方捆机压缩室切刀对玉米秸秆的切割过程分析及试验研究

发布时间：2020-05-26 19:38

【摘要】：方捆机研制较早、应用较广。国内引进或研制的方捆机,原来主要应用于苜蓿等草料的打捆收获,随着国内外对秸秆资源化利用的重视,方捆机用于秸秆的打捆收获逐渐成为其应用主流。在国内,小方捆机在玉米秸秆的捡拾打捆中占有很大比例,打捆时方捆机需在压缩室入口处对玉米秸秆进行剪切,因此,对其切割性能进行研究对于打捆质量、刀片磨损以及功耗至关重要。本文根据有支撑切割理论,对单根玉米秸秆的切割过程进行了理论分析,模拟方捆机压缩室切刀的工作工程,设计了曲柄滑块式切割试验装置,并利用试验台进行高速摄像研究,在此基础上进行了多因素及单因素试验研究,结论如下:(1)由秸秆的切割过程分析和高速摄像研究可知,滑切角为0°时,切割沿切刀刃口同时进行,滑切角为15°时,切割沿“V”字型截面(秸秆被压缩而形成的)由下向上进行,滑切角为30°时,出现较大的滑移切;高含水率(65%)时,秸秆切割出现较严重的组织撕裂及秸秆皮切不断现象且动刀主要参与切割,低含水率(15%)时,秸秆切割断面平齐且定刀也很好的参与切割;切割频率(切割线速度)高时切割质量得到改善。(2)在切割过程研究的基础上,以滑切角、含水率、切割频率、切割位置为试验因素,以切割功耗为评价指标进行了二次正交旋转组合试验研究。试验表明各因素影响评价指标的主次顺序为:切割位置、含水率、切割频率、滑切角。得到了切割第1节(根部)玉米秸秆,不同含水率下另外两参数的优化组合。考虑实际情况,当切割位置为第1节,秸秆含水率20%时,优化的参数组合为:滑切角为23°、往复切割频率为90次/min,此时,切割性能最佳,切割功耗为35.8J,并对其进行了试验验证。(3)通过对不同位置的秸秆的节点和节间进行切割功耗的对比试验研究,得到了切割功耗关于切割位置的回归模型。从试验结果描绘的曲线观察分析可知:节点和节间处的切割功耗从第一节到第九节呈递减趋势;第一节点切割功耗是第一节间的2倍以上,第9节点与第9节间的切割功耗几乎相同。(4)将完整的以及沿径向等分为2-5部分的玉米秸秆(沿径向等分的秸秆按照原有椭圆截面拼接好再切割)进行切割试验研究,探究切割功耗的变化规律,得到了切割功耗与玉米秸秆等分数量的回归模型。从试验结果描绘的曲线可以发现,随着秸秆等分数量的增多,切割功耗不断下降,在秸秆等分为5部分时,切割功耗下降了约40%。
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欧美等发达国家在方捆机的研发设计方面走在前列，己经形成系列化产品。凯斯－纽荷兰逡逑（ＣＮＨ）、约翰迪尔（ＪｏｈｎＤｅｅｒｅ）、克拉斯（ＣＬＡＡＳ）、爱科（ＡＧＣＯ）等农机巨头都己开发逡逑出自己的各类打捆机，图１－２为几款国外的牵引式小方捆机。逡逑（ａ）纽荷兰ＢＣ５０７０逦（ｂ）约翰迪尔３４８逡逑１＾－；？逦％ｌａ逡逑（ｃ）克拉斯ＭＫ６５逦（ｄ）弗格森ＭＦＩ８３９逡逑图１－２几款国外的小方捆机逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｓｅｖｅｒａｌ邋ｋｉｎｄｓ邋ｏｆ邋ｆｏｒｅｉｇｎ邋ｓｍａｌｌ邋ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ邋ｂａｌｅｒｓ逡逑（１）小方捆机逡逑、Ｓ拾机沐料机ｆｔ）逡逑小方捆机逡逑逦逦产逦Ａ逦、逡逑＆缩机构ｆ打结机试逡逑＇邋逦逦邋逦？一’逡逑图１

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【参考文献】