基于刀盤動剛性的甘蔗收獲機(jī)布局試驗(yàn)研究

麻芳蘭，蔡　力，楊代云，范志達(dá)，趙　靜，鐘家勤，葉才福

(廣西大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，南寧　530004)

?

基于刀盤動剛性的甘蔗收獲機(jī)布局試驗(yàn)研究

麻芳蘭，蔡力，楊代云，范志達(dá)，趙靜，鐘家勤，葉才福

(廣西大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，南寧530004)

摘要：通過振動測試與理論分析找出小型甘蔗收獲機(jī)在田間和模擬試驗(yàn)中出現(xiàn)的高破頭率問題，結(jié)合虛擬樣機(jī)技術(shù)，采用基于刀盤動態(tài)剛性的整機(jī)布局優(yōu)化仿真，得出切割器簡支梁安裝方式、發(fā)動機(jī)中置、剝?nèi)~系統(tǒng)軸負(fù)式布局方式利于增大刀盤的剛性。據(jù)此研制出改進(jìn)樣機(jī)，最后通過振動測試試驗(yàn)對比分析兩臺樣機(jī)，得出刀盤的振動幅度由原來的2mm下降到0.8mm，刀盤的動態(tài)性能有了很大的改善，從而驗(yàn)證了此布局方式的可行性。

關(guān)鍵詞：甘蔗收獲機(jī); 整機(jī)布局; ADAMS; 動態(tài)剛性

0引言

我國南方主要以丘陵地區(qū)為主，且種植甘蔗地塊面積小，小型甘蔗收獲機(jī)在很長一段時間內(nèi)仍將是甘蔗收獲機(jī)發(fā)展的主流方向[1]。而受到中國甘蔗種植模式和制糖廠工藝等因素的影響，整稈式甘蔗收割機(jī)是中國目前甘蔗收獲機(jī)研制的重要機(jī)型[2-7]。但是，整稈式甘蔗收獲機(jī)存在著高破頭率和切割損失等缺點(diǎn)，嚴(yán)重影響其性能和推廣使用[8]。

甘蔗機(jī)械化收獲過程中主要完成切割任務(wù)，對甘蔗宿根質(zhì)量有直接的關(guān)系。切割系統(tǒng)是關(guān)系甘蔗收獲機(jī)能否連續(xù)有效工作、能否平穩(wěn)順暢輸送甘蔗及降低破頭率的關(guān)鍵部件[9]。楊堅(jiān)[10]等研究了刀片切割角度、刀盤傾角、刀片數(shù)量對破頭率的影響，而且通過對單刀盤切割器的研究得出了振幅和頻率對破頭率有顯著影響，提出設(shè)計(jì)時應(yīng)該考慮減振措施。國外對甘蔗收割機(jī)進(jìn)行了較全面的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究，如Norris等[11]研究在切割器前方增加喂入輥的方式來提高甘蔗的輸送能力，來保證甘蔗順利通過物流通道，以免影響砍蔗質(zhì)量；但甘蔗破頭率還較高，一般在20%左右[12]。以上都是通過改變切割器的工作參數(shù)或者增加輔助結(jié)構(gòu)來降低對宿根破頭率的影響，而目前對刀盤切割器的動態(tài)剛性對于破頭率的影響研究卻很少。

本文根據(jù)課題組已經(jīng)研制的第一臺物理樣機(jī)在現(xiàn)場收割過程中存在的問題，通過基于刀盤動態(tài)剛性的整機(jī)布局優(yōu)化仿真分析，研發(fā)出新的物理樣機(jī)。同時，通過對新的收獲機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)研究，揭示了基于刀盤動態(tài)剛性的整機(jī)布局方式對降低宿根破頭率的意義，提高了砍蔗質(zhì)量。

1原樣機(jī)高破頭率原因分析

廣西大學(xué)研制出的第一臺小型整稈式甘蔗收割機(jī)物理樣機(jī)，如圖1所示。針對物理樣機(jī)進(jìn)行模擬試驗(yàn)，對不同轉(zhuǎn)速下切割后的蔗根情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。以30簇為統(tǒng)計(jì)樣本，對統(tǒng)計(jì)項(xiàng)取平均值，當(dāng)裂紋過節(jié)或裂紋長度大于15mm時就認(rèn)為蔗根損壞。試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

1.壓蔗稈　2.提升缸　3、6.喂入輥　4、5輸送輥　7.切割器

從表1的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出：原樣機(jī)的破頭率均在15%以上，甚至超過了20%，并且裂紋的平均長度也比較長。課題組前期研究成果表明[13]：切割質(zhì)量是隨著刀盤振動幅值的增加而下降，當(dāng)?shù)侗P振動幅值從0.461mm增大到1.054mm時，切割損失評分從4.71增大到7.21，也就是切割損失增加了46.5%。

表1　切割后蔗根情況統(tǒng)計(jì)

由于切割器刀盤的振幅與破頭率密切相關(guān)，現(xiàn)通過振動測試系統(tǒng)對樣機(jī)進(jìn)行振動測試。試驗(yàn)儀器選用江蘇東華測試技術(shù)有限公司的DH-5938動態(tài)信號測試分析系統(tǒng)，配套上海歐多儀器電子有限公司的HZ891XL電渦流傳感器。當(dāng)切割器不轉(zhuǎn)動時，發(fā)動機(jī)對刀盤的振動影響最大[13]，而當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為1 900r/min時，其功率匹配最好[14]。因此，測試發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為1 900r/min。在其他系統(tǒng)正常工作下的刀盤和刀片的測試結(jié)果如圖2和圖3所示。

圖2　刀盤振動信號

圖3　同一刀盤兩片刀片振動信號

通過圖2和圖3可以看出：刀盤的振動最大幅度有2mm左右，而兩刀片的高度差有3mm左右。前課題組研究結(jié)果[13]表明：原樣機(jī)影響切割質(zhì)量的主要原因就是刀盤的振動幅值大和同一刀盤上兩處刀片的高度差較大，當(dāng)甘蔗被兩刀或兩刀以上切割時，很容易形成臺階使切割質(zhì)量下降。

綜上得出切割器剛度不夠和車載振源是致使刀盤振動過大、破頭率高的主要原因。刀盤切割器是甘蔗收獲機(jī)的重要部件，其動態(tài)性能直接影響收獲機(jī)的工作性能[15]，因此基于刀盤動態(tài)剛性的整機(jī)布局優(yōu)化設(shè)計(jì)顯得非常重要。

2整機(jī)布局優(yōu)化仿真

2.1甘蔗收獲機(jī)振源分析

根據(jù)前期研究發(fā)現(xiàn)，甘蔗收獲機(jī)的振源主要來自5個方面：發(fā)動機(jī)、切割器、輸送系統(tǒng)、剝?nèi)~斷尾機(jī)構(gòu)及路面的隨機(jī)激勵。整個輸送系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)速度低[16]，所具有的振動能量也比較小，在對整機(jī)進(jìn)行動態(tài)分析時，不考慮輸送系統(tǒng)引起的振動對整機(jī)動態(tài)性能的影響。路面隨機(jī)激勵也是收獲機(jī)產(chǎn)生振動的主要原因之一，這種振動直接影響到甘蔗收獲機(jī)刀盤切割甘蔗的質(zhì)量[17]。課題組的范志達(dá)[18]指出了要提高砍蔗質(zhì)量可以通過避開蔗地路面不平度引起的3.0Hz以上的刀盤振動，所以路面的隨機(jī)激勵已經(jīng)作過了相關(guān)研究，這里便不再重復(fù)這類的工作。因此，本文主要考慮發(fā)動機(jī)、剝?nèi)~機(jī)和切割器引起刀盤振動的3大振源。

2.2甘蔗收獲機(jī)模型建立與仿真

為了有效快速地分析各個振源對不同的布局安裝形式的影響，在虛擬樣機(jī)軟件ADAMS中模擬現(xiàn)實(shí)中甘蔗收獲機(jī)的動力學(xué)狀態(tài)，對其進(jìn)行實(shí)時分析。甘蔗收獲機(jī)是一個復(fù)雜的多自由度非線性系統(tǒng)，研究其振動特性時，必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮喕痆19]。整機(jī)的各模塊都看成獨(dú)立的振源，不考慮自身的變形和阻尼，將各個振源視為正弦振動，只考慮垂直方向的振動，忽略縱向和側(cè)向的振動[20-21]。其部件總成之間連接視為彈簧阻尼參數(shù)[22-24]，設(shè)置仿真參數(shù)如表2所示。

表2　仿真參數(shù)

2.2.1發(fā)動機(jī)安裝位置對刀盤切割器安裝位置的動態(tài)分析

在仿真分析中，由于車架與前后輪的連接是通過剛性相連，所以將每個輪胎和地面組成的系統(tǒng)簡化為一個彈簧和阻尼，發(fā)動機(jī)的每個懸置塊也簡化成彈簧阻尼系統(tǒng)。同時，對車架進(jìn)行柔性化處理，建立底盤-車架-發(fā)動機(jī)組成的8自由度系統(tǒng)模型[25-26]，如圖4所示。

得出發(fā)動機(jī)不同布置形式(發(fā)動機(jī)前置和發(fā)動機(jī)后置)的車架前端和中部響應(yīng)結(jié)果如圖5和圖6所示。

從圖5、圖6可以看出：無論是車架的前端還是中部， 中置式發(fā)動機(jī)比后置式發(fā)動機(jī)所引起的振動響應(yīng)要小。無論是后置式發(fā)動機(jī)安裝方式還是中置式發(fā)動機(jī)安裝方式，車架前端的響應(yīng)都大于車架中部的響應(yīng)，所以將刀盤切割器布置在車架的中部可以有效地降低發(fā)動機(jī)對其振動的影響。

圖4　發(fā)動機(jī)與車架的動力學(xué)模型

圖5　兩種安裝方式下的車架中部響應(yīng)對比

圖6　兩種安裝方式下的車架前端響應(yīng)對比

2.2.2剝?nèi)~機(jī)不同安裝位置對刀盤切割器安裝位置的動態(tài)分析

由于甘蔗收獲機(jī)的收割流程決定了切割系統(tǒng)與剝?nèi)~系統(tǒng)是緊密銜接的，根據(jù)刀盤的安裝位置的不同，剝?nèi)~機(jī)在車架的布置形式為簡支式和軸負(fù)式。模型的建立與發(fā)動機(jī)與車架模型的建立類似，剝?nèi)~機(jī)也是采用四點(diǎn)懸浮，建立多自由度的數(shù)學(xué)模型。由于剝?nèi)~機(jī)的結(jié)構(gòu)基本對稱布置，所以剝?nèi)~機(jī)振源就簡化為正弦作用力，剝?nèi)~機(jī)不同布置方式的仿真結(jié)果如圖7、圖8所示。

圖7　軸負(fù)式剝?nèi)~機(jī)布置方式下的車架前部與中部響應(yīng)對比

圖8　簡支式剝?nèi)~機(jī)布置方式下的車架前部與中部響應(yīng)對比

從圖7可以看出：軸負(fù)式的安裝方式，車架前端的振動幅值比車架后端要大，原因是軸負(fù)式安裝方式，在振動力的作用下會引起車架的扭轉(zhuǎn)，導(dǎo)致前后端振動幅值不同。從圖8中可看出：簡支式的安裝方式，車架前端與車架中部的振動幅值小些，但是不太明顯；主要是因?yàn)榍昂筝嗁|(zhì)量分布比較均勻，加之引起振動的慣性力不大，所以車架的變形不明顯導(dǎo)致前端與中部的振幅相差不大。對比兩種不同安裝方式所引起車架的振動幅值，軸負(fù)式的布置方式剝?nèi)~機(jī)所引起的振幅要小于簡支式的安裝方式，所以結(jié)合切割器的布置位置，剝?nèi)~機(jī)選用軸負(fù)式布置較好。

Gupta C P等[27]通過中置切割器來改善其動態(tài)剛度，課題組研究[9]也發(fā)現(xiàn)，切割系統(tǒng)布置在收割機(jī)的前后輪之間，能夠有效降低振動，降低破頭率，因此切割器布置在車架的中部。

綜上仿真分析可得出：發(fā)動機(jī)中置式布置、剝?nèi)~機(jī)選用軸負(fù)式布置、切割器布置在車架中部，這種方式布局振動最小。因此，新樣機(jī)的整機(jī)布局如圖9所示。

3改進(jìn)后的甘蔗收獲機(jī)試驗(yàn)研究

3.1測試儀器與方法

利用振動測試系統(tǒng)對整機(jī)進(jìn)行振動測試，分析改進(jìn)后樣機(jī)振動的改善效果。所采用儀器與前述的振動測試系統(tǒng)一樣。分別測試甘蔗收獲機(jī)在非工作狀態(tài)下只有發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動、發(fā)動機(jī)和剝?nèi)~機(jī)同時轉(zhuǎn)動、發(fā)動機(jī)和輸送系統(tǒng)同時轉(zhuǎn)動、發(fā)動機(jī)和切割器同時轉(zhuǎn)動和工作狀態(tài)時切割器的振動情況[28]。測試工況水平如表3所示。

1.扶分蔗輥　2.甘蔗　3.切梢器　4.壓蔗輥　5.輔助喂入輥

工況發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動/r·min-1剝?nèi)~機(jī)轉(zhuǎn)動發(fā)動機(jī)1900r/min輸送系統(tǒng)轉(zhuǎn)動發(fā)動機(jī)1900r/min切割器轉(zhuǎn)動發(fā)動機(jī)1900r/min工作狀態(tài)時發(fā)動機(jī)1900r/min測試水平1700800175500空載1900900200600負(fù)載2100——700—

根據(jù)前期的研究發(fā)現(xiàn)[29]：垂直方向的振動是產(chǎn)生破頭率的主要原因，所以割臺的振動測試主要是垂直方向的振動。因此，垂直振動測點(diǎn)分別布置在車架前部、砍蔗刀片處、齒輪箱的上部、車架中部和發(fā)動機(jī)處。

3.2測試結(jié)果與分析

3.2.1發(fā)動機(jī)對刀盤振動的影響

發(fā)動機(jī)在不同的轉(zhuǎn)速下，得到原樣機(jī)和改進(jìn)樣機(jī)的刀片振動強(qiáng)度如表4所示。

表4　兩臺樣機(jī)發(fā)動機(jī)引起刀片振動的幅值

從表4中可以看出:發(fā)動機(jī)作為整機(jī)的主要激勵源，隨著轉(zhuǎn)速的提高，刀盤振動強(qiáng)度越大;但是在改進(jìn)的樣機(jī)中引起的刀片振動強(qiáng)度比原樣機(jī)要小很多，主要原因是刀盤切割器簡支梁的安裝方式提高了刀盤的動態(tài)剛性，有效降低了刀盤的振幅。

3.2.2發(fā)動機(jī)對車架振動的影響

測試發(fā)動機(jī)在不同的轉(zhuǎn)速下不同布局方式下，車架前端振動強(qiáng)度如表5所示。

表5　發(fā)動機(jī)中置與后置車架前端振動強(qiáng)度

由表5可以看出：發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，振動強(qiáng)度也隨著增加；但是中置式(改進(jìn)樣機(jī))發(fā)動機(jī)安裝方式所引起的車架前端響應(yīng)要小于后懸臂式(原樣機(jī))的安裝方式，說明刀盤安裝在前輪的后部有利于提高切割器的剛性。

3.2.3剝?nèi)~系統(tǒng)對刀盤振動的影響

測試工況為發(fā)動機(jī)固定轉(zhuǎn)1 900r/min，剝?nèi)~系統(tǒng)轉(zhuǎn)引起對刀片的振動強(qiáng)度如表6所示。

表6　發(fā)動機(jī)、剝?nèi)~機(jī)、輸送系統(tǒng)轉(zhuǎn)動引起刀片的振動強(qiáng)度

從表6中可以看出：無論是剝?nèi)~系統(tǒng)中的剝?nèi)~機(jī)還是輸送機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動，所引起的刀盤振動與發(fā)動機(jī)在1 900r/min轉(zhuǎn)速下引起的刀盤振動強(qiáng)度基本一樣，所以在空載狀態(tài)下，剝?nèi)~輸送系統(tǒng)對刀盤的振動幾乎沒有影響。因此，結(jié)合切割器的布置位置，剝?nèi)~系統(tǒng)選用軸負(fù)式布局較好。

3.2.4切割器轉(zhuǎn)動對自身振動影響

由于前面已闡述切割系統(tǒng)簡支梁的布局方式利于增加切割器的動態(tài)剛度，這里不再做過多的試驗(yàn)驗(yàn)證，只將測試切割器在600r/min時的振動強(qiáng)度。將發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速固定在1 900r/min，由于刀盤轉(zhuǎn)動時，刀片處的振動不能通過有線的加速度傳感器進(jìn)行采集，鑒于設(shè)備的局限性，測量切割器齒輪箱部位的振動強(qiáng)度來反應(yīng)刀片處的振動強(qiáng)度，得到結(jié)果如表7所示。

表7　兩臺樣機(jī)切割器自身轉(zhuǎn)動引起齒輪箱的振動強(qiáng)度

從表7中可以看出：原有樣機(jī)切割器自身轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的振動強(qiáng)度要比改進(jìn)樣機(jī)大得多。這主要是因?yàn)樵袠訖C(jī)切割器與車架的連接部位連接剛度不夠，由于切割器傾斜安裝引起的回正力不能被克服，所以旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的周期性的動不平衡力，引起了刀盤的晃動是產(chǎn)生這一現(xiàn)象。而改進(jìn)樣機(jī)與車架的連接方式進(jìn)行了優(yōu)化，通過測試對比發(fā)現(xiàn)，比原有樣機(jī)的振動幅值要小很多，所以切割器與車架的連接剛性高于原有樣機(jī)。

3.2.5整機(jī)空載狀態(tài)下刀盤振動

最后測試整機(jī)空載狀態(tài)下的刀盤振動，發(fā)動機(jī)以最優(yōu)轉(zhuǎn)速工作，其他工作部件也在最優(yōu)條件下工作，通過位移傳感器測試刀盤的振動幅值，如圖10所示。

圖10　改進(jìn)樣機(jī)的刀盤振動信號

從圖10中可以看到：刀盤的振動幅值有了大幅度的減小，從原來的2mm下降到0.8mm。經(jīng)過整機(jī)布局優(yōu)化而得到的改進(jìn)樣機(jī)的切割器，其動態(tài)剛性有了較大的提高。根據(jù)課題組前期研究發(fā)現(xiàn)[9,29]，提高切割器的動態(tài)剛度，利于減小刀盤振動幅值，降低破頭率，提高了砍蔗質(zhì)量。因此，通過對原樣機(jī)的整體布局優(yōu)化，收獲機(jī)工作時能夠達(dá)到較好的性能指標(biāo)。

4結(jié)論

通過基于刀盤動態(tài)剛性的原有樣機(jī)的整機(jī)布局優(yōu)化仿真，得到改進(jìn)的樣機(jī)，并對改進(jìn)樣機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)研究。結(jié)果表明：改進(jìn)樣機(jī)的振動幅值有了較大的減小，刀片的振動位移由原來的2mm，下降到0.8mm，增大了切割器的動態(tài)剛度，提高了砍蔗質(zhì)量，驗(yàn)證了此布局優(yōu)化方式的可行性。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈中華.小型甘蔗收獲機(jī)喂入能力仿真與試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2014(11): 117-123.

[2]陳奇海.甘蔗收獲機(jī)械技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展對策[J].熱帶農(nóng)業(yè)工程，2003(4): 2-6.

[3]梁兆新.甘蔗生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展?fàn)顩r探討[J].中國農(nóng)機(jī)化，2003(2):14-18.

[4]姚煒.廣西甘蔗收獲機(jī)械化發(fā)展模式的研究與探討[J].農(nóng)業(yè)技術(shù)與裝備，2009(2):36-37.

[5]廖平偉.我國甘蔗機(jī)械化收獲現(xiàn)狀的研究[J].農(nóng)機(jī)化研究，2011，33(3):26-29.

[6]周勇.甘蔗收獲機(jī)械化發(fā)展現(xiàn)狀分析與思考[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012(22): 11479-11481.

[7]曾志強(qiáng).甘蔗生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展現(xiàn)狀分析與對策研究[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012(19):196-199.

[8]鐘麗平.兩種甘蔗切割器對甘蔗破頭率影響的力學(xué)分析[J].農(nóng)機(jī)化研究，2012，34(10):37-41.

[9]麻芳蘭.小型整稈式甘蔗收割機(jī)切割系統(tǒng)的改進(jìn)與試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2014(15):18-24.

[10]楊堅(jiān).單圓盤甘蔗切割器切割破頭率影響因素的試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2007(3): 69-74.

[11]Norris C P, Davis R J, Poulsen L S, et al. An investigation into the feeding of lodged green cane by harvesters[J].Proc. Aust. Soc Sugar Stalk Technol,1998(20):224-231.

[12]楊堅(jiān).甘蔗切割器切割質(zhì)量影響因素的試驗(yàn)研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2005(5):60-64.

[13]程志青.輪式小型甘蔗收割機(jī)臺架部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析及試驗(yàn)研究[D].南寧：廣西大學(xué)，2009.

[14]薛斌.小型甘蔗收獲機(jī)切割系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[D].南寧：廣西大學(xué)，2012.

[15]楊家軍.甘蔗收獲機(jī)切割器的動態(tài)設(shè)計(jì)[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，2000(6): 923-924.

[16]李俚.小型整桿式甘蔗收獲機(jī)輸送通道設(shè)計(jì)需求研究[J].廣西大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2014(2):334-340.

[17]賴曉.甘蔗地面激勵對砍蔗質(zhì)量的影響[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2011(12): 97-101.

[18]范志達(dá).甘蔗地路譜對切割質(zhì)量影響的仿真分析與試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2012(1): 37-41.

[19]Ryan R R.ADAMS Multi-body System Analysis Software[M].Schiehlen W,Ed.Multi-body System Handbook，Springer, 1990.

[20]S Hegazy, H Rahnejat, K Hussain. Mufti-Body Dynamics in Full-Vehicle Handling Analysis under Transient Manoeuvre[J].Vehicle System Dynamics,2000, 34:1-24.

[21]Tong Y Yi.Dynamic Simulations Based on Flexible and Rigid[C]//SAE paper 2000-01-0114，[J]//2000.

[22]張為春.拖拉機(jī)輪胎垂直動態(tài)剛度和阻尼特性的研究[J].農(nóng)機(jī)化研究，2007(12)：148-156.

[23]Freudenberg C.Reduction of noise and vibration in vehicle by appropriate engine mount system and active absorbers. SAE 960185，1996.

[24]戴云飛.液壓缸液壓剛度的計(jì)算[J].有色金屬設(shè)計(jì)，1999(1)：61-64.

[25]蘭鳳崇.車輛發(fā)動機(jī)懸置處的動態(tài)剛度仿真研究[J].振動、測試與診斷，2009(3):303-307.

[26]Sang W K, Jang M L, Seock H K. Structural-acoustic coupling analysis of the vehicle passenger compart ment with the r oof, air -gap,a nd t rim boundary[J].Journal of Vibration and Acoustics, 2000,122 (7):196-202.

[27]Gupta C P,Odouri M F. Design of the revolving knife-type sugarcane base cutter[J].Transaction of the ASAE,1992,35(6):1747-1752.

[28]馬桂香.自走式谷物聯(lián)合收割機(jī)的振動測試[J].現(xiàn)代機(jī)械，2008(2): 59-61.

[29]戴小標(biāo).小型甘蔗收獲機(jī)切割器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、動力學(xué)分析及試驗(yàn)研究[D].南寧：廣西大學(xué)，20095.

Abstract ID:1003-188X(2016)05-0213-EA

The Whole Construction Layout Stimulation and Experiments of the Sugarcane Harvester Base on the Dynamic Rigidity of Cutter Head

Ma Fanglan，Cai Li，Yang Daiyun，F(xiàn)an Zhida，Zhao Jing，Zhong Jiaqin，Ye Caifu

(College of Engineering，Guangxi University，Nanning 530004，China)

Abstract：Based on the virtual test and theoretic analysis, when the sugarcane harvester worked in the field or the test platform, the causes of its high root damage rate were founded. Combined with the stimulation of the virtual prototype, and based on the dynamic rigidity of cutter head, the optimized stimulation of whole construction of sugarcane harvester was used to improve the dynamic rigidity of cutter head, and results showed that the dynamic rigidity of cutter head could be improved by the installation way of the simply supported beam in cutting system and middle-set-type of the engine, or the adverse installation of leave separating system’ shaft. Then the new prototype was built based on the vibration test. The vibration of the prototypes could be compared, the results showed the vibration value of the cutter head decreased to 0.8 mm from the former 2 mm. The dynamic rigidity of the cutter head has been improved a lot and the feasibility of the installation way was certified.

Key words：sugarcane harvester; layout; ADAMS; dynamic rigidity

文章編號：1003-188X(2016)05-0213-06

中圖分類號：S225.5+3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

作者簡介：麻芳蘭(1976-)，女，廣西橫縣人，副教授，博士，碩士生導(dǎo)師，(E-mail)422568295@qq.com。

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51465004)；廣西自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2014GXNSFAA118381)；廣西理工科學(xué)實(shí)驗(yàn)中心項(xiàng)目(YXKT2014011)

收稿日期：2015-04-27