仿生香蕉秸秆粉碎装置关键部件作业参数优化与试验

来源：中国农机化学报杂志2022年第1期北京时间：

作者：郭超凡, 李粤, 姚德宇, 魏思林, 吴紫晗, 李媛

单位：1. 海南大学机电工程学院，海口市，570208； 2. 湖南省工业设备安装有限公司，湖南株洲，412000；3. 中国热带农业科学院科技信息研究所，海口市，571700

摘要：目前用于香蕉秸秆粉碎的刀具在使用过程中存在刀具磨损量大、刀具易断裂、刀具适应性差等问题。结合香蕉秸秆含水量高、纤维含量丰富等物理特性，基于仿生学原理，通过狼爪获取灵感，获取仿狼爪轮廓曲线刀刃曲线方程，加工出一种仿生式减阻型秸秆粉碎刀，并设计香蕉秸秆粉碎刀轴。运用中心组合试验设计理论对秸秆还田机作业关键参数还田机前进速度、刀轴转速、刀片厚度进行研究，采用二次正交旋转组合设计试验方法并用DesignExpert进行数据处理，建立秸秆粉碎合格率的回归数学模型并进行方差分析。分析得出影响秸秆粉碎合格率的显著性顺序由大到小为刀轴转速、刀片厚度、还田机前进速度。通过响应曲面法得出最优作业参数组合为：还田机前进速度为4.72 km/h、刀轴转速为1 626.67 r/min、刀片厚度为9.84 mm，此时，香蕉秸秆粉碎合格率为97.28%。在最优参数组合的情况下，实际秸秆粉碎合格率为96.94%。通过与直型粉碎刀进行对比试验，秸秆粉碎合格率提高2.34个百分点。该研究为提高香蕉秸秆粉碎还田机作业质量提供参考。

关键词：秸秆,仿生,轮廓曲线,减阻,粉碎刀,响应曲面法

基金资助：国家自然科学基金项目(51965015)；海南省院士工作站(SQ2020ysgzz0009)