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甘蔗是我国广东、广西、云南、海南、福建等省区的重要经济作物,也是我国制糖业的重要原料。由于我国甘蔗生产机械化技术,尤其是机械化收获技术相对落后,造成甘蔗生产效率低、成本高,影响我国制糖业在国际市场上的竞争力。依照我国现阶段甘蔗种植业和制糖业的总体技术水平,甘蔗适宜采用整秆式收获方式。我国甘蔗产区由于受季风气候的影响,甘蔗倒伏较多,倒伏甘蔗收获技术已经成为制约整秆式甘蔗收割机发展的瓶颈。因此,围绕倒伏甘蔗进行相关研究,以实现对倒伏甘蔗的扶起收获,已成为了一个重要的课题。
本论文围绕倒伏甘蔗的扶起进行了如下研究:
(1)倒伏甘蔗的空间姿态研究。研究的目的是为建立符合田间倒伏甘蔗空间姿态的甘蔗模型提供依据。本文从甘蔗的几何形状、倒伏状态和倒伏程度三个方面来描述倒伏甘蔗的空间姿态:根据倒伏甘蔗的田间生长状态,测量甘蔗的三维姿态坐标,并提取出直秆、单段弯曲、双段弯曲和多段弯曲四类基本几何形状;根据倒伏甘蔗在地面的投影与蔗垄之间的角度即侧偏角不同,将甘蔗的倒伏状态分为纵向倒伏、横向倒伏和纵横向倒伏三类;根据倒伏甘蔗与地面之间的夹角即倒伏姿态角的不同,将倒伏甘蔗分为轻微倒伏、中度倒伏和严重倒伏三类。
(2)倒伏甘蔗的扶起力学性能分析。针对不同倒伏状态下的倒伏甘蔗,测量和研究甘蔗在扶起过程中的不同阶段所受作用力的变化,以及发生甘蔗折断、土壤松动等现象时甘蔗所受作用力的临界范围,并建立扶起力与扶起角度之间关系的数学模型。
(3)拨指链式扶蔗装置的设计与试验。设计了拨指链式扶蔗装置和U型拨指,建立拨指链式扶蔗装置试验台,并进行甘蔗的扶起试验。通过正交试验得出了产生最佳扶蔗效果的因素组合:导轨倾角为60o,台车前进速度为0.18m/s,链轮转速为130r/min;在正交试验得出的最佳参数组合下,进行了倒伏姿态角和侧偏角的双因素试验,研究扶蔗装置对不同倒伏状态下甘蔗的扶起效果;通过摄像试验分析甘蔗的扶起过程和在不同倒伏状态下产生不同扶起效果的原因,并提出了扶蔗器的改进设计方案。