广西大学机械学院，南宁530004)摘要:针对丘陵地区甘蔗收获设计的一种小型整秆式甘蔗收获机，运用物流仿真软件FLEXSIM对甘蔗通过切割系统进行了虚拟仿真试验，试验表明增加切割系统的通道宽度和提高甘蔗的输送速度对防止甘蔗收获机出现堵

2、塞具有显著影响，当物流系统的宽度一定时，提高小型甘蔗收获机的输送速度就显得尤为重要。通过多体动力学仿真软件ADAMS对甘蔗的输送速度进行了仿真，仿真结果表明通过增加甘蔗与螺旋的摩擦因数、增加主动喂入辊及在刀轴上增加橡胶可以提高甘蔗的输送速度。田间试验表明，采取上述措施提高了甘蔗被切断后的输送速度，减少了甘蔗头部受刀盘和固定在刀盘上螺旋反复打击的次数，提高了甘蔗的切割质量及降低了收获机出现堵塞的概率。甘蔗通过切割输送系统的时间由改进前的2～3s缩短为1.5s左右，甘蔗头部的完好率由改进前的17.8%提高到57.9%。关键词:整秆式

3、甘蔗收获机物流系统仿真+中图分类号:S225.53文献标识码:A文章编号:1000-1298(2014)11-0117-07真软件FLEXSIM对小型甘蔗收获机切割系统的物引言流宽度和输送速度进行物流仿真，并运用多体动力中国南方主要以丘陵地区为主，且种植甘蔗的学仿真软件ADAMS对提高甘蔗的喂入能力进行进地块面积较小，这就决定了国外的大型甘蔗收获机一步仿真，最后通过田间试验对仿真结果进行验证。并不适合中国国情，在中国南方小型甘蔗收获机在1甘蔗输送速度、机器前进速度与甘蔗重叠相当长一段时间内仍将是甘蔗收获机发展的主流方的关系向。目

4、前我国的小型甘蔗收获机收获过程中普遍存在严重堵塞或效率过低等问题，这严重阻碍了甘蔗小型整秆式甘蔗收获机主要由扶分蔗辊、压蔗［1］收获机在我国的推广使用。辊、刀盘、套筒、螺旋提升机构、输送系统、齿轮箱、剥目前，虚拟样机技术已广泛应用于小型甘蔗收叶系统和输出系统等构成，其中螺旋提升机构上方获机的设计和开发中。解福祥等通过ADAMS软件与齿轮箱的距离为80mm，当甘蔗的直径在30mm进行了甘蔗收获机物流虚拟试验，分别针对单根甘左右时在高度方向上可容纳约两根甘蔗同时通过，蔗通过物流系统对甘蔗收获机整机及关键部件进行如图1所示。［2－3］

5、运动学仿真研究;高建民等通过ADAMS软件收获中，前、后甘蔗的重叠量是影响整秆式甘蔗分析了螺旋式和拨指链式两种扶起装置，针对扶起收获机工作质量和生产效率的一个重要因素。为便［4－5］螺旋和拨指链的工作过程进行虚拟仿真研究。于分析，特作如下假设:甘蔗被切断后以相同的速度排队论又称随机服务系统理论，排队论主要对向后输送;甘蔗的高度一致。由于受随机因素的影响而出现排队的系统进行研收获时存在以下3种情况:S/vm＞H/vt、S/vm=究，它广泛应用于通信、交通与运输、生产与服务、公H/vt和S/vm＜H/vt。式中，H为甘蔗植株高度(m

6、m)，［6－9］用服务事业以及管理运筹等一切服务系统。S为甘蔗株间距(mm)，vm为收获机前进速度(mm/s)，本文针对广西某企业开发的整秆式甘蔗收获机vt为甘蔗向后的输送速度(mm/s)。工作时输送系统容易出现堵塞的问题，运用物流仿第1种情况，此时前一株甘蔗的尾部已完全通收稿日期:2013-12-13修回日期:2014-01-19*科技部科技人员服务企业资助项目(2009GJE10008)和广西制造系统与先进制造技术重点实验室资助项目(11-031-12S04)作者简介:沈中华，高级工程师，博士生，主要从事先进制造技术、CAD

7、/CAE研究，E-mail:shenzh2627369@aliyun．com通讯作者:李尚平，教授，博士生导师，主要从事先进制造技术、CAD/CAE及制造技术信息化研究，E-mail:spli501@vip．sina．com118农业机械学报2014年出现堵塞和避免收获机横向尺寸过大，甘蔗切断后的输送速度和切割系统的物流宽度就成为设计初期需要重点考虑的因素。2数据采样和分析采样的甘蔗品种为粤糖159，地点为广西某农场，分别选取新植蔗蔗地和宿根蔗蔗地进行甘蔗种植密度和甘蔗生长高度调查测量。2.1甘蔗种植密度呈泊松分布图1甘蔗收获机

8、简图随机选取一块当年新种植甘蔗地，共测量119次，Fig．1Sugarcaneharvester在测量范围共有984株甘蔗，甘蔗平均种植密度为1．甘蔗2．扶分蔗辊3．压蔗辊4．齿轮箱5．输送系统8.27株/m。新植蔗的种植密度采样分析结果如6．剥叶系统7．输出系