整秆式甘蔗收获机内物流排杂高速摄影分析

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1、2015年3月农机化研究第3期整秆式甘蔗收获机内物流排杂高速摄影分析12222解福祥，区颖刚，刘庆庭，冯加模，黄世醒(1．潍坊学院机电与车辆工程学院，山东潍坊261061;2．华南农业大学南方农业机械与装备关键技术省部共建教育部重点实验室，广州510642)摘要:为了研究整秆式甘蔗收获机内物流排杂运动机理，研制了甘蔗收获机内物流排杂试验台，并利用高速摄像机拍摄了甘蔗与蔗叶在物流通道内的运动全过程，并对图像进行分析。结果表明，甘蔗在物流运动过程中发生弹跳、扭转和弯曲变形，在剥叶运动过程中发生断尾，并且通过排杂装置将蔗叶与甘蔗分离后排出。通过建立甘蔗收获机内各部

2、件元件与甘蔗、蔗叶的简化力学模型，结合甘蔗和蔗叶的力学特性分析了甘蔗和蔗叶在物流通道内的运动机理。甘蔗在物流运动中主要受到的作用力为各部件对甘蔗的轴向力、垂直于甘蔗运动方向的切向力和摩擦力。关键词:甘蔗;排杂;物流运动;高速摄影+中图分类号:S225．53文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)03－0203－04DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.03.050叶分离滚筒组成，如图1所示。侧悬挂甘蔗收获机上0引言的液压站为试验台提供液力驱动。为了拍摄甘蔗收目前国内外甘蔗联合收获机大多采用将甘蔗推扶获机内的物流运动过程，在

3、物流排杂试验台的侧板上成一定角度，由甘蔗根部喂入物流通道内进行收获的开有拍摄窗口。［1－3］方式。整秆式甘蔗联合收获机内物流主要由喂入高速摄影设备采用德国Optronis公司生产的［4］［5］［6－9］［10－12］装置、输送装置、剥叶装置和排杂装置CＲ600×2型高速摄像机，记录速度最高为6500帧/s等组成。华南农业大学、广西大学等利用ADAMS软(FPS)，记录容量为4GB，试验选用记录速度为件对甘蔗收获机内物流运动进行了仿真分析，主要针500FPS@1280×1024像素，采用碘钨灯照明。配备了［13－16］对喂入、输送和剥叶进行了研究。带有千兆网卡

4、的笔记本计算机，高速摄像机通过网线国内外对整秆甘蔗收获机内物流的样机试验研究将拍摄的图像传输到计算机保存。其他设备有光电大多是针对单一部件进行分析，将排杂与各部件联系式转速测试仪(DT2234C，测量范围2．5～在一起作为整个物流的研究文献还不多。为了研究99999ＲPM)、测角器、直尺及卷尺。整秆甘蔗收获机内物流排杂运动机理，首先需要将甘蔗进行剥叶，然后通过排杂装置进行蔗叶分离。本文采用高速摄影为试验手段，研究甘蔗与蔗叶在喂入滚筒、输送滚筒、剥叶滚筒、风机排杂滚筒和蔗叶分离滚筒之间的运动规律以及剥后蔗叶分离原理。1试验设备、材料与方法1．1试验设备1．喂入

5、滚筒2．前部输送滚筒3．剥前蔗叶4．剥叶滚筒物流排杂装置试验台主要由1对喂入滚筒、2对5．风机排杂滚筒6．剥后蔗叶7．蔗叶分离滚筒8．甘蔗9．后部输送滚筒输送滚筒、1对剥叶滚筒、1对风机排杂滚筒和1对蔗图1甘蔗收获机内物流试验台原理图Fig．1Logisticsprincipleonbenchtestofsugarcaneharvester收稿日期:2014－03－21基金项目:国家甘蔗产业技术体系项目(CAＲS－20－4－1);潍坊市1．2试验材料科技发展计划项目(201301046);潍坊学院博士科研启动试验材料采用广东省湛江农垦广垦农机服务公司基金项目

6、(2013BS07)作者简介:解福祥(1982－)，男，山东临沂人，讲师，博士，(E－mail)试验基地种植的甘蔗，品种为“新台糖－16”。试验选xfx608@126．com。用的甘蔗要求茎秆通直、无病虫害。·203·2015年3月农机化研究第3期1．3试验方法随着输送滚筒的转动甘蔗受到垂直甘蔗运动方向的通过预备试验得出影响排杂效果各因素的主次关切向力F1Y，被上下输送滚筒的橡胶齿夹住，并受到沿系，并且得出了最佳参数组合，根据最佳参数组合，选甘蔗运动方向的轴向力F1X，向后部输送;此时，甘蔗取风机出风口角度为105°、喂入输送滚筒转速为受到滚筒的动摩擦力f1

7、'，甘蔗茎秆产生横向滑动和滚100r/min、剥叶滚筒转速为1300r/min、喂入滚筒间距动，依靠喂入滚筒和输送滚筒的旋转，甘蔗发生弯曲为340mm、输送滚筒中心距为310mm、剥叶滚筒中心变形。分析认为，甘蔗发生弯曲变形是因为在喂入滚距为280mm、风机滚筒中心距为300mm、蔗叶分离滚筒与输送滚筒之间存在线速度差。此时，甘蔗在其运筒中心距为270mm的情况进行拍摄，拍摄范围覆盖甘动方向上受到的力为ΔF1=F1X+f1'－f1。蔗喂入、输送、剥叶、排杂和排杂后部输送的整个过2．2剥叶程。试验共进行60次，逐次记录试验结果。甘蔗在剥叶过程中主要受到作用力为

8、剥叶滚筒对甘蔗的轴向力F2X、垂直甘蔗运动方向的切向