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小型甘蔗收获机液压系统的设计与试验研究

小型甘蔗收获机液压系统的设计与试验研究

作者：杨冰心广西大学

学位级别：硕士

我国产糖位列世界第三。目前,中国甘蔗收割机械化不到1%,而人工收获甘蔗的成本越来越高。所以,研发出一种适于中国丘陵地区的小型甘蔗收获机迫在眉睫。本文依托国家科技部科技人员服务企业项目,与广西某企业合作,以开发出适于丘陵地区... 详细信息

我国产糖位列世界第三。目前,中国甘蔗收割机械化不到1%,而人工收获甘蔗的成本越来越高。所以,研发出一种适于中国丘陵地区的小型甘蔗收获机迫在眉睫。本文依托国家科技部科技人员服务企业项目,与广西某企业合作,以开发出适于丘陵地区的小型甘蔗收获机为目标,针对原有样机传动系统存在的问题进行分析,综合运用理论分析、仿真和试验研究的方法,设计出一套适于小型甘蔗收获机的液压系统。本文研究内容主要有以下几个方面:1.针对原有样机存在的刀盘卡死停机、物流通道堵塞、剥叶系统速度调节不方便、行走系统驱动能力不足问题,从传动系统方面进行理论分析,找出原有样机传动系统设计的缺陷,并提出相应的解决方案;2.基于原有样机传动系统存在问题的分析结果,结合小型甘蔗收获机各工作部件实际工作状况和使用要求,在满足使用要求的前提下,综合考虑节能性、经济性、集成度、安装空间等问题,对小型甘蔗收获机液压系统进行重新设计;3.运用AMESim液压仿真软件对重新设计的小型甘蔗收获机液压系统进行仿真分析,建立小型甘蔗收获机液压系统仿真模型,通过仿真分析结果,评估小型甘蔗收获机液压系统的工作性能,验证理论分析和仿真模型的正确性;4.运用试验研究的方法,在课题组与广西某企业合作开发的甘蔗收获机样机上装配重新设计的液压系统,装配完成后,对液压系统进行调试,检验是否能够达到设计要求;利用压力传感器和相配套的测试硬件和软件,监测各工作部件马达在启动、空载运行和制动时的动态特性;对小型甘蔗收获机进行车间模拟和实际田间试验,监测各工作部件马达的压力变化情况,验证理论分析和仿真分析的正确性,为后续小型甘蔗收获机传动系统设计提供参考。

关键词：小型甘蔗收获机液压系统 AMESim 仿真分析试验研究

小型甘蔗收获机蔗叶分离机构的改进研究与除杂风机的设计

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小型甘蔗收获机蔗叶分离机构的改进研究与除杂风机的设计

作者：李政广西大学

学位级别：硕士

研制适用于广西丘陵地区的小型整杆式甘蔗收获机,对于提高生产效率、降低劳动成本具有重要的意义,同时也具有广阔的市场前景。本文在国家科技部科技人员服务企业项目基础上,借助与某机械有限公司合作的良好平台,以开发整杆式小型甘蔗收... 详细信息

研制适用于广西丘陵地区的小型整杆式甘蔗收获机,对于提高生产效率、降低劳动成本具有重要的意义,同时也具有广阔的市场前景。本文在国家科技部科技人员服务企业项目基础上,借助与某机械有限公司合作的良好平台,以开发整杆式小型甘蔗收获样机为总体目标,以蔗叶分离机构和除杂风机装置为研究对象,重点解决蔗叶分离问题。本文研究内容主要有以下几个方面:1、针对原有蔗叶分离机构物流堵塞、分离不干净问题,从动力学方面进行理论分析,找出原有蔗叶分离机构的缺陷,通过改进除杂刷片形状以及材料,减小刷片刚度,解决物流堵塞问题;2、结合虚拟样机技术,对不同转速、不同交错作用深度对于作用力的影响进行了分析比较,得到转速对作用力有明显影响,交错作用深度对作用力有一定影响;3、通过实验进行验证方案的有效性,以除杂率、含杂率为试验指标,与原有蔗叶分离机构的除杂率、含杂率进行比较分析,得出转速对除杂率有显著影响,原有除杂率为73.64%,改进后除杂率为89.8%,除杂率提高了 16.16%;4、提出侧面鼓风式除杂风机的设计方案,采用孤立叶型法进行气动设计,对除杂风机进行了内部流场分析,得到除杂风机内部的流动规律。同时基于流固耦合对除杂风机叶轮进行了静力分析以及模态分析,为以后的结构改进提供了一定的参考依据。最后,对除杂风机的气流流场以及杂质在流场中的运动进行模拟分析,验证设计的有效性和准确性。

关键词：小型甘蔗收获机试验研究蔗叶分离机构除杂风机

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小型甘蔗收获机液压系统设计与动态特性分析

小型甘蔗收获机液压系统设计与动态特性分析

作者：宋江广西大学

学位级别：硕士

甘蔗是我国南方的主要经济作物之一,甘蔗生产的自动化对于甘蔗生长至关重要,甘蔗收获机是实现甘蔗生产自动化的重要工具,而液压传动在甘蔗收获机上应用又是一个必然趋势。因此,研究经济和实用的液压传动和控制系统具有重要的现实意义。... 详细信息

甘蔗是我国南方的主要经济作物之一,甘蔗生产的自动化对于甘蔗生长至关重要,甘蔗收获机是实现甘蔗生产自动化的重要工具,而液压传动在甘蔗收获机上应用又是一个必然趋势。因此,研究经济和实用的液压传动和控制系统具有重要的现实意义。基于国外的研究现状和国内以往研究的情况,通过对相关学校的调研和广西甘蔗种植情况的调查,根据甘蔗收获机工作特点和系统的构成特点,构建了甘蔗收获机的液压传动系统。同时,又重点研究了液压系统的动态特性,利用Matlab软件进行虚拟建模,并通过模型对甘蔗收获机液压系统重要参数做动态分析和确定甘蔗收获机消耗功率情况,根据得到的重要参数对典型液压系统做液压元件设计。最后通过试验来验证液压仿真系统模型的正确性,以双刀盘单因素为例分析刀盘转速、刀盘倾角和行走速度对砍蔗功率的影响情况,并基于提高砍蔗质量的条件下,对砍蔗液压系统调速回路的调速方式进行选择。总之,液压技术应用到甘蔗收获机上有利于改善以往甘蔗收获机传动系统的缺点,有利于发挥液压传动的优势,有利于突出甘蔗收获机小型化的特点。

关键词：小型甘蔗收获机液压传动系统 Simulink 动态特性仿真

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小型甘蔗收获机传动系统的设计与试验研究

小型甘蔗收获机传动系统的设计与试验研究

作者：蒋红梅广西大学

学位级别：硕士

研制出适用于丘陵地带的小型甘蔗收获机,对于降低生产成本,提高农业机械化水平有着重要的意义。传动系统是甘蔗收获机的重要组成部分,整机功率、扭矩和转速的分配直接关系到砍蔗、剥叶断尾、物流输送及行走速度的效果。合理的设计各执... 详细信息

研制出适用于丘陵地带的小型甘蔗收获机,对于降低生产成本,提高农业机械化水平有着重要的意义。传动系统是甘蔗收获机的重要组成部分,整机功率、扭矩和转速的分配直接关系到砍蔗、剥叶断尾、物流输送及行走速度的效果。合理的设计各执行机构的功率,达到既可满足各执行机构的充足的动力,又不造成动力的浪费,是本文的目标。本文依托国家科技部科技人员服务企业项目,借助与钦州力顺机械有限公司合作的良好平台,通过对原有样机的总结和国内外现有机型的分析,提出采用液压与机械相结合的的传动方式。结合小型甘蔗收获机的传动系统的功能需求和技术要求,采用理论分析和试验研究相结合的方法,对传动系统进行研究。主要内容如下:一、通过原有样机存在问题的分析,提出合理的传动方案。根据整体布局及各执行机构的最优转速要求,设计合理的传动路线,使各执行机构转速既能维持稳定,又不浪费动力。二、通过理论分析,得到各执行机构功率的影响因素。根据两台样机的试验研究数据,设计各执行机构较恶劣工况的功率,并匹配整机功率,为甘蔗收获机功率后续的设计起参考作用。三、采用AMESim对小型甘蔗收获机各关键执行机构进行扭矩、压力、功率、转速的仿真分析研究。四、通过对课题组与广西力顺机械有限公司合作生产的原有样机、改进样机的进行试验研究,得到各执行机构在车间模拟试验、田间模拟试验及田间试验的负载压力,通过公式转换计算得到各执行机构的功率,并对试验过程中的不同工况进行比较,得出各执行机构功率变化的规律。

关键词：小型甘蔗收获机传动系统试验研究

小型甘蔗收获机剥叶与集蔗机构虚拟仿真分析及试验研究

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小型甘蔗收获机剥叶与集蔗机构虚拟仿真分析及试验研究

作者：赖晓广西大学

学位级别：硕士

小型甘蔗收获机的研究对我国盛产甘蔗的南方丘陵地区具有重要的现实意义,对于加快我国甘蔗收获的机械化、增强我国制糖业国际竞争力更是具有战略性意义。本文作为国家自然科学基金资助项目“基于知识的甘蔗收获机械智能设计系统关键技... 详细信息

小型甘蔗收获机的研究对我国盛产甘蔗的南方丘陵地区具有重要的现实意义,对于加快我国甘蔗收获的机械化、增强我国制糖业国际竞争力更是具有战略性意义。本文作为国家自然科学基金资助项目“基于知识的甘蔗收获机械智能设计系统关键技术的研究”及广西制造系统与先进制造技术重点试验室2007年项目“多因素耦合的甘蔗收获机械砍蔗系统、传动物流系统动力学、仿真分析与试验研究”的基础部分,主要是对小型甘蔗收获机中重要的组成部分——甘蔗剥叶机构与集蔗机构在结构和性能上存在的不足展开分析和研究的。剥叶机构功能评价的两主要指标之一含杂率已取得了国内领先水平,而另一指标伤蔗水平却还有待提高,所以如何在保持甚至降低含杂率的基础上降低伤蔗水平是目前研究剥叶机构急需解决的问题。而集蔗机构的箱体结构及其卸载运动的集约化和自动化亦尚未能满足性能需求。因此,本文针对这些问题,运用虚拟设计及虚拟样机技术,通过对这两个机构的设计进行虚拟动态仿真分析和物理样机试验研究,探讨及拓展改善它们结构性能的方法,为整机的研发提供有力的支持。对甘蔗剥叶机构的仿真分析与试验研究工作具体有:1.按照理论指导实践的设计思想,首先从甘蔗剥叶的运动学分析和受力分析入手,从理论上对剥叶机理进行了探索,分别对影响甘蔗剥叶效果的几种重要因素进行了深入分析。在对剥叶机理的深入剖析下,运用创造性设计的组合法,吸收原剥叶元件纯螺旋排列式剥叶机构设计的优点并改善其缺点,设计了新的有利于降低伤蔗水平的剥叶机构——剥叶元件带一定安装偏角螺旋排列的剥叶机构。2.为新改进的两种剥叶机构及原来的两种剥叶机构,即60°螺旋角0°安装角、60°螺旋角15°安装角、75°螺旋角0°安装角、75°螺旋角15°安装角四种剥叶机构搭建了三维模型并进行对比性的仿真分析。在仿真过程中为增强其拟实性,对剥叶元件和甘蔗的仿真模型进行了柔性化处理。通过对仿真中剥叶元件的运动、动力特性进行分析,初步验证了新的剥叶机构有利于降低伤蔗水平的理论分析,并获得大量虚拟剥叶试验的动力特性数据。3.建立了这四种剥叶机构的物理试验平台,对它们进行对比试验,并通过对所采集的物理试验数据进行分析,研究它们剥叶效果及功率损耗情况。该试验的结果表明,新设计的剥叶元件带一定安装偏角螺旋排列的剥叶机构有利于在保持低于1.20%的含杂率的基础上显著降低伤蔗水平。此外,对这几种剥叶机构的功率损耗和及最大喂入量试验也进行了分析,以及对合理化选择剥叶机构的其他参数如转速等提出了参考意见。对甘蔗集蔗机构的设计与仿真分析具体工作有:1.广泛收集前期设计研究的相关资料,详细分析集蔗机构的设计需求和种种约束条件,评价现有集蔗机构的优缺点,从而针对问题提出能改善其性能,既节约结构尺寸空间又能实现双侧倾卸甘蔗的新设计方案。2.对集蔗机构的优选方案进行三维建模,并对集蔗过程中的两个关键过程——收集和卸载两个过程结合虚拟仿真技术进行运动学和动力学分析。各种数据的分析如位移、速度、加速度分析的结果都验证了该集蔗机构功能实现的可行性和合理性。

关键词：小型甘蔗收获机剥叶机构伤蔗水平螺旋角安装角集蔗机构虚拟仿真物理试验

轮式小型甘蔗收获机的虚拟样机研究及其运动仿真分析

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轮式小型甘蔗收获机的虚拟样机研究及其运动仿真分析

作者：林青云广西大学

学位级别：硕士

甘蔗是我国南部地区的一种主要经济作物，小型甘蔗收获机的研究具有重要意义。本文提出并设计了一种适应我国南部地区，尤其是广西地貌特点的小型甘蔗收获机，从而降低劳动强度，减少收获损失，为改变我国甘蔗收获的落后局面，提高农业... 详细信息

甘蔗是我国南部地区的一种主要经济作物，小型甘蔗收获机的研究具有重要意义。本文提出并设计了一种适应我国南部地区，尤其是广西地貌特点的小型甘蔗收获机，从而降低劳动强度，减少收获损失，为改变我国甘蔗收获的落后局面，提高农业机械化水平做了一些工作。本文通过实际蔗地的测量和数据收集，在前人已有的一些部件研究基础上，对方案和重要部件进行了分析，并运用力学知识和有限元等方法对一些部件进行了理论分析，提出了实际建模参数、型式和布局方案，构建了一种轮式小型甘蔗收获机的整机方案。在确定方案以后，本文根据分析所得参数和型式用PROE软件建立的三维实体模型，并按照布局方案对零部件进行了装配，构建出了整机的实体模型，得到了部件和整体尺寸和重量。通过ADAMS软件对已建立的模型部件、流程和整机进行干涉检查、运动仿真分析，结构和参数优化，通过仿真与模型修改的交互进行，得到结构优化和符合实际的虚拟样机模型。论文还对转速和动力进行了优化匹配，预测了整机的功率、最大爬坡度等，并对整机在不同坡度的工作状况进行了仿真。最后，本文对模型的一个重要部件——抬架进行了实验验证，通过三维模型生成了二维工程图，最后建立了抬架的物理样机。通过对抬架的实验测定和研究，验证了虚拟样机模型的可行性，并为进一步完善小型甘蔗收获机打下很好的基础。

关键词：小型甘蔗收获机整机轮式 Pro/E ADAMS 虚拟样机仿真

基于切割器动态刚性的小型甘蔗收获机整机布局优化的研究

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基于切割器动态刚性的小型甘蔗收获机整机布局优化的研究

作者：范志达广西大学

学位级别：硕士

研制适于我国国情的甘蔗种植特点的整杆式甘蔗收获机对于提高生产效率,降低生产成本具有重要意义,也具有广阔的前景。本文依托国家科技部科技人员服务企业项目,借助与钦州力顺机械有限公司合作的良好平台,以联合研发的原有样机为基础,... 详细信息

研制适于我国国情的甘蔗种植特点的整杆式甘蔗收获机对于提高生产效率,降低生产成本具有重要意义,也具有广阔的前景。本文依托国家科技部科技人员服务企业项目,借助与钦州力顺机械有限公司合作的良好平台,以联合研发的原有样机为基础,分析其存在的问题,从整机布局的角度对切割器的动态刚性、物流的通畅性和行驶性能进行改进设计,采用动力学理论、虚拟样机技术、试验研究等方法对整机的布局进行优化设计。主要工作内容如下:1.针对田间与模拟试验所暴露的一些问题,通过振动测试与理论分析从整机布局的角度找出破头率过高、物流堵塞和行驶性能差等问题的原因。在原因分析的基础上,进行改进样机的开发,首先运用动力学理论和仿真分析,确定切割器在整机中布置的最佳位置,其次,以物流通畅为基准进行物流倾角的优化和各功能模块的衔接设计,再次,以提高切割器动态刚性为目标,对不同振源的布置位置进行理论分析,确定其最优布置方案,再次,对整机布局优化方案下的甘蔗收获机的行驶性能进行评估。2.结合虚拟样机技术,建立了主要振源布置的动力学优化模型和整机的动力学模型,重点对振源的隔振和振源与质量块的不同布局方式对切割器动态特性的影响进行了分析与比较,验证了所提出方案的合理性与可行性。3.通过钦州力顺机械有限公司对方案的实施,成功研制出了改进样机,通过试验测试,与原有样机相比,刀盘的振动幅值由原来的2mm下降到0.8mm,最后通过对现场收割后破头率统计,由原来的20%下降到10%以下,切割器的动态性能得到了很好的改善,此外物流的通畅性也得到了较大提高。

关键词：小型甘蔗收获机整机布局动力学振动

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小型甘蔗收获机车架拓扑优化与试验

中国农机化学报 2022年第7期43卷 90-97页

作者：赖晓曾邦李尚平莫瀚宁何桂庆曹铂潇广西大学机械工程学院南宁市530004 广西民族大学电子信息学院南宁市530006 广西大学轻工与食品工程学院南宁市530004 梧州学院机械与材料工程学院广西梧州543000

为提高小型甘蔗收获机的结构刚度,避免共振的发生,同时满足轻量化的需求,对其车架进行多目标多水平拓扑优化。首先建立小型甘蔗收获机车架的三维模型与有限元模型,通过模态试验验证有限元模态的准确性。其次对车架进行静力学分析,并分... 详细信息

为提高小型甘蔗收获机的结构刚度,避免共振的发生,同时满足轻量化的需求,对其车架进行多目标多水平拓扑优化。首先建立小型甘蔗收获机车架的三维模型与有限元模型,通过模态试验验证有限元模态的准确性。其次对车架进行静力学分析,并分别以最小柔度和最大动态刚度为目标进行拓扑优化,对优化的模型进行筛选后,再通过静力学分析校验优化结构的安全性。最后,根据优化后的模型加工出实物并进行动态性能测试。通过传递函数测试与振动试验的结果可得:以静力学为目标优化的车架,第一阶频率提高0.1 Hz、峰值频率得到略微改善,并且质量降低10.6%,各频率段的振幅均大于优化前的车架;以侧向支承梁优化的车架,第一阶频率降低0.3 Hz,质量降低21.77%,峰值频率得到轻微改善,1~3 Hz下的振幅略小于原车架;而以动力学为目标优化的车架,第一阶频率提高0.9 Hz,传递函数各项指标均降低,各频率段的振幅均小于优化前的车架,车架质量减少12%,充分达到预期目标,实现车架板梁结构的轻量化和动态特性提升。由验证模态试验得知:三种方式优化后的车架,各阶频率均避开发动机激励以及其他主要激励的频率范围。

关键词：小型甘蔗收获机车架模态分析拓扑优化

维普期刊数据库

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小型甘蔗联合收获机的方案研究及仿真分析

农机化研究 2007年第4期29卷 20-23页

作者：蒲明辉曾志强刘先杰广西大学机械工程学院南宁530004

阐述了甘蔗在我国南方地区的种植情况以及国内外甘蔗收获机械发展状况,论述了现有甘蔗收获机的特点、存在的缺陷以及对丘陵地带甘蔗收获的不适应性,并探讨小型甘蔗联合收获机的研发方案。根据对蔗地的实际测量、分析收集数据,在前人研... 详细信息

阐述了甘蔗在我国南方地区的种植情况以及国内外甘蔗收获机械发展状况,论述了现有甘蔗收获机的特点、存在的缺陷以及对丘陵地带甘蔗收获的不适应性,并探讨小型甘蔗联合收获机的研发方案。根据对蔗地的实际测量、分析收集数据,在前人研究的基础上确定小型甘蔗收获机的设计参数,利用仿真技术对开发小型甘蔗联合收获机的结构进行优化,获得了较好的效果。

关键词：农业工程小型甘蔗收获机仿真分析结构优化