甘蔗收获机全液压系统设计反思

甘蔗收获机全液压系统设计反思 摘要：全液压系统是目前甘蔗收获机中的最核心装置，液压技术是目前研究甘蔗收获机技术的一个重要方向。本文结合当前的研究成果，介绍了当前适应性较强、系统较为稳定、技术也更为成熟的切段式甘蔗收割机的工作原理，分析了各个环节液压系统的设计，仅供参考。关键词：切段式甘蔗收获机；全液压系统；机械设计1甘蔗收获机工作原理切段式甘蔗收获机在进行收割作业时首先利用分禾器将缠绕在一块和倒伏的甘蔗相分离，扶起倒伏的甘蔗，将行间内的甘蔗集中在收获机的工作范围之内，利用压倒辊推倒甘蔗，使用底部切刀圆盘将甘蔗旋转切断，接着运用输送系统将已经切断的甘蔗输送到除杂装置上，利用切段装置将其切成甘蔗段，再利用鼓风机吹走甘蔗叶子和甘蔗梢的杂物，使较重的甘蔗段落入甘蔗收集袋里或者输送臂上，最后将甘蔗运送出去1。切段式甘蔗收获机功能比较齐全，自动化程度较高，但是要求收割后的甘蔗必须在相应的时间范围内运送至糖厂进行加工，不然甘蔗内的糖分就会减少或变质。2全液压系统在甘蔗收获机中的技术应用甘蔗收获机由多个分散在机器内部的模块构成，如果过多采用齿轮、皮带、链条等零件，一方面会使机器结构更加复杂，甚至难以实现；另一方面则会导致机器可靠性降低。与其他作物收获机相比，甘蔗收获机面临的工作环境更为恶劣，在收割过程中出现故障的可能性应较大，比如在收割过程中，甘蔗叶和甘蔗田里的藤蔓等杂物会缠住各机器部件，砍甘蔗时迸出的糖浆也会凝固在传动轴的附近，使机器负荷较重，容易导致机器被卡死2。采用液压技术有助于进一步简化收获机的各项结构，能够方便控制收获机的各项功能参数，有利于优化各模块之间的动力分配，有助于从总体上提升甘蔗收获机的性能，增强其可靠性。甘蔗收获机的行走系统需要能够适应田间作业的频繁前进、后退等多种复杂状况，在收获过程中，甘蔗收获机需要在保持发动机转速恒定的基础上不断调节行进速度以应对经常改变的作业条件，因此一般会选取轮边式静压驱动以简化行走系统结构。液压传动装置动态性能较为出色，能够使前进后退保持相同的速度，而且即使快速转换方向和加减速度也不会对传动系统和甘蔗收获机造成损坏，操作方式也相对简单，只需要操作杆就能完成变速、转向、前进及后退等动作，简便的操作能够很大程度上减轻操控者的劳动强度，有助于其将全部精力运用于当前作业中，能够有效提高生产效率3。利用液压技术进行转向驱动，能够开阔甘蔗流通的空间范围，使转向作业更加方便省力。3甘蔗收获机全液压系统设计优化甘蔗收获机的全液压传动方式包括转向行走回路、割台回路、切段回路、排杂风机回路、升降台输送回路和切梢刀盘回路等多项系统构成，其中消耗功率较多的是前几种回路4。甘蔗收获机行走液压系统中设计了两个控制变量液压马达和变量泵，组成了补油回路和控制油路共用的闭式液压系统，液压系统中实现能量转化的过程是通过压力油液来实现的，如果对液压系统设计计算不合理，没有充分了解实际作业情况，就可能会出现设计出来的系统压力较大，压力油液回流，造成压力损失过大，引发油液发热，系统在运行时会释放出较多热量的情况发生，高温度的液压油会降低系统效率，甚至无法工作，设计中运用冷却器先将液压油降温之后再流回油箱，再在补油的油路中放置一个洁净过滤器，使其达到符合标准的洁净程度。同时，想要减少因温度过高而造成的系统压力损耗还需要尽可能地缩短管路长度，减少管路弯曲程度，降低截面变化，根据流速对管路的管径进行验算，设计的密封要与实际使用条件相适应。在油箱上方与热源较远的地方设置通风口可以提高散热效果，将系统中各项压力阀的压力控制在能够满足正常工作的最低下限压力。改善管道压力损耗状况需要减小管道内壁的粗糙程度，或者直接选用柔性平板以降低摩擦阻力，其次，可以在流体中适量添加减阻剂，比如金属皂、高分子化合物等。将甘蔗收获机的传统系统全部改为液压传动模式，可以使其一次性完成整项收割工作5。扶起和分开甘蔗秆系统与输送、升降和转向系统均采用双联泵，为各个环节单独供油，运用调速阀门调节运行速度。目前全液压转向系统可以利用方向盘实现对转向油缸的方向转动控制，对于冲击较大的油缸，可以考虑增加储能器，能够减少因为作业田地环境差异对液压缸造成的冲击。4结语综上所述，液压传动系统的使用，简化了传动结构，在一定程度上解决了动力分配、动力传递的困难，更好的实现最佳动力特性，满足甘蔗联合收获机各工况下的作业性能。但对甘蔗收获机液压系统的研究从来没有停止过，不同的甘蔗收获机，功率不同，作业的适应性不同，生产效率也不一样。因此，对液压系统的设计要求也不相同，不同机器的液压系统应根据机器的特点进行设计、验证，不可盲目照抄照搬，使系统发挥更大的作用。参考文献：1单晓敏，王丛瑞，黄云战，等.基于区间数TOPSIS法的甘蔗联合收割机液压系统设计方案评估J.机械设计与制造，2017(10)：67-70.2麻芳兰，林亚洲，董超，等.小型甘蔗收获机切梢装置液压系统的设计及试验J.农机化研究，2017，39(4)：55-61.3刘恩辰，葛动元，罗信武.整杆式甘蔗收割机液压系统设计与分析J.中国农机化学报，2018，39(5)：5-8.4赖晓，秦志文，张彪，等.甘蔗收割机行驶液压系统仿真分析J.装备制造技术，2016(5)：8-10.5黄琼春，李尚平，李冰，等.小型甘蔗收获机台架结构分析与轻量化设计J.农机化研究，2018，40(6)：29-32.