贵州邦力灌木平茬机,沙柳收割机

沙生灌木是我国西部地区防沙治沙,改良沙化土地的重要植物,在我国沙化危害治理中发挥着重要作用.沙生灌木具有适时平茬复壮的生物学特性,但由于大部分沙生灌木未及时平茬,出现了不同程度的生长退化,致使涉及的区域面临二次沙化的危险.沙生灌木不仅具有重要的生态效益,同时还可以带来较好的经济效益.论文研究内容作为国家科技支撑计划项目的关键任务,目标就是突破机械化平茬沙生灌木的瓶颈技术,研制出符合我国国情的沙生灌木收割装备. 论文评述了国内沙生灌木生长环境和生物学特性及国内外相关研究动态,在总结分析典型沙生灌木沙柳,柠条基本特性和切割特性的基础上,进行了往复铲式,往复单动刀式,旋转甩刀式,圆锯片式4种切割器的设计与试验.试验表明,往复式切割器适用于收割平坦地形生长的低龄小径级灌木;圆锯片式切割器适用于三年及以上生木质化程度较高灌木的平茬复壮作业;而往复铲式和旋转甩刀式切割器不适合用于灌木平茬作业. 论文基于切割器切割灌木时的切割效率,能耗和切割效果,对切割机构,运动参数进行了综合比较与优化,并设计研发了2种灌木平茬机.针对低龄小径级灌木的平茬问题,设计了具有对称双曲柄连杆机构的往复双动刀式灌木平茬机,分析了其割刀位移,速度,加速度与曲柄转角的关系,并进行了仿真验证.针对地势条件复杂,木质化程度高的多年生灌木平茬问题,设计了具有横,纵向仿形功能的圆锯片式自走灌木平茬机,分析了锯片直径,齿数,单齿进给量,锯片转速与机具前进速度的关系,并提出人工操纵仿形与机具自适应仿形相结合的灌木平茬仿形方式. 利用往复双动刀式灌木平茬机对二年生柠条进行平茬试验,其佳工作参数为:曲柄转速n=632r/min,切割速比λq=1.6.此工作参数下各项指标为:茬高不合格率小于等于2.5%,破茬率小于等于3.1%,漏割率小于等于2.5%,生产率0.38hm2/h. 利用圆锯片式自走灌木平茬机对五年生沙柳进行平茬试验,其佳工作参数为:圆锯片线速度为50m/s;灌丛株数小于80株/丛时机具的行走速度为0.44m/s,灌丛株数在80～110株/丛之间时机具的行走速度为0.34m/s,灌丛株数大于110株/丛时机具的行走速度为0.24m/s;沙柳丛植株数量,植株直径,丛下沙丘高度对机具作业速度影响较大,平茬时应根据灌丛的生长情况适时调整机具前进速度.研究和试验表明,论文设计研制的圆锯片式自走灌木平茬机实现了人工手动仿形与机具自适应仿形相结合的仿形方式,具有切割灌木时低速行走与灌木丛间高速行走移动相结合的机具行走功能;铰接式车体结构确保了机具在停止或前进时切割部件均能以铰接点为中心形成扇面切割轨迹,提高了机具灵活性,增大了收割幅宽和收割效率;设计开发的双四连杆结构与拉伸弹簧结合仿形机构,主机与切割部件机架采用旋转轴铰接机构,实现了圆锯片式灌木平茬机自适应纵向,左右两侧横向仿形:设计开发的相向向外旋转的圆锯片,配合倒V型诱导杆,实现了切割后枝条的集条,为后期移出田间创造条件. 论文研发的沙生灌木平茬机在田间试验中体现了较好的作业效果,能够满足我国目前不同类型灌木林平茬复壮的需要,具有较好的推广应用前景.

针对我国西部地区沙生灌木捡拾和压捆难,劳动强度大,效率低等问题,以及为荒漠化防治实现机械化技术,设计了具有挂车机构的自走式多功能沙生灌木集运装备,可显著增加捡拾能力,在本论文中着重分析液压系统方案和主要参数的确定.

蒙古西部地区有着丰富的沙生灌木资源,尤以沙柳为常见.利用沙柳材生产人造板也已成为当地农民增收的重要渠道.目前使用的沙生灌木削片设备绝大部分为国产鼓式削片机,在削片过程中存在着进料机构压不紧,嫩稍部分切断困难,生产效率低,大马拉小车等问题.为此,课题组结合沙生灌木的特点自行设计并制造了带浮动式辊筒进料机构的BX215S沙柳试验削片机,用于沙生灌木木片加工生产,很大程度上提高了鼓式削片机的生产效率和木片质量.但其功耗大,振动噪音大,冲击力强,因而研究其主要工作部件的切削性能和振动特性就显得特别重要.本文就沙柳削片机切削参数的变化对切削性能及削片机振动的影响进行试验研究,运用响应曲面法分析了切削参数的变化对削片机的切削力及削片成片率的影响;同时研究了切削参数对削片机振动的影响;并将切削机构在ANSYS Workbench中进行静力学分析和预应力模态分析,得出如下结论:1,利用Design Expert设计正交试验,根据各因素的影响因子,分别建立了主切削力F_z,法向切削力F_y,轴向切削力F_x及削片成片率Q的回归方程,通过方差分析确定回归方程的可靠性,用响应曲面法论证了切削参数间的相互作用对切削力及成片率的影响,即对主切削力F_z而言,影响显著的是含水率,顺序为含水率沙柳直径与含水率的交互作用喂入量沙柳直径喂入量×含水率,其余均为不显著项;对法向切削力F_y而言,影响显著的项依次为:喂入量喂入量×含水率沙柳直径×含水率含水率喂入量×沙柳直径;对轴向切削力F_x来讲,影响的显著项的顺序为:刀辊转速沙柳直径喂料辊转速×含水率沙柳直径×含水率;沙柳成片率的影响因素依次为:刀辊转速喂料辊转速刀辊转速×喂料辊转速含水率.2,切削力测试分析研究发现,轴向切削力存在,与法向切削力大小相近.轴向切削力的产生有两个原因:一是沙柳材在切削的过程中由于相互挤压发生相对移动而与定刀表面的摩擦力形成的;二是由于刀辊的不平衡振动产生的.3,通过振动测试分析对比了空载和负载情况下的削片机的振动状态,并对加速度图和自功率谱密度图进行对比,发现负载情况下的进给机构和切削机构的振动都比空载情况下大,刀辊转速的变化对振动影响很大,建议生产时刀辊转速为900r/min,喂料辊转速的变化对振动也有较大影响,当喂料辊转速为80r/min时振动尤为剧烈.4,利用Solid Works生成切削机构的三维实体图,导入ANSYS Workbench中分别对切削结构在设计高转为1320r/min,设计大切削力21.6KN及实测高转速1000r/min,实测大切削力15.8KN两种工况下进行静力学和预应力模态分析.静力学分析结果表明整个机构在两种工况下应力和应变集中的地方均在刀辊与轴的连接处及飞刀的刃口部位;通过对切削机构阶预应力模态分析,发现当处于低频工作时,大变形量集中在刀刃和刀辊的外缘,随着频率升高切削机构内部应变增加,二阶,三阶模态时切削机构沿轴的径向做上下和左右摆动,到七阶,八阶时切削机构出现了扭转变形.两种工况下切削机构的模态振型相似,实际工作状况的各项指标数值均低于设计大工作状态,结构整体处于稳定状态.