青贮玉米收获机平板式动刀自动磨削装置及控制系统设计与试验

摘要

针对目前国产青贮玉米收获机手动磨削动刀操作复杂,耗时耗力,磨削精度与质量不理想等问题,该研究设计了一种由“油缸双向移动+链轮链条”组合增程移动机构和“棘轮+磨石”微量进给机构(磨石机构)组成的自动磨刀装置,开发了基于多传感器信息融合的自动磨刀控制系统,实现磨石自动均匀往复磨削及微量进给。以人字形平板式动刀为研究对象,搭建了青贮玉米收获机的自动磨刀试验台,阐述了工作原理。以磨削周期用时、滚筒转速和周期磨削量为试验因素,以滚筒平均功耗和平均磨削力为试验指标,采用Ansysworkbench开展响应面磨削仿真试验,并利用Design-Expert10.0进行多目标寻优。仿真结果表明,对滚筒平均功耗和磨石平均磨削力影响由大到小的因素依次均为滚筒转速、周期磨削量和磨削周期用时;最优参数组合为磨削周期用时15.33s,滚筒转速515.68r/min,周期磨削进给量0.045 mm;各影响因素变化对磨石平均磨削力的影响较小。圆整磨削周期用时、滚筒转速、周期磨削进给量为15.5s、516 r/min、0.044 mm进行台架试验,得到滚筒平均功耗为5.53kW,与仿真优化结果的相对误差为7.86%,表明仿真模型可靠;磨石往复运动控制准确性试验表明,该装置最高磨削周期控制相对误差为4.25%。台架试验验证了自动磨刀装置的合理性、控制系统的精确性以及磨削仿真试验的准确性。该研究填补了国产青贮玉米收获机自动磨刀技术的空白,研究结果可为自动磨刀装置的优化设计提供参考。