整秆式甘蔗联合收割机整机物流设计与仿真
整秆甘蔗收割机组合式扶起装置设计与试验的开题报告
整秆甘蔗收割机组合式扶起装置设计与试验的开题报告
一、研究背景
甘蔗是一种重要的农作物，其主要产地分布在南亚、东南亚和南美洲等热带地区。
甘蔗的生长季节长，需要进行定期的田间管理和收割。
目前国内外普遍采用人工收割
或传统的农耕机械收割方式，存在劳动强度大、效率低下等问题，影响了甘蔗的生产
效益。
因此，研发一款高效、节能、环保的甘蔗收割机显得尤为重要。
整秆甘蔗收割机是一种具有很大潜力的新型农业机械，其优点在于可以实现整秆自动收割，有效提高
了生产效率并减轻了劳动强度。
在整秆甘蔗收割机的发展中，扶起装置是整个收割过
程中的重要部件之一。
二、研究目的
本次研究的目的是设计一种高效稳定的整秆甘蔗收割机组合式扶起装置，并进一步对该扶起装置进行测试验证其性能和可行性。
三、研究方法
1. 研究整秆甘蔗收割机的工作原理，确定扶起装置的设计要求和技术参数。
2. 设计组合式扶起装置的结构，采用三维建模软件进行设计和分析。
3. 制作扶起装置的实体部件，并进行组装和试验。
4. 测试并评价扶起装置的性能和可行性。
四、预期结果与意义
通过本次研究，设计出一款高效稳定的整秆甘蔗收割机组合式扶起装置，使得整个收割过程更为顺利和高效。
该扶起装置具有应用前景，可进一步推动整秆甘蔗收割
机的发展，提高甘蔗的生产效益，同时也能够减轻农民劳动强度，推进农业生产现代化。
基于刀盘刚性的甘蔗收获机整机设计与仿真
２ ０ １ ５年 ５月
Hale Waihona Puke 基 于 刀盘 刚性 的甘 蔗 收获 机 整 机 设 计 与 仿 真 ＊
麻 芳 兰 ， 王 莉 莉 ，杨 冰 心 。 ， 范 志 达 ，薛斌 。 ，周建 阳。
（ １ ．广 西 大 学 机 械 工 程 学 院 ， 广西南 宁， ５ ３ ０ ０ ０ ４ ； ２ ．广 西 玉 柴 机 器 股 份 有 限 公 司 ， 广西玉林 ， ５ ３ ７ ０ ０ ５ ； ３ ．钦 州 学 院 ， 广西钦州 ， ５ ３ ５ ０ ０ ０ ）
第 ３ ６ 卷
第 ３ 期
中 国 农 机 化 学 报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａｇ ｒ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
Ｖｏ ｌ ｜ ３ ６ Ｎｏ ．３
Ｍａ ｙ ２０ １５
所有 传 动件提 供动 力 ； 对 于底 盘总 成 ， 综 合 考 虑轮 式 和 履带 式 的两种 优 缺 点 ］ ， 为 增 强 甘 蔗 收 获 机 在 丘 陵 地
尾 总成 ， 整个 物流 中 的各 功能 部件 紧密 相连 ， 所 以刀盘 的布置位 置决 定 了整个 物流 系统 的布 置位 置 。 目前 国 内外 的甘蔗 收获 机 ， 刀 盘 在 整 机布 置 中主 要 有 前 置式
（ 图 １ ａ ） 和 中置式 （ 图 １ ｂ ） 两种 形式 。
盘 的振动产 生不同程度 的影 响 ， 其 主要激 励源 有发 动机
验 证 了 所 提 出 方 案 的合 理 性 与可 行 性 。
关键词 ： 甘蔗收获机 ； 刀盘 ； 虚拟样机 ； 刚 性
中图分类号 ： ￥ ２ ２ ５ ． ５ ＋３ 文献 标 识 码 ： Ａ 文章编号 ： ２ ０ ９ ５ — ５ ５ ５ ３ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ３ — ５ ４ — ５
整秆式甘蔗联合收割机整机物流设计与仿真
整秆式甘蔗联合收割机整机物流设计与仿真傅隆正1，蒙艳玫2，董振2，李贝2(1．南宁市科学技术局，南宁530028；2．广西大学机械工程学院，南宁530004)摘要：阐述了整秆式甘蔗联合收割机物流通道的总体设计方法，给出了物流通道的主要设计参数，结合机械系统虚拟样机，分析软件A dm as对整秆式联合收割机甘蔗输送过程进行仿真分析，并进行试验验证。
结果表明：采用腹挂中置式的物流通道结构能使甘蔗顺利进入通道，且可以充分利用收割机底盘的空间，对甘蔗收割机的小型化有较好的作用；综合考虑剥叶机构、后续甘蔗切段机构以及集蔗器的尺寸对输蔗过程进行分析，证明输蔗通道的倾角在15o左右比较合适。
关键词：整秆式甘蔗联合收割机；物流通道；仿真分析中图分类号：$225．5+3文献标识码：A文章编号：1003—188X(2012)02-0019—050引言甘蔗联合收获机主要有切断式和整秆式两种类型。
大型切断式甘蔗联合收割机具有功率大、作业效率高、功能齐全和自动化程度高等特点，是全程机械化生产中成熟与稳定的收获机具。
世界上发达的产糖国家(如古巴、巴西、澳大利亚和美国等)甘蔗种植在广阔平坦的地域，便于机械化作业，同时糖厂制糖工艺先进，因此大型切断式甘蔗联合收割机在这些地区得到了广泛应用。
如巴西已有80％的甘蔗生产实现了机械化收割，古巴也达到了72％…。
在这些产糖发达国家，大型切段式甘蔗联合收割机已成为甘蔗收获机械技术发展的主要方向。
国外广泛使用的切断式大型甘蔗收获机械在国内并不适用，主要原因如下：一是我国60％一70％的甘蔗种植在丘陵坡地，蔗地小而分散，甘蔗生产集约化程度较低，而国外按广阔平坦路面设计的大机型转弯困难，且丘陵地面起伏较大，也容易造成割茬不齐和甘蔗破头率高等“水土不服”现象；二是国外大型甘蔗收获机械售价昂贵，每台约100万一150万人民币；三是切断式收割导致蔗秆断口较多，糖厂无法及时入榨，甘蔗糖分损失较大，而且切断式收割没有将蔗叶与蔗秆彻底分离，导致含杂率较高。
甘蔗联合收获机虚拟设计及性能评价专家系统
本 专家 系统 建立 多种 推理机 制 ， 确定 性推 理 、 模
糊 推理 的推 理过 程 ； 向推 理 、 向推 理 、 反 向混 正 反 正 合推理 的推 理 方法 。推理 过程 中充分 应用 到 知识库 中现有 的规 则 以及数 据库 中的 中间设 计结 果 。 （） 总 控 接 口 （ 单 ） ｅ． 菜
一
（） 知 识 库 系 统 ｃ．
定 难度 。
知识库 系统分 为 若 干 个 子 知识 库 ， 子 知识 库 各
随 着 专 家 系 统 在 我 国 各 行 业 领 域 的 深 入 研 究 和 广 泛 应 用 ， 在 专 家 系 统 的 研 制 核 心 已 发 展 为 实 用 现 型 专 家 系 统 的 开 发 。 针 对 上 述 状 况 ， 们 在 小 型 甘 我 蔗联 合 收获机 虚拟 设 计 开 发 中 引入 专 家 系 统技 术 ，
关 键 词 甘蔗联合收获机
知识 库 推 理 机
专家 系统
通 过评 价 型 专家系 统来 完成 。系 统 总体 结 构 如 图 ２
—
１所 示 ， 模 块 的 作 用分 别 为 ： 各 （）主控模 块 ａ． 与 各 子 模 块 连 接 ， 以调 用 任 何 一 个 模 块 ， 制 可 控
１ 引 言
我 国联 合 收 获 机 的 研 制 已 有 ４ 多 年 的 历 史 。 Ｏ
从 产 品 品种 上 看 ， 中 小 型 皆 有 ， 并 且 大 型 多 、 型 大 ， 小 少 。 目前 甘 蔗 联 合 收 获 机 开 发 、 产 的 重 点 在 南 方 生
省 份 ， 方 的 甘 蔗 大 多 种 植 在 丘 陵 、 地 ， 风 影 响 南 坡 季
机 械学科 内高 级专 家 的知识 迅 速传授 到机 械设计 生 产行 业 的有效 手段 ， 对综 合 发展 机 械 科 学有 着 重要
整秆式甘蔗收获机集蔗机构的设计与仿真
蔗机 构 应能 实现 两 侧倾 翻 ， 所 以这种 一 侧 倾 倒 式 集 蔗
机构 具 有一 定 的局 限性 。
１ ． ２ 两侧 倾 倒式 集 蔗机 构
平稳导致甘蔗堆砌凌乱 ； 结构复杂 、 价格 昂贵等 ； 或者
顾 名思 义 ， 它是 一 种 只 能 往 一 侧 倾 翻 卸 载 的集 蔗 机构 ， 其 典 型代 表 有 浙 江 三佳 Ｓ Ｊ 一 １ ４ ０ ０整秆 式 甘蔗 收 割 机 。它 主要 用 于大 型 的整 秆 式 甘 蔗 收 获 机 上 ， 具 有
影响着甘蔗收获机械化能否顺利进行 。 通过参观 ２ ０ ０ ９ 年在广西金光农场和 ２ ０ １ ０年在广
大 的现 实 意 义 。
相比较于一侧倾倒式集蔗机构 ， 这种两 侧倾倒式
集 蔗机 构 可 以实现 两 侧 倾 翻 卸 载 ， 它 应该 是 整 秆 式 甘 蔗 收获 机集 蔗 机构 的设 计 和 发 展 方 向 ， 典 型 的 代 表 有 河 南坤 达 ４ Ｇ Ｚ Ｑ一 ７ ５整 秆 式 甘 蔗 收 获 机 的 集 蔗 机 构 。 但 是观 察 其 工 作 状 况 发 现 ， 该 集 蔗 机 构 在 实 际 工 作 时， 甘 蔗往 往 被 抛 出集 蔗 机 构 的 两侧 ， 而 且 需 要 用 多
大 多数 甘 蔗收 获机 干 脆 就 没 有 集 蔗机 构 ， 这 就 要耗 费 更 多 劳动 力用 于甘 蔗 的收 集 ， 也 不 符 合农 业 机 械 化 的 发 展要 求 。因 此 ， 研 制适用 、 有 效 的集 蔗 机 构 对 于 提 高 甘蔗 收 获 效 率 和 降低 甘 蔗 收 获 的 劳 动 强 度 具 有 较
整秆式甘蔗收割机新型收获方式的设计与试验
(E-mail)ouying@
伏甘蔗有效扶起，针对这种情况设计了螺旋 棍式双刀盘机构，通过双刀盘上的螺旋棍把 未能被有效扶起的甘蔗向后输送，以免造成 喂入口的堵塞。
组合式扶起装置和螺旋棍式双刀盘耙 送机构皆安装在机架上，跨过甘蔗收获行进 行工作。在工作时，能被组合式扶起装置有 效扶起的甘蔗通过夹持输送装置进行输送， 同时对于未被组合式扶起装置有效扶起的 甘蔗通过螺旋棍式双刀盘机构向后耙送，从 而使收割机能够顺利收获，避免堵塞以及减 少损失。
在多年来从事甘蔗收割机研究的基础 上，设计了螺旋棍式双刀盘耙送装置。本装 置主要由螺旋棍和双刀盘机构两部分组成。 对于组合式扶起装置不能扶起的甘蔗，首先 通过组合式扶起装置的推扶将甘蔗完全推 倒成顺倒伏（倒伏角为 0°），然后再通过螺 旋棍式双刀盘机构将甘蔗向后耙送。本装置 有效地解决了未被扶起的严重倒伏甘蔗的 损失问题。
Abstract: Sugarcane for serious lodging (lodging angle less than 15 °), this paper proposed the concept for the first time that new harvesting methods of the whole stalk sugarcane harvester type. According to the conceptual design, Combined lifting device and Spiral stick-type double disk harrow, which could complete to lift serious lodging fell to the ground and lifting of sugarcane can not be sent to the rake. This new way of harvesting is not only an effective solution to a serious lodging of sugarcane, but also to avoid the lodging of sugarcane was not blocked the entrance and the header. Through used to design and analysis software, such as pro-E, ADAMS, virtual prototype model was established to carry out the processing and trial of the prototype and field trials. It can complete for lifting, gripping, cutting, lateral transfer, set stack and release processes, with supporting 48kW tractor and using front suspension, the efficiency of their production for the 0.225 hectares / h. Key words: sugarcane; new harvesting methods; design; test
小型整秆甘蔗收获机械喂入机构仿真分析与试验研究
入 、 送 、 叶 等 主 要 流 程 。 这 些 功 能模 块 组 成 的 物 输 剥
流 系统 通 畅性 直接 影 响 了整 机 收 获性 能 的稳 定 ， 而 甚
础上 提 出 了 一 种 新 的设 计 。此 喂 入 机 构 由 喂 入 圆筒 和耙 齿组 成 。工 作 时 ， 轮 的转 动 带 动 耙 齿 的 转 动 ， 耙 砍断 的 甘蔗 会 被夹 在 两 柔 性耙 齿之 间 ， 并且 耙 齿 给砍 断 的甘 蔗提 供 一定 的 速 度 和摩 擦 动力 ， 甘 蔗带 人 喂 将
人 机 构 进行 了创新 设 计 ， 解 决 甘蔗 重 叠 后 的分 流 问 从
的喂入耙齿错开安装 ， 可以对 喂人 的甘蔗施加两个作 用点 的不 同方 向的力 ， 这样 的排 列 方 式 可 以使 相邻 两 排的耙齿形成对甘蔗 的二次夹持作用 。最后 ， 耙齿上 面 采用 了刚性 材料 做 底 座 ， 合 柔 性 较 好 的弹性 材料 结 作为喂人元件的方式 。这样在保证 刚性需要 同时 ， 既 能有效地增加可夹持甘蔗 的直径范围 ， 又能使耙 齿弹 性 变形 给予 甘 蔗夹 持 力 ， 而且 减 少 了 由 于甘 蔗 伤 皮 而
不大 ， 易 导 致 物 流 系 统 的甘 蔗 通 过 率 不 高 ， 别 是 容 特 其 中喂 人机 构 的 物 流 不 通 畅 。喂 人 机 构 衔 接 砍 蔗 机
构 与输 送 机 构 ， 决定 着 砍 下 的甘 蔗 能 否 高 效 传 输 到 它 后 面 的输 送 装 置而 后 进 人 到 剥 叶 流 程 。经 验 表 明 ， 在
式 收 获方 法 。因此 ， 于丘 陵地 区 的小 型 整 秆 式 是 现 适
１ 喂入 机 构 的 工作 原 理 与 结构 设 计
甘蔗联合收割机机液速度控制系统的设计与仿真
甘蔗联合收割机机液速度控制系统的设计与仿真陈远玲;孙英杰;梁浩昌;李文全;魏威;龙禹平【摘要】甘蔗联合收割机在收割作业过程中,各作业机构间速度的合理匹配,对砍蔗质量、除杂效果以及蔗流堵塞等均有重要影响.基于联合收割机速度匹配的要求,提出了一种基于机械式速度跟踪器的机液速度反馈阀控系统,实现一个作业系统对另外一个作业系统的转速跟踪.运用AMESim与ADAMS软件对该系统进行联合仿真,结果表明:该系统适用于甘蔗联合收割机各子系统间转速的协调联动控制.转速跟踪误差与节流阀的流量增益有关,采用梯形槽节流阀口,速度跟踪误差小于5.24％,可适用于该系统,采用U形槽、三角形槽、L形槽形状的节流阀口,跟踪误差大,不适用于该系统.【期刊名称】《液压与气动》【年(卷),期】2018(000)008【总页数】5页(P7-11)【关键词】甘蔗联合收割机;协调联动;机械式速度跟踪器;仿真【作者】陈远玲;孙英杰;梁浩昌;李文全;魏威;龙禹平【作者单位】广西大学机械工程学院,广西南宁530004;广西大学机械工程学院,广西南宁530004;广西大学机械工程学院,广西南宁530004;广西大学机械工程学院,广西南宁530004;广西大学机械工程学院,广西南宁530004;广西大学机械工程学院,广西南宁530004【正文语种】中文【中图分类】TH137引言甘蔗联合收割机是甘蔗机械化生产链中最关键的设备，对减轻农民劳动强度、提高甘蔗收割效率、降低蔗糖成本有重要作用。
然而，我国自主设计研发的甘蔗联合收割机在收割质量等方面与国外机器相比都还有较大差距，动力传动与控制系统的设计需要进一步改进和提高[1]。
甘蔗联合收割机的收割质量评价指标主要有破头率、含杂率、损失率等。
研究表明，甘蔗联合收割机的行走速度与切割器的刀盘转速、喂入输送辊的转速之间有速比约束，各子系统之间需要协调控制。
该功能不但会影响到甘蔗收割质量的含杂率、损失率、破头率等指标，而且会影响到甘蔗物流通道的堵塞，进而影响到设备工作的可靠性[2-3]。
整秆式甘蔗收获机集蔗机构的设计与仿真
整秆式甘蔗收获机集蔗机构的设计与仿真麻芳兰;刘海;杨冰心;薛斌【摘要】在分析了现有的几种甘蔗收获机集蔗机构存在的一系列缺陷和不足的基础上,结合甘蔗收获机集蔗机构的功能和要求,利用三维设计软件SolidWorks设计了一种整秆式甘蔗收获机集蔗机构的模型,并利用动力学和动力学仿真分析软件ADAMS对该模型进行了动力学和运动学仿真分析.通过观察仿真过程和所得到的甘蔗卸载时质心的运动速度曲线,对该模型做出了适当的修改,得到了比较理想的结果.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2013(035)001【总页数】4页(P94-97)【关键词】甘蔗收获机;集蔗机构;仿真分析【作者】麻芳兰;刘海;杨冰心;薛斌【作者单位】广西大学机械工程学院,南宁 530004;广西大学机械工程学院,南宁530004;广西大学机械工程学院,南宁 530004;广西大学机械工程学院,南宁530004【正文语种】中文【中图分类】S225.5+90 引言近年来，随着农业机械化的发展以及制糖产业的需要，出现了不同型式的甘蔗收获机。
在甘蔗的机械化收获生产中，用于甘蔗收集的终端收集系统又称之为集蔗机构，功能主要有两个：一是对从剥叶输送系统中出来的甘蔗进行收集；二是将收集好的甘蔗进行有效合理的卸载。
这两个功能能否顺利实现将直接影响着甘蔗收获机械化能否顺利进行。
通过参观2009年在广西金光农场和2010年在广西扶绥举行的全国甘蔗收获机现场演示会发现，现有的甘蔗收获机集蔗机构存在一些不足：如不能保证将甘蔗卸载到空地上，收集甘蔗时出现漏收；卸载时不平稳导致甘蔗堆砌凌乱；结构复杂、价格昂贵等；或者大多数甘蔗收获机干脆就没有集蔗机构，这就要耗费更多劳动力用于甘蔗的收集，也不符合农业机械化的发展要求。
因此，研制适用、有效的集蔗机构对于提高甘蔗收获效率和降低甘蔗收获的劳动强度具有较大的现实意义。
针对现有的整秆式甘蔗收获机集蔗机构的缺陷，本文先用SolidWorks三维设计软件建立一种集蔗机构模型，再使用ADAMS软件对机构模型进行卸载甘蔗的动态仿真，验证该机构功能的可行性以及卸载的平稳性，并作出适当改进。
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图 3 甘蔗变向示意图 Fig． 3 The process of changing the direction of sugarcane
图 4 四棱变向耙轮 Fig． 4 Tetragonous rake wheel
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1 物流通道的设计与分析
1． 1 物流通道总体设计 在设计收割机 时，必 须 初 步 拟 定 总 体 布 置 和 各 部
件的 结 构 方 案，然 后 从 整 机 要 求 出 发，拟 定 各 部 件 的 主要参数。在甘蔗整 秆 式 收 割 机 物 流 系 统 中，对 整 机 布局影响最大的是甘蔗的物流通道。从整体上来说， 应尽量 使机器两侧 负 荷 平 衡 ，在 保 证 离 地 间 隙 合 理 的 前提下，重心尽量低( 考虑稳定性问题) ; 各轮轴上的 负荷分 配要合理 ，轮 式 自 走 联 收 机 驱 动 轮 一 般 受 承 整 机重力的 70% ～ 80% ，操向轮承受 20% ～ 30% ; 驾驶 室的位置应便于驾驶员观察收割机前的工作区域和 机器的两侧。
统虚 拟 样 机 ，分 析 软 件 Admas 对 整 秆 式 联 合 收 割 机 甘 蔗 输 送 过 程 进 行 仿 真 分 析 ，并 进 行 试 验 验 证 。 结 果 表 明 : 采
用 腹 挂 中 置 式 的 物 流 通 道 结 构 能 使 甘 蔗 顺 利 进 入 通 道 ，且 可 以 充 分 利 用 收 割 机 底 盘 的 空 间 ，对 甘 蔗 收 割 机 的 小
变向装置 必须 能 够 输 送 甘 蔗 ，且 能 够 开 放 较 大 的 空间让甘蔗 进入 通 道。 由 于 甘 蔗 表 面 光 滑，一 般 使 用 辊夹持的方式实 现 输 送。 为 了 实 现 蔗 秆 的 变 向，将 物 流通道第 1 对辊的下辊设置成( 如图 2 所示的) 三棱 变向耙轮。当棱边与上辊偏离时( 如图 3( a) 所示) ， 通道间 隙较大 ，甘 蔗 较 容 易 进 入 通 道 。 由 于 耙 轮 不 断 转动，当棱边与上辊 最 近 时 夹 紧 甘 蔗 并 将 甘 蔗 向 上 输 送( 如图 3( b) 所示) 。甘蔗在第 1 对辊之间是渐进上 升的，此 时 甘 蔗 倾 角 与 物 流 倾 角 还 有 差 距，当 甘 蔗 根 部接近四棱变向耙轮( 如图 4 所示) 时，再次被强迫变 向，此时蔗秆已适应物流通道。为了 防 止 甘 蔗 打 滑， 第 2 对辊的下辊为四棱辊，当两种变相耙轮以同样的 角速度旋 转 时，两 对 辊 同 时 放 松 甘 蔗 的 几 率 大 大 减 小，提高了甘蔗的输送效率。
物流通道倾角如图 5 所示。
图 5 输蔗通道的倾角示意图 Fig． 5 Schematic diagram of transmission channel
送，主 要 考 察 甘 蔗 能 否 顺 利 变 向 进 入 通 道、甘 蔗 在 通 道中是否存在打滑以及甘蔗在输出口的速度。
按照上述分析，在 UG 中建立输蔗机构的模型，然 后导入 ADAMS － view 中，建立仿真分析模型。为了使 仿真 结 果 更 加 真 实，使 用 ADAMS 中 的 Connector: Bushing 来实现 甘 蔗 的 柔 性 化，对 甘 蔗 的 模 型 进 行 优 化 。理论上，柔性杆 的 实 现 是 将 刚 性 杆 离 散 为 多 个 刚 性杆，因此离散的段数越多，模型越真实。Bushing 主 要是考虑 到了两 个 物 体 间 的 弹 性 连 接，运 动 学 分 析 采 用一般的连接即可，而动力学分析采用 Busing，以模拟 弹性力。甘蔗在进入物流通道前由于受到刀盘的砍 切作用，会有一个初速度 Vi ，其将影响甘蔗喂入前的 倾角。根据前期试验 高 速 录 像 的 记 录，可 以 推 算 甘 蔗 根部准备进入通道时的速度约为 0． 1 ～ 0． 2m / s［3］。仿 真中，甘蔗长度以 2m 计，根部直径为 25mm，尾部直径 18mm，在 ADAMS 中建立 10 段 20cm 长的锥台，上一 段 锥台 下 底 的直 径 与 下 一 段 锥 台 的 上 底 直 径 相 同 ，并 依次相连。在每段锥台中间增加 Bushing 连接，甘蔗 的弹性模量 E = 1 172MPa，剪切模量 G = 14． 47MPa， 甘蔗的密度 ρ = 1． 1E － 6kg / mm3［4］。 2． 2 输蔗通道倾角分析
型 化 有 较 好 的 作 用 ; 综 合 考 虑 剥 叶 机 构 、后 续 甘 蔗 切 段 机 构 以 及 集 蔗 器 的 尺 寸 对 输 蔗 过 程 进 行 分 析 ，证 明 输 蔗 通
道的倾角在 15°左右比较合适。
关键词: 整秆式甘蔗联合收割机; 物流通道; 仿真分析
中图分类号: S225． 5 + 3
甘蔗收割机的输蔗通道一般采用多组耙轮或者耙 轮结合输送 带。根据 甘 蔗 切 断 后 飞 行 试 验 记 录，甘 蔗 在进入输蔗通道前 与 地 面 有 个 较 大 的 夹 角 ，而 输 蔗 通 道与地 面也有一 个 夹 角。 从 侧 面 看，甘 蔗 与 输 蔗 通 道 中心形成一个 V 形，而甘蔗本身比较坚硬，要使甘蔗 进 入 输 蔗 通 道，需 要 强 迫 甘 蔗 变 向，由 于 甘 蔗 只 有 被 耙轮夹紧后才 能被 迫 变 向，因 此 实 现 变 向 的 关 键 是 让 甘蔗顺利地进入第 1 组耙轮。
由于甘蔗 表皮坚 硬 光 滑，甘 蔗 被 刀 盘 甩 向 耙 轮 后 并 不 会 因 为 碰 撞 而 远 离 耙 轮，耙 轮 要 夹 紧 甘 蔗，则 通 道间隙应该小于等于甘蔗的直径。由于甘蔗直径大 小 是 个 区 间 值，所 以 间 隙 应 该 小 于 甘 蔗 的 平 均 直 径。 当 甘 蔗 被 砍 断 后，甘 蔗 下 部 有 一 个 向 后 的 速 度，设 计 物流通道 的 入 口 处 间 隙 比 较 大，通 道 内 间 隙 逐 渐 减 小 ，以 实现甘蔗 在 进 入 通 道 后 再 被 夹 紧 的 目 的 。 通 道 上的输蔗装置 在自 动 夹 紧 甘 蔗 向 后 输 送，甘 蔗 一 旦 被 夹紧进入通道，就 会 被 迫 改 变 方 向。 由 于 甘 蔗 并 不 是 刚 性 的 材 料，只 要 不 出 现 较 大 的 应 力 集 中，甘 蔗 不 会 出现断裂。后续的输蔗辊采用橡胶材质的夹持装置， 且此时甘蔗 已经 与 通 道 平 面 平 行 ，容 易 实 现 输 送 。 其 关键是如何设计在前端能够开放较大的入口且不会 额外占用输送辊空间的变向装置。
如果采用 背负式 物 流 通 道，通 道 可 以 采 用 偏 置 式 和中置式。偏置式必 然 会 造 成 收 割 机 宽 度 的 增 加，而 中置式的物流通道会对驾驶员的视线造成影响; 背负 式的物流通道必然造成通道与地面的高度距离增大， 影响甘蔗顺利进入通道。如果采用腹挂中置式( 物流 通道在驾驶室下方) 能较好避开这些不利因素，且可 以充分利用收割机 底 盘 的 空 间，对 甘 蔗 收 割 机 的 小 型 化有较好的作用。
本文的设计 目标 是 小 型 甘 蔗 联 合 收 割 机 ，采 用 腹 挂中置式通道。为了 尽 量 缩 小 收 割 机 的 体 积 规 模，将 输蔗辊和剥叶机构 整 合，整 合 后 的 机 构 将 包 括 变 向 耙 轮( 两对) 、输蔗辊( 两对) 、剥叶辊( 一对) 以及限速辊
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2012 年 2 月
收稿日期: 2011 － 04 － 14 基金项目: 广西科学基金项目( 桂科基 0778006 － 13) 作者简 介: 傅 隆 政 ( 1959 － ) ，男，南 宁 人，副 教 授，工 学 硕 士，( E －
mail) fulz@ nnkj． gov． cn。
整秆式甘蔗收获方式是目前国内甘蔗收获的主要 方式。本文针对小型整秆式甘蔗联合收割机的特点， 对 甘蔗 砍 断 后 输送 及 除 杂 过 程 进 行 分 析 ，研 究 联 合 收 割机整机物流的设计方法。
2012 年 2 月
农机化研究
第2 期
图 3 和图 4 显示的各变向轮的棱边在实际设计中 要进行圆角处理，主 要 考 虑 减 少 甘 蔗 茎 秆 损 伤 和 糖 分 的损失，使过渡更圆滑，甘蔗更容易进入输蔗通道。
2 输蔗通道物流过程仿真分析
2． 1 物流通道模型的主要参数设定 甘蔗物流通道的仿真分析包括甘蔗的喂入和输
农机化研究
第2 期
( 一对) ，驾驶室在前面，发动机在驾驶室后面，其结构 示意图如图 1 所示。
图 1 甘蔗收割机布局示意图 Fig． 1 Structure of sugarcane leaf stripping machine
物流通道设计初步要求: 甘蔗的平均长度约在 2. 5m 左右，甘蔗穴距为 20 ～ 30cm，部分甘蔗每穴有 2 ～ 3 根甘蔗，平均每穴为 1． 5 根。若甘蔗从物流通道 输出时的速度为 0． 6 ～ 1m / s，甘蔗平均直径为 26mm， 则甘蔗通道考虑最少应保证能通过 15 根甘蔗，也就 是物流通道的最窄宽度为 W ＞ 26 × 15 = 390mm。由于 刀盘 切割甘蔗 时靠 近 地 面，为 了 使 砍 蔗 与 输 蔗 过 程 能 够顺畅地衔接 ，输 蔗 辊 将 和 地 面 比 较 接 近 。 为 了 保 证 收割机 在非收割 期 间 的 通 过 性，输 蔗 通 道 考 虑 设 计 成 可以 上 下 调 节 的 形 式，工 作 时 最 小 离 地 间 隙 为 100mm，非工作时的最小离地间隙为 250mm 以上。 1． 2 物流通道甘蔗的输送
文献标识码: A
文章编号: 1003 － 188X( 2012) 02 － 0019 － 05
0 引言
甘蔗联合收获机主要有切断式和整秆式两种类 型。大型切 断式甘蔗 联 合 收 割 机 具 有 功 率 大 、作 业 效 率 高、功 能 齐 全 和 自 动 化 程 度 高 等 特 点，是 全 程 机 械 化生产中成熟与稳定的收获机具。世界上发达的产 糖国家( 如古巴、巴西、澳大利亚和美国等) 甘蔗种植 在 广 阔 平 坦 的 地 域，便 于 机 械 化 作 业，同 时 糖 厂 制 糖 工艺先进，因此 大型 切 断 式 甘 蔗 联 合 收 割 机 在 这 些 地 区得到了广泛应用。如巴西已有 80% 的甘蔗生产实 现了机械化收割，古巴也达到了 72%［1］。在这些产糖 发 达 国家 ，大型切 段 式 甘 蔗 联 合 收 割 机 已 成 为 甘 蔗 收 获机械技术发展的主要方向。