《整稈式甘蔗聯合收穫機斷尾關鍵技術的機理研究》是依託華南農業大學，由羅菊川擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：整稈式甘蔗聯合收穫機斷尾關鍵技術的機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：羅菊川
- 依託單位：華南農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
摘要：實現甘蔗收穫機械化是降低我國蔗糖生產成本，增強其國際競爭力的重要途徑。整稈式甘蔗聯合收穫機適應我國目前農村生產以及糖廠的加工條件，在一段時間內將會是我國甘蔗收穫機研製的重要機型，斷尾除葉是這一機型急需克服的難關之一。本項目採用基礎力學試驗、高速攝影圖像分析、物理樣機試驗和理論建模分析等方法研究甘蔗尾梢的物理力學特性，確定符合農藝要求又適合於機械斷尾的最佳斷裂位置；研製適用於整稈式甘蔗聯合收穫機的斷尾機構，甘蔗通過該機構時，不需撕裂或破壞緊密包裹蔗尾的葉鞘，在最佳斷裂位置斷尾，斷尾誤差小，大大降低剝葉難度；以解決甘蔗整稈斷尾過程中斷尾位置難以控制和緊密包裹尾部的葉鞘難以撕裂剝除這兩個阻礙斷尾除葉技術發展的關鍵技術難點；在此基礎上，建立甘蔗與斷尾機構之間的關聯數學物理模型，深入研究其斷尾機理，對於整稈式甘蔗聯合收穫機剝葉斷尾機構的改進有著重要的理論價值和實踐意義。
結題摘要
甘蔗整稈斷尾過程中斷尾位置難以控制和緊密包裹尾部的葉鞘難以撕裂剝除是阻礙整稈式甘蔗聯合收穫機斷尾除葉技術發展的關鍵技術難點。項目研究了以彎曲折斷方式斷尾的甘蔗斷尾機理及斷尾關鍵技術，大大降低斷尾誤差和剝葉難度，為我國整稈式甘蔗聯合收穫機剝葉斷尾裝置的研製和改進提供一種新的設計理論和方法。採用力學性能試驗、高速攝影圖像分析、物理樣機試驗和理論建模分析相結合的方法研究了三個方面的主要內容： （1）甘蔗尾部物理力學性能以及確定機械斷尾的最佳斷裂位置； （2）研製適用於整稈式甘蔗聯合收穫機的斷尾機構，甘蔗通過該機構時，不需撕裂或破壞緊密包裹蔗尾的葉鞘，在最佳斷裂位置斷尾； （3）甘蔗莖桿與斷尾元件相互作用過程和運動狀態；建立斷尾力學模型與甘蔗與斷尾機構關聯數學物理模型，確立了蔗尾彎曲斷裂準則以及蔗尾彎曲斷裂位置控制方程。 研究主要結論： （1）彎曲破壞是機械斷尾的一個可行方式，甘蔗尾部莖稈頂端生長點以下約第5節的位置是甘蔗莖稈未成熟尾部與已成熟莖部接合處的脆弱部位，也是機械斷尾的最佳斷裂位置。最佳斷裂位置的抗彎強度顯著低於中部和基部，並向蔗莖頂端生長點處逐漸減弱；最佳斷裂位置的節間部分抗壓強度為4.61MPa，標準誤差為0.27MPa；壓縮彈性模量為62.91MPa，標準誤差為8.63MPa。抗彎強度為9.40 MPa，標準誤差為0.46 MPa；彎曲彈性模量為55.85 MPa，標準誤差為4.86 MPa。 （2）本項目設計的斷尾機構，甘蔗通過該機構時蔗尾在最佳斷裂位置附近斷裂，斷尾誤差小，對比本實驗室剝葉裝置試驗結果，本項目設計的斷尾裝置能夠大大降低剝葉難度、有效降低剝葉滾筒的轉速。同一時刻對蔗莖施加正壓力的斷尾彈性元件的數量和正壓力的大小，以及斷尾彈性元件與蔗莖的接觸頻率是蔗莖通過斷尾滾筒工作區域時能否斷尾，斷尾的長度是否合理的關鍵。 （3）根據斷尾機構與甘蔗數學物理模型及蔗尾彎曲斷裂控制方程，選定速度比（蔗莖前進速度/斷尾彈性元件頂端線速度），選擇斷尾機構各參數滿足斷裂準則，可實現在最佳斷裂位置斷尾。
