[發明專利]一種磨料氣體射流植物莖稈切割試驗系統及方法

在審

• 申請號: 202310060736.7
• 申請日: 2023-01-17
• 公開（公告）號: CN116046591A
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 韓明興;李淼;段宏兵;馬歡歌;余鍇;徐琨;施源源;曾俏
• 申請（專利權）人: 華中農業大學
• 主分類號: G01N3/58
• 分類號: G01N3/58;G01N3/02
• 代理公司: 武漢同譽知識產權代理有限公司 42320
• 代理人: 于福

本發明屬于植物莖稈切割試驗技術領域，公開了一種磨料氣體射流植物莖稈切割試驗系統及方法，氣流配置輸送模塊用于將氣流和磨料進行配置；噴嘴軌道模塊用于利用三軸龍門式滑臺軌道帶動噴嘴進行氣體磨粒射流束的移動噴射；夾持模塊用于對所需切割植物莖稈進行夾持；磨料收集模塊用于對噴射的磨料進行收集；高速相機測量模塊用于對試驗數據進行采集檢測。本發明采用高壓氣體攜帶水和磨料作為切割流束，實現植物莖稈無接觸式切割作業，切斷了植物振動激勵源，將氣流配置輸送模塊、噴嘴軌道模塊、夾持模塊、磨料收集模塊、高速相機測量模塊進行功能集合，采用氣體作為流束介質，實現磨料回收，并由相機記錄，具有綠色環保，功能齊全特點。

技術領域

本發明屬于植物莖稈切割試驗技術領域，尤其涉及一種磨料氣體射流植物莖稈切割試驗系統及方法。

背景技術

目前，現有植物莖稈切割主要采用往復式或旋轉式刀片切割，復雜的割刀傳動系統、高速的莖稈切割，往往存在振動落粒損失大、漏切重切、秸稈雜草纏繞、腐蝕磨損等問題。傳統切割技術收獲植物切割作業的機械激振源沒有得到有效的解決，存在能耗大、落粒損失大的問題。

磨料射流具有無熱損傷、高柔性、材料適用性強等特點。從射流的本質或根源來看，傳統技術主要分為(磨料)水射流、漿體射流和磨料氣射流，磨料氣射流擁有低壓高速的優點，可以快速地去除材料。水射流由于水密度大及近似不可壓縮的特性切割時射流能量大，在高壓及超高壓射流切割難加工金屬及硬度大的非金屬應用廣泛。磨料氣射流切割時，植物莖稈所需切割力小，氣體相比于水獲取方便，更易于實現射流磨料回收。

通過上述分析，現有技術存在的問題及缺陷為：傳統切割技術收獲植物切割作業的機械激振源沒有得到有效的解決，存在能耗大、落粒損失大的問題。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種磨料氣體射流植物莖稈切割試驗系統及方法。

本發明是這樣實現的，一種磨料氣體射流植物莖稈切割試驗系統包括：

氣流配置輸送模塊，用于將氣流和磨料進行配置，包括高壓空壓機、高壓氣瓶組、磨料罐和儲水罐，所述高壓空壓機安裝于試驗臺桌下，所述高壓氣瓶組通過高壓管線與高壓空壓機以及磨料罐、儲水罐相連接，用于儲存高壓氣體；

噴嘴軌道模塊，用于利用三軸龍門式滑臺軌道帶動噴嘴進行氣體磨粒射流束的移動噴射，所述噴嘴分別與高壓氣瓶組、磨料罐和儲水罐相連接；

夾持模塊，安裝于試驗臺桌面上，用于對所需切割植物莖稈進行夾持；

磨料收集模塊，用于對噴射的磨料進行收集；

高速相機測量模塊，用于對試驗數據進行采集檢測；

控制臺，分別與氣流配置輸送模塊、噴嘴軌道模塊、夾持模塊、磨料收集模塊和高速相機測量模塊連接，用于對各個模塊的運行進行智能控制。

進一步，所述磨料罐、儲水罐安裝于支撐架上，所述磨料罐出口安裝有磨料流量計，儲水罐出口安裝有水流量計。

進一步，所述高壓氣瓶組包括進口截止閥、出口截止閥、壓力表、高壓氣瓶和氣瓶架，所述高壓氣瓶安裝于氣瓶架上；所述壓力表安裝于高壓氣瓶上；所述進口截止閥與高壓氣瓶氣體入口連接，所述出口截止閥與高壓氣瓶氣體出口連接。

進一步，所述噴嘴通過安裝塊安裝于三軸龍門式滑臺軌道Z軸上，并通過高壓管線與磨料流量計、水流量計、氣路減壓閥、減壓閥相連接。

進一步，所述夾持模塊設置有夾持底板、夾持柱、夾持架和夾持橫梁，所述夾持底板上端安裝有兩個夾持柱，兩個夾持柱之間安裝有有兩個上下設置的夾持架，兩個夾持架上下兩端分別設置有套設在夾持柱外側的上下平移螺栓螺母；

兩個夾持架外端分別安裝有兩個夾持橫梁，所述夾持架外側安裝有用于對夾持柱進行固定的寬度螺栓。