[发明专利]一种秸秆切割性能测试装置及其测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种秸秆切割性能测试装置及其测试方法，属于测量装置技术领域，用来对秸秆的切割性能进行测试实验。

背景技术

作为农作物的茎杆，秸秆是一种具有多用途的可再生生物资源，农作物光合作用的产物有一半以上存在于秸秆中。目前秸秆的利用主要集中在四个方面：畜禽饲料、工业原料、还田作为基质或肥料、转化为能源等。而这些利用方法的第一步都是需要将秸秆切割粉碎。秸秆种类繁多，切割粉碎性能迥异，与此同时，由于秸秆本身价值不是很高，因此，从经济观点出发，秸秆不宜过分加工，加工能耗费用尽量低，因此对秸秆切割相关性能研究也就显得尤为重要。 

目前国内外的秸秆切割试验台主要有单次切割试验和连续切割试验两种。如：吴子岳等在《玉米秸秆切断速度和切断功耗的试验研究》一文中提到一种小车式的玉米秸秆切断试验台，是单次切割试验，通过弹力装置使小车获得高的弹射速度，由安装在小车前端的切刀高速切断两端支撑下的玉米秸秆，由反射式光电传感器测速。其不足之处有两个：第一，自动化程度不高，每进行一次切割实验就要重新装夹秸秆，造成实验效率低；第二，小车的速度是由弹力装置决定的，不能精确的控制切割速度。又如，西南大学马永昌等在《麦秸秆受切特性的试验研究》一文中介绍自制的旋转刀片式试验台，是连续切割试验，在旋转轴上安装刀盘和刀片，通过旋转的刀片来切割两端自由支撑的秸秆。试验台通过调节电机的转速来控制刀片的切割速度，可以进行定刀型式、刀刃厚度、切割角等因素对秸秆切割速度影响的试验。其不足之处在于其上料装置，通过喂料板将秸秆送到限位块上，旋转的刀片进行切割，完成一次实验，不能对同一根秸秆的不同部位进行连续试验。

秸秆切割性能的指标主要有切割力、切断速度和切割功率等。切割力的测试方法可分为直接测量和间接测量两种。比如由江苏大学自制的单茎杆切割试验台中采用的就是直接测量的方法，利用单摆原理，先将摆锤提升到一定角度，让摆锤作单摆运动。当摆锤到达最低点时，利用动刀的最大速度切割茎杆，在切割的瞬间，悬臂梁力传感器获得力的信号，通过测控系统获得切割力。其方法优点在于可以减少由间接测量带来的累积误差，但是在每次的测量试验中，由于是人工提升摆锤的角度，很难保证每次的切割速度是相同的。

切割速度的测试方法较多，但基本都是基于光电传感器来进行测量的。例如由吴子岳等提出的小车式切割试验台，选取了1000HZ或5000HZ的采样频率，计算机通过光电测速装置测量到精确的瞬时切前速度和切后速度。

目前切割功率的主要测试方法是通过间接测量的方法获得的，例如小车式的秸秆切割试验台就是通过测量切断秸秆前后的速度由能量守恒定律求出的切断功耗。

综上所述，秸秆切割的主要性能指标有切割力，切割速度和切断功率，影响这些性能指标的主要因素有切割方式、刀具结构形式和尺寸、秸秆的横截面积、同时受切根数等，目前秸秆切割试验台存在的不足之处主要有两点：一是自动化程度不高、操作繁琐，前面提到的切割试验台都不能对相同一根秸秆的不同部位进行连续测量，人工干预较多；二是效率较低，每次试验的准备、辅助工作较多，切割和测量不能连续进行，不能适应种类繁多、切割试验因素多的大量秸秆切割性能试验要求，这严重制约了秸秆切割技术研究和切割机械的开发。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对目前秸秆切割试验台的自动化程度低、操作繁琐、效率低等不足，提供了一种操作简单、测量快速、可以连续测试的秸秆切割性能测试装置，通过对该秸秆切割性能测试装置进行操作试验的方法，可以方便快捷地得到秸秆切割性能参数的最优化选择配置。