回转式棉花秸秆切割试验台的研制与试验研究

【摘要】：我国是世界重要的棉花产区，棉花收获后的棉秆是一种用途非常广泛的宝贵资源。不仅可以用作木材代用品而且具有很高的营养价值还可作为一种新型能源。为此，本文首先在微机控制电子式力学万能试验机上利用正交试验方法，提出利用在回转切割试验台上刀片的最优参数。在此基础上，研制了可模拟棉花秸秆切割收获过程的回转式切割试验台，对影响切割性能的切割方式、切割速度、喂入输送速度、切割倾角等因素进行研究，找出这些因素的较优组合，从而降低切割功率。主要内容包括： 在WDW-5E型微机控制式力学万能试验机上对收获期的棉秆做了正交切割试验。试验结果显示：影响切割质量因素的顺序为：切割角度，切割速度，刀片厚度，定刀片形式（光齿刃），刀片刃角，动刀片形式（光齿刃）。刀片的最优参数为：切割角度为28.2°，切割速度为500mm/min，刀片厚度选6mm，刀片刃角为28.2°，刀片形式为齿刃，正交试验的最优结果为圆盘式棉秆切割试验台的设计提供了相关依据。 利用三维实体设计软件、二维绘图软件设计制造了一台棉花秸秆切割试验台。试验台主要包括切割装置、输送装置、控制采集装置三大部分。试验台主要能够实现切割速度连续可调、喂入输送速度可调、自动采集扭矩参数等功能，便于操作，安全可靠，是研究秸秆力学特性的有效工具。 利用设计的试验台，在农机试验室进行了回转圆盘刀式、回转圆盘锯式正交试验。试验结果显示：圆盘刀片切割时，影响切割功的顺序为刀片数量、喂入输送速度、切割速度、刀片角度、切割倾角。割台的最佳参数是输送速度0.05m/s，切割速度16m/s，切割倾角13°，切割角度为30°，刀片数量为2把。圆锯刀片切割时，影响切割功的顺序为喂入输送速度、刀片速度、切割倾角。割台的最佳参数是输送速度0.15m/s，刀片速度10m/s，切割倾角8°。在此结构参数、动力参数下切割最省功。 通过正交试验优化了棉秆切割试验台的相关结构、运动等参数，为以后设计相关机具提供了基础并为以后棉田试验做好相关准备。 利用ADAMAS动态仿真模拟软件，对棉花秸秆一刀切割和不漏割进行了公式计算和模拟仿真。仿真结果和计算结果互相吻合，为以后割台试验提供相关依据。 【关键词】：棉秆 回转式 切割 正交试验
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：S225.912
【目录】：

• 中文摘要6-7
• Abstract7-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 课题的研究目的和意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.3 课题来源及主要研究内容14-15
• 1.4 研究方法与技术路线15
• 1.4.1 研究方法15
• 1.4.2 技术路线15
• 1.5 本章小结15-17
• 2 棉秆力学、切割刀片参数初步试验研究17-25
• 2.1 试验材料与设备17-18
• 2.2 棉秆剪切力学试验方法18
• 2.3 棉秆力学性能试验结果与分析18-20
• 2.3.1 试样根部含水率随时间的变化18-19
• 2.3.2 试样剪切功随含水率的变化19-20
• 2.4 正交试验方法20-22
• 2.5 正交试验结果与分析22-24
• 2.6 本章小结24-25
• 3 回转式切割试验台的设计25-41
• 3.1 设计原则25
• 3.2 试验台总体设计25-29
• 3.2.1 整体结构与工作原理27-28
• 3.2.2 割台工作原理28
• 3.2.3 技术参数28-29
• 3.3 关键机构设计29-31
• 3.3.1 棉秆喂入输送装置设计29-30
• 3.3.2 割台设计30-31
• 3.4 试验台功率消耗及动力匹配31-34
• 3.4.1 电动机选择33-34
• 3.4.2 变频器选择34
• 3.5 切割刀固定盘设计34-36
• 3.6 齿带式输送器36-37
• 3.7 测控系统设计37-40
• 3.7.1 测控系统整体设计37-38
• 3.7.2 扭矩传感器选型38-40
• 3.8 本章小结40-41
• 4 回转式棉秆切割试验设计与分析41-49
• 4.1 试验材料与设备41-42
• 4.2 试验设计方法42
• 4.3 试验结果与分析42-48
• 4.4 本章小结48-49
• 5 回转式刀片切割模拟与分析49-53
• 5.1 不重割模拟49-50
• 5.2 不漏割模拟50-52
• 5.3 本章小结52-53
• 6 结论与建议53-55
• 6.1 结论53
• 6.2 创新点53-54
• 6.3 建议54-55
• 参考文献55-60
• 致谢60-61
• 硕士研究生期间发表的论文和专利61

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