甘蔗剥叶机构浮动式输送装置的设计与仿真.pdf

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1、2Ol4年2月农机化研究第2期甘蔗剥叶机构浮动式输送装置的设计与仿真邱敏敏，李尚平，麻芳兰，刘海。，周建阳(1．广西大学机械工程学院，南宁530004；2．钦州学院，广西钦州5350003；3．湖北三环汽车方向机有限公司，湖北咸宁437000)摘要：结合整秆式甘蔗收获机械剥叶机构的开发研究，基于甘蔗自身材料特性及在喂入输送过程中的仿真分析，提出甘蔗剥叶机构的输送装置应采用浮动式。通过运动仿真分析和结构的有限元分析，证实了甘蔗在输送过程中可顺利通过；在多根甘蔗喂人时，浮动辊能自动调节工作间距，防止甘蔗物流的堵塞卡死。关键词：浮动式输送机构；甘蔗剥叶机；剥叶辊

2、；仿真中图分类号：s225．53文献标识码：A文章编号：1003—188X(2014)02—0079-06机构两部分组成。但是，由于之前采用的输送机构是0引言固定式的，当甘蔗多根进入时很容易发生堵塞现象，国外对于甘蔗剥叶机的研究与应用比国内早，如影响剥叶机构工作性能。基于上述理由，本课题组研美国、澳大利亚和巴西等国都曾致力于剥叶机的研究采用浮动式输送机构。但该浮动输送机构的设计，究，技术方面已趋于成熟¨J。由于国外榨糖技术及需考虑解决物流的通畅性和剥叶断尾质量的矛盾，并设备的先进性，且甘蔗种植条件好，基本实现了甘蔗考虑机构工作能力的协调与参数的匹配优化。生

3、产全程机械化，甘蔗的收割通常采用切断式收获，1．1设计原则其对含杂率要求不是很苛刻，因此主要通过焚烧和大由于在剥叶机设计中，剥叶断尾机构继续使用了功率的吹风系统来实现剥离蔗叶J。鉴于国内甘蔗前期的三角形布局，所以现在重点对浮动式输送机构种植、收获及生产的发展水平，甘蔗收获机械的研发进行改进设计。以整秆式为主。其中，剥叶机大多采用离心式剥叶，实验研究和调查发现，当剥叶机输送机构采用固主要原理都是借助于剥叶元件高速旋转的离心力与定式时，甘蔗在多根喂人的情况下很容易发生堵塞卡摩擦力来打击蔗茎和剥离蔗叶J。死现象，不利于剥叶机的喂入，从而导致影响整个剥在前期整秆式

4、甘蔗收获机械的研发中，甘蔗剥叶叶机的正常工作性能。经过前期研究结果表明，输送机中的输送机构采用固定式。由于其工作间距不可辊工作时发生堵塞是因为输入的甘蔗物流不均衡，导调，当甘蔗输送过程中一次性喂人多根甘蔗时，很容致输送辊不能获得足够的功率和扭矩所致。为有效易发生堵塞卡死现象，影响了甘蔗收割机的使用性解决堵塞现象，采用浮动式输送机构设计，以保证甘能，而前期使用的三角形剥叶断尾机构能很好地实现蔗能够顺利通过。剥叶断尾效果j，因此在本次的剥叶机中继续使用该1．2功率与扭矩分析机构的剥叶辊。图1为单根甘蔗通过一对固定输送辊时的示意为此，拟通过运动仿真和有限元分析，

5、得出较优简图。该输送机构主要由辊筒和装在辊筒上的胶管的输送机构。组成。当甘蔗通过时，由于两个输送辊固定，且它们之间的工作间距h略小于甘蔗的平均直径d。，胶管受1浮动式输送机构设计与分析挤压发生变形，因此甘蔗在通过时必须挤压输送辊上前期研究表明，剥叶机构的主要作用是输送甘蔗的柔性耐油夹布胶管，胶管局部变形，直至两输送辊以及对甘蔗进行剥叶断尾，即由输送机构和剥叶断尾之间的工作间距增大到刚好可以通过这根甘蔗。此时，在胶管对甘蔗的摩擦力作用下，甘蔗将向后面输收稿51期：2013-02-22送；反过来，由于甘蔗对胶管的摩擦力，从而对输送辊基金项目：科技部科技人员服务

6、企业项目(2009GJE10008)；广西制造产生一个摩擦阻力矩，并相应地消耗了一定的功率系统与先进制造技术重点实验室项目(09-007-05SO19)P。要使甘蔗能够顺利地通过，输送辊得到的力矩和作者简介：邱敏敏(1987一)，女，广西贺州人，硕士研究生，(E—mail)qiuminmin1987@sina．com。功率必须能达到这个和P。·79·2014年2月农机化研究第2期h一输送辊之间的工作间距。管以上是对于一根甘蔗的受力分析，考虑多根甘蔗的情形，根据式(7)，结合材料力学相关知识，可以计算出在多根甘蔗通过这对输送辊需要的扭矩和消耗的功率分别为蔗图

7、1单根甘蔗通过一对固定的输送辊时的情况Fig．1Thesituationaboutasugarcanepassesapairoffixedconveyingrollers对于柔性胶管，变形发生在作用点附近的一段，如图1中右边的f范围内(Z为平均值，主要与甘蔗的平式中凡一一次性通过这对输送辊的甘蔗的根数；均直径相关)。根据薄壁圆筒的受力变形，得出变形的胶管对甘蔗的压力为一甘蔗与胶管间的摩擦系数；F=1(pl-~ao)sin=(1)一输送辊有效半径；O9一输送辊的转速；Ad=As=占日d=pd2(2)一多根甘蔗通过这对输送辊时，上辊需要的竹厶D转矩；式中一变形

8、的胶管对甘蔗的压力；一多根甘蔗通过这对输送辊时，下辊需要的d～胶管