甘蔗收获机两段式螺旋捡拾机构模拟与试验

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1、第27卷第5期农业工程学报Vol.27No.51062011年5月TransactionsoftheCSAEMay.2011·农业装备工程与机械化·甘蔗收获机两段式螺旋捡拾机构模拟与试验1,21※11宋春华，区颖刚，刘庆庭，解福祥（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捡拾机构设想，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

2、甘蔗被扶起的运动条件，样机的试验结果表明：当甘蔗倒伏状态角在小于30°的顺倒伏状况下扶起率为20%，在30°～60°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°～120°的逆倒伏状况下扶起率为50%，在120°～150°的状况下仅为10%，在150°～180°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：10.3969/j.issn.1002-6819.2011.05.017中图分类号：S22，TH11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

3、.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，2011，27(5)：106－110.SongChunhua,OuYinggang,LiuQingting,etal.Simulationandexperimentsoftwo-stagespiralsugarcanepicking-upmechanism[J].TransactionsoftheCSAE,2011,27(5):106－110.(inChinesewithEnglishabstract)侧顺倒伏（0<<90），侧倒伏（=90），侧逆倒伏引言（90<<180）。逆倒伏（=180）

4、，见图1。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重点和难点之一。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[1-13]机捡拾机构。拨指链式扶蔗装置对于倒伏角小于15°、[14]侧偏角小于30°的甘蔗扶起效果不理想，单段螺旋式扶蔗装置对于倒伏角小于30°的甘蔗适应性较差。对甘蔗在倒

5、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；第注：为甘蔗倒伏状态角；为滚筒转速图1甘蔗倒伏状态图二段为直立圆柱螺旋段。首先要解决的是捡拾段的结构Fig.1Lodgingshapeofsugarcane与工作机理。1捡拾段扶蔗过程的理论分析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1.1虚拟样机模型起机构虚拟样机模型，如图2所示，导入ADAMS/VIEW把甘蔗的倒伏状态分成5

6、种形式：顺倒伏（=0），中进行虚拟试验。初始条件采用：甘蔗的平均刚度系数23300N·m/°，弹性模量平均值1514.80N/mm，抗弯强度收稿日期：2010-07-28修订日期：2010-12-302的平均值为42N/mm。甘蔗倒伏状态为侧顺倒伏，倒伏基金项目：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）。状态角为60°，甘蔗长度为2m，收获机前进速度为0.417作者简介：宋春华（1967－），男，汉族，辽宁锦州人，华南农业大学博m/s，捡拾机构安装倾角为10°，安装方向角为5°，螺旋士生，主

7、要从事机械设计与制造研究。广州广东交通职业技术学院，升角为45°，滚筒转速为150r/min[15-16]。510800。Email:calvin330@126.com。甘蔗和螺旋机构的机理研究不考虑甘蔗茎杆之间的※通信作者：区颖刚（1947－），男，博士、教授，博士生导师。广州华相互牵连；在扶升过程中，甘蔗是绕地面生长点为基点南农业大学工程学院，510642。Email:ouying@scau.edu.cn第5期宋春华等：甘蔗收获机两段式螺旋捡拾机构模拟与试验107旋转的。捡拾段做回转运动，且随机车直线前进，主要作接触点的绝对速度方程为用是把倒伏甘蔗捡拾起来并把

8、纵横交错甘