【摘 要】
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柠条因其良好的环境适应性,广泛种植于我国北方部分省份,长期以来柠条资源被大量浪费,但随着对柠条产业的重视,柠条收获机也有了新的要求,切割装置作为柠条收获机的关键工作部件之一,其结构的合理性不仅影响柠条收获机的工作性能,同时也影响着柠条的平茬效果。本研究主要完成柠条收获机切割装置的结构设计与关键参数优化并对其进行田间试验验证。主要的研究内容如下:（1）对柠条茎秆的力学特性进行研究。通过柠条茎秆力学特
【基金项目】
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内蒙古自治区科技重大专项“草原生态恢复与生产力提升关键技术和装备研发（项目编号:2020ZD0001）”课题“柠条灌木平茬收获技术与装备研究（课题编号:2020ZD0001-04）”
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柠条因其良好的环境适应性,广泛种植于我国北方部分省份,长期以来柠条资源被大量浪费,但随着对柠条产业的重视,柠条收获机也有了新的要求,切割装置作为柠条收获机的关键工作部件之一,其结构的合理性不仅影响柠条收获机的工作性能,同时也影响着柠条的平茬效果。本研究主要完成柠条收获机切割装置的结构设计与关键参数优化并对其进行田间试验验证。主要的研究内容如下:（1）对柠条茎秆的力学特性进行研究。通过柠条茎秆力学特性试验,测得柠条茎秆拉伸强度为231.9MPa,柠条茎秆的剪切强度为28.3MPa,柠条茎秆的弹性模量为1183.2MPa。经过测试,测得柠条茎秆含水率35%～45%,测定柠条茎秆的密度为1.172g﹒cm-3。（2）对柠条的切割机理和受力情况进行分析,确定柠条的切割方式为无支撑切割,采用高速旋转的镶嵌锯片式切割圆盘。完成切割装置的结构设计、传动设计、切割圆盘及锯片设计,并建立切割装置虚拟模型。（3）对切割装置进行运动学分析,通过建立切割装置的运动学模型,运用理论方法进行推导,得出符合设计条件的前提条件,并进行验证,运用图示方法展示锯片齿尖的速度和位移变化曲线以及切割刃不同时间的路径扫略图。对简化后的切割装置进行模态分析,确定各阶模态的振型和固定频率,确定模型的设计合理性。对模型进行静力学分析,探究锯片的各个参数对切割的影响,综合选择切割锯片参数,锯片前角24.0°,后角10.5°,厚度4mm。对切割装置进行显示动力学分析,研究发现无支撑切割的影响范围为150mm;确定最优的锯盘布置参数,锯盘间隙为5mm,锯盘重叠量为45mm。（4）通过田间试验发现,切割装置基本能够实现柠条的平茬切割作业,平茬高度平均值为163mm,漏割率低于3%,平茬性能良好。切割装置是柠条收获机的关键工作部件,对柠条收获机切割装置的结构设计与优化并进行田间试验验证的研究,对于柠条收获机的研发和柠条机械化收获均有一定的理论意义和实际价值。
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