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目前我国的甘蔗机械化收获主要采用整秆式收获方式,需要将甘蔗砍倒,然后进行剥叶处理。独立的小型甘蔗剥叶机仍然需要消耗较多的人力和时间,且效率较低,制约了我国甘蔗生产机械化的发展。近年来国内研制了各种甘蔗联合收割机,具备砍蔗、剥叶和集堆等功能。其中整秆推倒式甘蔗收割机的收割流程包括甘蔗被推倒滚筒推倒至一定角度,然后被切割装置砍断并被喂入装置扒送至输送滚筒,此时甘蔗根部先进入收割机内部。在输送滚筒的作用下,甘蔗进入剥叶装置中。高速旋转的剥叶滚筒对甘蔗表皮上的蔗叶进行快速的刮扫,从而将蔗叶从甘蔗表皮剥去。被剥去蔗叶的甘蔗被剥叶装置后部的输送滚筒带出抛入集堆装置中,完成甘蔗收割过程。这些机型均存在损失率高和剥叶含杂率高的问题,与蔗农和糖厂的要求还有差距,需要进一步研究和改进。
本文研究整秆推倒式甘蔗收割机的剥叶问题,在剥叶试验装置上,配置了符合试验要求的剥叶试验台有关部件,对其工作原理和结构参数等进行了分析和试验,进行了结构参数和运动参数的优化试验,包括剥叶效果影响因素试验(预备试验、正交试验、单因素试验、高速摄影试验和验证试验等),优化了装置的运动参数和结构参数,得到了如下结果:
(1)通过预备试验观察和分析了不同结构参数和运动参数下的剥叶情况,确定了影响甘蔗剥叶效果的主要因素为:剥叶滚筒转速、输送滚筒转速、剥叶滚筒中心距、剥叶元件安装角度。
(2)通过正交试验得出了影响剥叶效果的四个因素主次关系依次为:剥叶滚筒转速(Ⅴ1)、剥叶滚筒中心距(P)、剥叶元件安装角度(α)、输送滚筒转速(V2)。
(3)通过剥叶滚筒转速和输送滚筒转速的单因素试验,研究了各因素对于剥叶效果的影响规律,并根据试验及收割机田间工作情况,得出了剥叶装置的最优参数组合:剥叶滚筒转速为600rpm、喂入滚筒转速为150rpm、剥叶滚筒中心距为310mm、剥叶元件安装角为90°时,在此组合下,未剥净率为27.7%,含杂率为4.7%,折断率为13.3%。
(4)通过高速摄影试验,观察甘蔗在剥叶装置中剥叶的运动过程,总结蔗叶被剥叶元件剥离的规律。一级剥叶滚筒的剥叶元件先对蔗叶击打,使蔗叶翘起,然后由二级剥叶滚筒的剥叶元件将其撕扯,直至剥离。
(5)通过单根多量和多根多量的验证试验,模拟田间收割甘蔗的过程,检验剥叶装置的可行性和适应性。得出,在单根多量的剥叶试验中,未剥净率为10.3%、含杂率为1.6%、折断率为14.8%。而在多根多量的剥叶试验:未剥净率为15.6%、含杂率为2.4%、折断率为21%。