甘蔗是经济作物和能源作物,我国甘蔗种植面积世界排名第3。我国的甘蔗机械化水平比较低,尤其是收获环节,机收率不到1%。切段式甘蔗收割机蔗段切口质量是评价收割机性能的重要指标之一。在切段刀辊切割甘蔗的过程中出现的碎屑和切口爆裂等问题,会造成甘蔗重量损失、蔗汁流失和产生较多的葡聚糖,增加甘蔗收获田间损失和制糖成本。研究切段式收割机配对刀片间相对位置对切段质量的影响,对调整切段刀辊刀片具有一定指导意义。该文以切割甘蔗过程中切段刀辊配对刀片之间的位置关系对切割质量的影响为研究对象,利用仿真软件对配对刀片切入甘蔗的过程进行了仿真,用高速相机在1280×800分辨率下以2000 fps速率记录了刀片切入甘蔗过程,对切入过程中甘蔗不同的状态进行了力学分析,研究了配对刀片的刃口间距对切割过程中碎屑的产生和切口端面轴向高度差的影响。用PROE5.0简化切段刀辊切割甘蔗模型,在HYPERMESH中对简化模型进行修正,然后对模型进行网格化处理和加载设定,用ANSYS来求解,最后用LSDYNA后处理器对结果进行图形等显示操作。切段效果试验在4GDL-132切段式甘蔗联合收割机的切段机构试验台上进行的。利用美国Vision Research生产的Phantom M310进行高速摄像。结果表明:(1)配对刀片切入甘蔗过程中,有碎屑产生,同时也有蔗汁的流失。(2)台架试验条件下,甘蔗直径大小对切口质量有一定影响,直径大的甘蔗,其端面切口轴向高度差值也大。(3)刃口间距为6 mm时,蔗段切口质量最佳。此时,单位切口损失量为0.23 g,切口端面轴向高度差为8.2 mm。(4)切段刀辊切割单层甘蔗、两层甘蔗以及三层甘蔗切段效果明显不一样。切段刀辊切割单层甘蔗时,未见到切段刀片斜面对蔗段端面及端面附近的蔗皮有明显的挤压;当切割两层甘蔗时,切段刀片斜面对蔗段端面有明显的挤压效果;当切割三层甘蔗时,切段刀片斜面除了对蔗段端面有明显的挤压,还对切口端面附近的蔗皮有明显的从蔗段上剥离作用。(5)配对刀片切入甘蔗的过程大致分为四个阶段:切割前准备、单刀切割甘蔗、双刀切割甘蔗、后切割。前两个阶段为有利切割,后两个阶段为不利切割。