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四倍体刺槐饲料收获机往复切割器切割性能研究

作　者: 陈昕
导　师: 俞国胜
学　校: 北京林业大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 四倍体刺槐往复式切割器试验因素切割性能
分类号: S817.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 45次
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内容摘要

木本植物是重要的“绿色蛋白”饲料,大力开发木本饲料可以缓解我国畜牧业紧缺蛋白饲料的问题。研制一种高效收获木本饲料的轻型设备是提高木本饲料转化率的途径之一,而对往复式切割器的研究则是研制设备的关键。本文针对往复式切割器切割四倍体刺槐的切割性能开展了初步研究。首先本研究中主要设计了液压马达为动力的往复式切割试验装置,其割刀驱动主轴转速可调可测、可更换不同刀具角度的割刀,可实现在不同切割滑切角、不同刀刃角、不同切割速度下对试件(四倍体刺槐)的切割作业。之后针对切割过程中的切割速度、切割滑切角、割刀刀刃角三个试验因素进行了模拟切割试验,对实验数据进行了方差分析找到各因素和切割阻力(功率)之间的关系。试验结果表明影响切割阻力最显著的因素是切割速度、其次是切割滑切角,最小的是割刀刀刃角；切割速度与切割滑切角之间、切割滑切角与割刀刀刃角之间存在交互效应；影响切割功率主次顺序因素依次为滑切角、刀刃角、主轴转速,切割速度与滑切角、滑切角与刀刃角之间存在交互效应。经过对往复式切割器切割后四倍体刺槐茎秆切口表面的分析,认为切割速度和割刀刀刃角对茎秆切口质量有明显的影响；综合三个指标得出三因素三水平试验中切割性能较好的切割器参数组合。另外在多因素正交试验的基础上,经过二次回归正交组合试验,建立了切割阻力(功率)与切割转速、切割滑切角、割刀刀刃角之间的数学模型,得出切割阻力(功率)与各因素之间的关系与多因素试验中的结论一致,并在考虑切割质量前提下对切割器参数进行了优化。本试验研究为今后设计四倍体刺槐收获设备切割器的参数选择提供了参考数据和理论基础。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-10
1 引言  10-17
  1.1 研究木本饲料收获设备的意义  11
  1.2 国内外对收获机械切割器研究概况  11-14
    1.2.1 往复式切割器  12
    1.2.2 圆盘式切割器  12-13
    1.2.3 甩刀式切割器  13
    1.2.4 其他类型切割器  13-14
  1.3 四倍体刺槐饲料收获设备切割器试验研究的意义  14-15
  1.4 文献资料对往复式切割器切割试验研究的指导  15
  1.5 本研究的主要内容及方法  15-17
    1.5.1 四倍体刺槐往复式模拟切割台的研制  15
    1.5.2 测试系统的搭建  15-16
    1.5.3 往复式切割器切割四倍体刺槐多因素正交试验研究  16
    1.5.4 往复式切割器切割四倍体刺槐阻力(功率)回归分析研究  16-17
2 往复式切割器切割原理及割刀设计  17-34
  2.1 往复切割试验切割过程影响因素  17-21
    2.1.1 茎秆特性  17
    2.1.2 刀具角度  17-18
    2.1.3 正切与滑切  18-19
    2.1.4 茎秆纤维方向性  19-20
    2.1.5 切割支承刚度  20
    2.1.6 切削速度  20-21
  2.2 往复式切割器切割系统分析  21-23
    2.2.1 往复式切割器的工作原理  21
    2.2.2 往复式切割器切割形式分析  21-22
    2.2.3 茎秆破坏过程分析  22-23
  2.3 往复式切割器及割刀设计  23-29
    2.3.1 往复式切割器及选型  23
    2.3.2 割刀的齿形与滑切  23-24
    2.3.3 割刀结构及齿形参数  24-26
    2.3.4 切割速度的数值求解  26-29
    2.3.5 割刀材料  29
  2.4 切割阻力(功率)的测定  29-33
    2.4.1 茎秆对割刀的切割阻力  29-30
    2.4.2 测试方法的选择  30-31
    2.4.3 切割阻力的测定及计算  31-32
    2.4.4 四倍体刺槐切割功率分析  32-33
  2.5 本章小结  33-34
3 四倍体刺槐往复式模拟切割台的研制  34-48
  3.1 切割试验装置总体设计  35-36
  3.2 机架设计  36
  3.3 动力传动装置结构  36-37
  3.4 往复切割部件及传动机构设计  37-39
    3.4.1 割刀传动机构及工作原理  37-38
    3.4.2 往复切割器结构及工作原理  38-39
    3.4.3 割刀驱动装置参数设计  39
  3.5 虚拟测试系统  39-46
    3.5.1 虚拟仪器(Ⅵ)  39-40
    3.5.2 PC数据采集系统  40-41
    3.5.3 试验使用的虚拟测试仪器硬件  41-43
    3.5.4 基于LabVIEW 8.5编程  43-46
  3.6 往复切割台操作方法  46
  3.7 本章小结  46-48
4 往复式切割器切割四倍体刺槐多因素正交试验研究  48-78
  4.1 试验内容及目的  48
  4.2 试验材料与方法  48-49
    4.2.1 试件来源  48
    4.2.2 试件含水率  48
    4.2.3 试件几何尺寸  48-49
  4.3 扭矩传感器的标定  49-50
  4.4 试验设计与试验方案  50-54
    4.4.1 试验因素及水平  50
    4.4.2 试验设备与材料  50-52
    4.4.3 试验安排及步骤  52-53
    4.4.4 试验方案及结果  53-54
  4.5 试验数据处理方法及软件包  54-55
    4.5.1 方差分析基本思想  54
    4.5.2 数据处理软件包SPSS简介  54-55
  4.6 切割阻力分析与讨论  55-64
    4.6.1 切割阻力影响因素主次顺序  55-56
    4.6.2 切割阻力影响因素显著性分析  56
    4.6.3 切割阻力均值描述  56-57
    4.6.4 因素主效应对切割阻力均值影响分析  57-62
    4.6.5 交互效应均值分析  62-64
    4.6.6 切割阻力最小参数组合  64
  4.7 切割功率分析与讨论  64-73
    4.7.1 切割功率影响因素主次顺序  64-65
    4.7.2 切割功率影响因素显著性分析  65-66
    4.7.3 切割功率均值描述  66
    4.7.4 因素主效应对切割功率均值影响分析  66-71
    4.7.5 各因素交互效应对切割功率均值影响分析  71-73
    4.7.6 切割功率最小参数组合  73
  4.8 切口表面质量分析与讨论  73-75
    4.8.1 切割速度的影响  73-74
    4.8.2 滑切角的影响  74-75
    4.8.3 刀刃角的影响  75
  4.9 最优方案综合分析  75-76
  4.10 本章结论  76-78
5 往复式切割器切割四倍体刺槐阻力(功率)回归分析研究  78-106
  5.1 试验内容及目的  78
  5.2 试验设计方法  78
  5.3 试验设计与试验方案  78-85
    5.3.1 试验因素及水平  78-83
    5.3.2 试验设备与材料  83-84
    5.3.3 试验方案及结果  84-85
  5.4 切割阻力回归分析  85-90
    5.4.1 切割阻力回归模型的建立  85-88
    5.4.2 回归方程及其系数的显著性检验  88-89
    5.4.3 回归方程的回代过程  89-90
  5.5 试验因素对切割阻力影响的图形分析  90-95
    5.5.1 主效应对切割阻力的影响  90-94
    5.5.2 交互效应对切割阻力的影响  94-95
  5.6 切割功率回归分析  95-98
    5.6.1 切割功率的回归分析  95-98
    5.6.2 回归方程及其系数的显著性检验  98
    5.6.3 回归方程的回代过程  98
  5.7 试验因素对切割功率影响分析  98-102
    5.7.1 主效应对切割功率的影响  99-100
    5.7.2 交互效应对切割功率的影响  100-102
  5.8 往复式切割器工作参数优化分析  102-104
    5.8.1 目标函数的选择及优化计算  102
    5.8.2 对切割阻力单独优化  102-103
    5.8.3 对切割功率单独优化  103-104
    5.8.4 综合比较  104
  5.9 本章小结  104-106
6 结论与建议  106-109
  6.1 结论  106-108
  6.2 建议  108-109
参考文献  109-112
导师简介  112-113
个人简介  113-114
致谢  114

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