整杆式甘蔗收割机液压系统设计与分析
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第 ３９卷 第 ５期 ２０１８年 ５月
中 国 农 机 化 学 报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｍ ｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ
Ｖｏ１．３９ Ｎｏ．５ Ｍ ａｖ． ２０１８
整 杆 式 甘 蔗 收 割 机 液 压 系 统 设 计 与 分 析 ＊
刘 恩辰 ， 葛动 元 ， 罗信 武
互 配合 ，但各 机构 所承 受 的负载 大小 不一 ；扶 蔗 机构 以 及 切割 机构 的升 降油 缸 ，只在 工 作 开 始前 调 整 好 相 应 的高度 和角 度 ，然后 对 油 缸 进 行 锁 紧 ；另 外 ，转 向油 缸 只 在甘 蔗收 割机 进行 转 向或掉 头时 才工 作 。为 防 止堵 塞 情况 ，工作 开始 时 ，先启 动输 送装 置 、剥 叶装 置 、喂入 装 置 和压倒 装置 ，再启 动 刀具及 扶 蔗装 置 ；而工 作 完毕 时 ，应 该 先关 闭 刀 具 及 扶 蔗 装 置 ，然 后 再 关 闭 压 倒 装 置 、喂 入装置 、剥 叶装 置 和输送 装置 。
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｍ ｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ，２０１８，３９（５）：０１～ Ｏ４
０ 引 言
甘 蔗是 中国南 方 主要 经 济 作 物 之一 ，实 现 甘 蔗 收 获机 械化 能 够有 效提 高劳 动效 率 、降低 收 割成 本 ，对 中 国农 业 发展 具有 重要 意义 。根据最 终 收 获甘 蔗形 态 的 不 同 ，可 将 甘蔗联 合 收割 机分 为两 种类 型 ：切 段式 收割 机 和整 杆式 收 割 机 。受 甘 蔗 种植 模 式 、种 植 地 形 和 糖 厂 榨糖 工艺 等 因 素影 响 ，目前 在 中 国整 杆 式 甘 蔗 收 割 机 是甘 蔗 收获机 研 制 的重 要 机型 ＿１ ］。
Ｑ一 Ｘ Ｖ × １０
（１）
Ｐ 一 Ｘ Ｑ ÷ ６０
（２）
式 中 ：Ｑ—— 液压 马达 流量 ，Ｌ／ｒ ａｉｎ；
—
—
液 压 马 达 转 速 ，ｒ／ｍｉｎ；
Ｖ— — 液 压 马 达 排 量 ，ｍＬ／ｍｉｎ；
Ｐ— — 液压 马达 功率 ，ｋｗ ；
— — 液 压 马 达 工 作 压 力 （压 强 ），Ｍ ｐａ。
２ 甘 蔗 收 割 机 液 压 系统 设 计 要 求 分 析
甘 蔗 收割机 的各 个动 作都 是 由液压 系 统进 行 驱 动
的 ，液 压系 统 中液压 马达 的流量 、转 速 和排 量 间 的关 系
如 式 （１）所 示 ，液 压 马 达 的 功率 、工 作 压 力 和 流量 间 的
关 系如 式 （２）所示 。
（广 西科 技大 学机 械工 程学 院 ，广西柳 州 ，５４５００６）
摘 要 ：液 压 系 统 是 整杆 式 甘 蔗 收 割 机 的核 心 动 力 装 置 ，为 实 现 优 化 设 计 ，分 析 简 单 单 独 控 制 系 统 和 简 单 集 成 控 制 系 统 的特 点 ，并 提 出优 化 集 成 控 制 方 案 。简 单 单 独 控 制 系统 使 用 和 维 护 都 相 对 简 单 方 便 ，但 系 统集 成 度 低 ，动 力 和传 动 结 构 多 且 庞 大 ，也 增 加 了设 备 重 量 和 成 本 ，液压 系 统 的 管 路 较 为 复 杂 ，系 统 发 热 严 重 ，综 合 效 果 不 太 理 想 ；简 单 集 成 控 制 系 统 系 统 集 成 度 好 ，但 小 负 载器 件 的 功 率 因 数 低 ，其 中 扶 蔗 机 构 的 功 率 因数 低 至 ２６．７ ，系 统 发 热 量 大 ；优 化 集 成 控 制 系 统 系 统 集 成 度 好 ，通 过 设 置 增 速 器 ，将 扶 蔗机 构 的 功 率 因 数 提 升 至 ９２ 以上 ，具 有 较 好 的综 合 效 果 。 关 键 词 ：收 割 机 ；甘 蔗 ；液 压 系 统 ；设 计 中 图 分 类 号 ：￥２２５．５＋ ３ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：２０９５—５５５３（２０１８）０５—０００１—０４
１ 整 杆 式 甘 蔗 联 合 收 割 机 动 作 分 析
整 杆式 甘 蔗联 合收 割机 工作 时 ，其 动作 包括 扶 蔗 、 压Leabharlann Baidu倒 、砍蔗 、喂人 、剥 叶 、输 送 、行 走 、吹 风 等 ，上 述 各 个 动 作分 别对 应 螺旋 扶 蔗机 构 的转 动 、压 倒 滚 筒 的转 动 以及 收割机 整体 向前运 动 、收 割刀 具 的转 动 、喂 人 滚筒 的转动 、剥 叶及 分 叶 滚 筒 的转 动 、输 送 滚 筒 的 转 动 、行 走 机构 的转 动 、吹风 机构 的转 动 ，这些 机 构都 是 由液压 系统进 行 驱动 的 。
刘 恩 辰 ，葛 动元 ，罗 信 武 ．整 杆 式 甘 蔗 收 割 机 液 压 系 统 设计 与 分 析 ＥＪＩ．中 国农 机 化 学 报 ，２０１８，３９（５）：０１～ Ｏ４ Ｌｉｕ Ｅｎｃｈｅｎ，Ｏｅ Ｄｏｎｇｙｕａｎ，Ｌｕｏ Ｘｉｎｗｕ．Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｗｈｏｌｅ ｓｔａｌｋ ｓｕｇａｒｃａｎｅ ｈａｒｖｅｓｔｅｒ［Ｊ］
同时 ，为适 应不 同的甘蔗 收 割场 景 ，还设 置 了 油缸 系统来 调节 螺 旋 扶 蔗 机构 的高 度 升 降 及 角 度 变 幅 、收 割 刀具 的高度 升降 以及 甘蔗 收割 机 的转 向。收 割 甘蔗 时 ，扶 蔗机 构 、压 倒 机 构 、砍 蔗机 构 、喂 入 机 构 、剥 叶机 构 、输送 机 构 、行 走 机构 、吹风 机构 等 机构 同时运 行 、相
根 据式 （１）（２）可 以计 算 出单 纯 液 压 传 动 时 ，各 传 动 马达 的相 关参 数 ，其参 数如 表 １所示 。
收 稿 日期 ：２０１８年 ４月 ２８日 修 回 日期 ：２０１８年 ５月 ９ 日 ＊基 金 项 目 ：２０１７年 度 国家 自然 科 学 基 金 项 目（５１７６５００７）；２０１６年 度 广 西 高 校 中 青 年 教 师基 础 能力 提 升项 目（ＫＹ２０１６ＹＢ２５３） 第 一 作 者 ：刘 恩 辰 ，女 ，１９８２年 生 ，河 北 保 定 人 ，硕 士 ，讲 师 ；研 究 方 向为 农 机 设 计 、上 肢 康 复 机 器 人 。Ｅ—ｍａｉｌ：ｎｉｃｅ２０１０＠ １２６．ｃｏｒｎ
中 国 农 机 化 学 报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｍ ｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ
Ｖｏ１．３９ Ｎｏ．５ Ｍ ａｖ． ２０１８
整 杆 式 甘 蔗 收 割 机 液 压 系 统 设 计 与 分 析 ＊
刘 恩辰 ， 葛动 元 ， 罗信 武
互 配合 ，但各 机构 所承 受 的负载 大小 不一 ；扶 蔗 机构 以 及 切割 机构 的升 降油 缸 ，只在 工 作 开 始前 调 整 好 相 应 的高度 和角 度 ，然后 对 油 缸 进 行 锁 紧 ；另 外 ，转 向油 缸 只 在甘 蔗收 割机 进行 转 向或掉 头时 才工 作 。为 防 止堵 塞 情况 ，工作 开始 时 ，先启 动输 送装 置 、剥 叶装 置 、喂入 装 置 和压倒 装置 ，再启 动 刀具及 扶 蔗装 置 ；而工 作 完毕 时 ，应 该 先关 闭 刀 具 及 扶 蔗 装 置 ，然 后 再 关 闭 压 倒 装 置 、喂 入装置 、剥 叶装 置 和输送 装置 。
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｍ ｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ，２０１８，３９（５）：０１～ Ｏ４
０ 引 言
甘 蔗是 中国南 方 主要 经 济 作 物 之一 ，实 现 甘 蔗 收 获机 械化 能 够有 效提 高劳 动效 率 、降低 收 割成 本 ，对 中 国农 业 发展 具有 重要 意义 。根据最 终 收 获甘 蔗形 态 的 不 同 ，可 将 甘蔗联 合 收割 机分 为两 种类 型 ：切 段式 收割 机 和整 杆式 收 割 机 。受 甘 蔗 种植 模 式 、种 植 地 形 和 糖 厂 榨糖 工艺 等 因 素影 响 ，目前 在 中 国整 杆 式 甘 蔗 收 割 机 是甘 蔗 收获机 研 制 的重 要 机型 ＿１ ］。
Ｑ一 Ｘ Ｖ × １０
（１）
Ｐ 一 Ｘ Ｑ ÷ ６０
（２）
式 中 ：Ｑ—— 液压 马达 流量 ，Ｌ／ｒ ａｉｎ；
—
—
液 压 马 达 转 速 ，ｒ／ｍｉｎ；
Ｖ— — 液 压 马 达 排 量 ，ｍＬ／ｍｉｎ；
Ｐ— — 液压 马达 功率 ，ｋｗ ；
— — 液 压 马 达 工 作 压 力 （压 强 ），Ｍ ｐａ。
２ 甘 蔗 收 割 机 液 压 系统 设 计 要 求 分 析
甘 蔗 收割机 的各 个动 作都 是 由液压 系 统进 行 驱 动
的 ，液 压系 统 中液压 马达 的流量 、转 速 和排 量 间 的关 系
如 式 （１）所 示 ，液 压 马 达 的 功率 、工 作 压 力 和 流量 间 的
关 系如 式 （２）所示 。
（广 西科 技大 学机 械工 程学 院 ，广西柳 州 ，５４５００６）
摘 要 ：液 压 系 统 是 整杆 式 甘 蔗 收 割 机 的核 心 动 力 装 置 ，为 实 现 优 化 设 计 ，分 析 简 单 单 独 控 制 系 统 和 简 单 集 成 控 制 系 统 的特 点 ，并 提 出优 化 集 成 控 制 方 案 。简 单 单 独 控 制 系统 使 用 和 维 护 都 相 对 简 单 方 便 ，但 系 统集 成 度 低 ，动 力 和传 动 结 构 多 且 庞 大 ，也 增 加 了设 备 重 量 和 成 本 ，液压 系 统 的 管 路 较 为 复 杂 ，系 统 发 热 严 重 ，综 合 效 果 不 太 理 想 ；简 单 集 成 控 制 系 统 系 统 集 成 度 好 ，但 小 负 载器 件 的 功 率 因 数 低 ，其 中 扶 蔗 机 构 的 功 率 因数 低 至 ２６．７ ，系 统 发 热 量 大 ；优 化 集 成 控 制 系 统 系 统 集 成 度 好 ，通 过 设 置 增 速 器 ，将 扶 蔗机 构 的 功 率 因 数 提 升 至 ９２ 以上 ，具 有 较 好 的综 合 效 果 。 关 键 词 ：收 割 机 ；甘 蔗 ；液 压 系 统 ；设 计 中 图 分 类 号 ：￥２２５．５＋ ３ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：２０９５—５５５３（２０１８）０５—０００１—０４
１ 整 杆 式 甘 蔗 联 合 收 割 机 动 作 分 析
整 杆式 甘 蔗联 合收 割机 工作 时 ，其 动作 包括 扶 蔗 、 压Leabharlann Baidu倒 、砍蔗 、喂人 、剥 叶 、输 送 、行 走 、吹 风 等 ，上 述 各 个 动 作分 别对 应 螺旋 扶 蔗机 构 的转 动 、压 倒 滚 筒 的转 动 以及 收割机 整体 向前运 动 、收 割刀 具 的转 动 、喂 人 滚筒 的转动 、剥 叶及 分 叶 滚 筒 的转 动 、输 送 滚 筒 的 转 动 、行 走 机构 的转 动 、吹风 机构 的转 动 ，这些 机 构都 是 由液压 系统进 行 驱动 的 。
刘 恩 辰 ，葛 动元 ，罗 信 武 ．整 杆 式 甘 蔗 收 割 机 液 压 系 统 设计 与 分 析 ＥＪＩ．中 国农 机 化 学 报 ，２０１８，３９（５）：０１～ Ｏ４ Ｌｉｕ Ｅｎｃｈｅｎ，Ｏｅ Ｄｏｎｇｙｕａｎ，Ｌｕｏ Ｘｉｎｗｕ．Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｗｈｏｌｅ ｓｔａｌｋ ｓｕｇａｒｃａｎｅ ｈａｒｖｅｓｔｅｒ［Ｊ］
同时 ，为适 应不 同的甘蔗 收 割场 景 ，还设 置 了 油缸 系统来 调节 螺 旋 扶 蔗 机构 的高 度 升 降 及 角 度 变 幅 、收 割 刀具 的高度 升降 以及 甘蔗 收割 机 的转 向。收 割 甘蔗 时 ，扶 蔗机 构 、压 倒 机 构 、砍 蔗机 构 、喂 入 机 构 、剥 叶机 构 、输送 机 构 、行 走 机构 、吹风 机构 等 机构 同时运 行 、相
根 据式 （１）（２）可 以计 算 出单 纯 液 压 传 动 时 ，各 传 动 马达 的相 关参 数 ，其参 数如 表 １所示 。
收 稿 日期 ：２０１８年 ４月 ２８日 修 回 日期 ：２０１８年 ５月 ９ 日 ＊基 金 项 目 ：２０１７年 度 国家 自然 科 学 基 金 项 目（５１７６５００７）；２０１６年 度 广 西 高 校 中 青 年 教 师基 础 能力 提 升项 目（ＫＹ２０１６ＹＢ２５３） 第 一 作 者 ：刘 恩 辰 ，女 ，１９８２年 生 ，河 北 保 定 人 ，硕 士 ，讲 师 ；研 究 方 向为 农 机 设 计 、上 肢 康 复 机 器 人 。Ｅ—ｍａｉｌ：ｎｉｃｅ２０１０＠ １２６．ｃｏｒｎ