复杂激励作用下甘蔗收获机切割系统振动性能的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51465006
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    48.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0503.机械动力学
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

It is a significant strategy to realize the mechanization of the sugarcane harvesting for promoting Chinese sugar industry development, while high broken biennial root rate is the main bottleneck problem that impede it . Based on the previous research, it is found that the broken biennial root rate can be effectively reduced by suppressing the vibration of cutting system. But, there are various excitation sources which incentive regulation are complex when the sugarcane harvester is working . Then the vibration performance of the cutting system which is acted by multiple excitation sources is an urgent problem to be solved. The dynamic analysis model of cutting system is built by studying the rules of road excitation in the sugarcane field, reaction incentive by the cane rod, driven power incentive, and their fitting function. A variety character of nonlinear vibration is studied by equation and virtual prototype simulation method. And then, get the internal relationship between the broken biennial root rate and the structure parameters, operating parameters and the cutting system vibration. Subsequently, reduce the broken biennial root rate by means of optimizing the parameters and reducing vibration measures. Through a series of simulation tests in the laboratory and experiments on the prototype of sugarcane harvester in the field, the theoretical analytic results are verified. Then a new design theory of the sugarcane harvester which may reduce the broken biennial root rate will be set up.
实现甘蔗机械化收割对促进我国蔗糖业发展具有重要战略意义,而甘蔗宿根破头率偏高是阻碍应用研究的主要瓶颈难题。据前期研究发现,抑制切割系统的振动能有效降低甘蔗宿根破头率。但甘蔗收获机械工作时所受激励源繁多,激励规律复杂,在多激励源共同作用下切割系统的振动性能是亟待研究的关键问题。本项目从蔗地路面激励、蔗杆反作用力激励、驱动动力源激励等的规律和拟合函数入手,建立收割机切割系统动态分析模型,由此解析方程和虚拟样机仿真技术研究系统的各种非线性振动特性,获得系统结构参数、工况参数等与切割系统振动的内在关系, 及对甘蔗宿根破头率的影响规律;通过结构参数优化、减振等措施减小甘蔗宿根破头率;通过实验室模拟及实验样机田间试验,验证理论研究的结论;建立可降低甘蔗宿根破头率的甘蔗收获机械设计新理论。

结项摘要

实现甘蔗生产机械化收割对促进我国蔗糖业发展和食糖安全具有重要战略意义,但目前我国的甘蔗收获机的应用率仅<5%,而甘蔗宿根破头率高是影响其推广应用的主要瓶颈之一。. 本项目研究发现,切割系统的动态响应特性与甘蔗宿根破头率存在较强的相关性, 取得下列成果:(1)本项目以切割系统动态特性对甘蔗破头率的影响为切入点,通过多体动力学的解析模型研究、虚拟样机仿真分析、模态测试与动态分析、激励实验平台试验研究、刀盘和甘蔗在相对振动状态下切割实验研究等多种研究方法,研究了在蔗地路谱、蔗杆反作用力、动态切割力、驱动力源等激励源耦合作用下切割系统的动态特性对甘蔗宿根破头率影响的机理,其中甘蔗路谱对刀架振动具有显著影响;基本摸清了各主要激励源特征及甘蔗收获机切割器系统振动响应特性(2)通过仿真与实验研究了甘蔗蔗芯蔗皮的力学特性及微观状态下的切割机理和破损特性;(3)分析了切割系统结构参数、工作参数及模态参数等对切割系统的影响关系;(4)通过系列仿真分析和试验研究:发现了(刀盘)切割系统的轴向振动是甘蔗宿根破头率的重要影响因素,相对于切割工艺参数,其对甘蔗切割质量具有更显著的影响的重要规律。(5)初步研究了切割系统的结构动态特性(振动幅值、频谱分析、传递函数分析)等表征办法;(6)采用DA_SVM(蜻蜓算法)群智能方法,构建了切割系统轴向振动对甘蔗宿根破头率的预测模型,均方误差为:9.99E-05,拟合率为:99.99%,相比较其具有较优的预测精度。(7)通过拓扑优化,探讨了以降低切割器系统轴向振动为目标的结构优化;分别对刀架、刀盘、物流架进行结构优化,并通过实验室实验平台测试实验研究, 可有效地提高系统的动态刚度,降低切割系统的轴向振动。发表论文27篇(EI收录5篇),获授权专利17项。. 综上所述,该项目达到了预期的目标,完成了主要的研究任务,发现了重要的机理和规律,初步探讨了切割系统的部分动态设计准则,为实现低甘蔗破头率的甘蔗收获机械设计提供了应用研究理论基础和参考依据。

项目成果

期刊论文数量(25)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(17)
甘蔗收获机切割器振动性能分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    农机化研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邓雄;李尚平;王梦萍;张可;钟家勤
  • 通讯作者:
    钟家勤
Axial vibration experiments for cutter frames of sugarcane harvesters with different structures under complicated excitation
复杂激励下不同结构甘蔗收割机刀架轴向振动试验
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    International Agricultural Engineering Journal
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Hanning Mo;Shangping Li;Jinghui Zhou;Chen Qiu;Daiyun Yang;Biao Zhang;Xiong Deng;Ke Zhang;Mengping Wang;Deqing Mo
  • 通讯作者:
    Deqing Mo
某甘蔗切割器系统的振动性能试验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    农机化研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈少江;李尚平;李冰;解向阳;姜建玮
  • 通讯作者:
    姜建玮
基 于 动 态 特 性 的 甘 蔗 收 获 机 刀架仿真和模态 分 析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    农机化研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李尚平;王梦萍;莫瀚宁;杨代云;周敬辉;陈增雄;张可
  • 通讯作者:
    张可
小型甘蔗收获机振动传递路径试验分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    装备制造技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张彪;李尚平;叶才福;赖晓
  • 通讯作者:
    赖晓

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其他文献

基于流固耦合的除杂风机应力应变及模态研究
  • DOI:
    10.13427/j.cnki.njyi.2017.06.004
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    农机化研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    钟家勤;李尚平;麻芳兰;何永玲;潘宇晨;孙腾;李政
  • 通讯作者:
    李政

其他文献

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双芽蔗段横向种植机连续精准种植机理及关键技术研究
  • 批准号:
    52165009
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    35 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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