蔬菜收获机切割过程

在收获机切割蔬菜试验过程中，经常出现切割断口不平齐、收获效果不佳等问题。为使设施蔬菜能够获得较好的收获效果，同时提高整机的可靠性，大多数研究致力于优化收获过程中刀具切割蔬菜茎部的影响因素，但未能从切割机理上进行更深层次研究，而是更偏向于通过参数优化来解决工程问题。

为深入研究设施蔬菜收获机拉拔切割过程的力学特性及切割机理，该文以生菜根茎部为蔬菜收获机切割特例，自行设计和改造了一台蔬菜根茎部切割装置，可对切割力和刀具位移进行实时测量，并对处于拉拔状态下的生菜根茎部进行了切割试验。

根据试验结果分析，将整个切割过程分为形变阶段、破裂阶段和切割阶段。利用能量平衡理论分析了各个阶段能量之间的转化关系。利用指数函数对变形阶段切割力进行了数学拟合建模，误差在-5.3%～7.8%之间；利用能量法分析推导了切割阶段的切割力数学模型，误差在-9.6%～8.2%之间；破裂阶段的切割力模型简化为直线减小。试验和模型所得切割力曲线能很好地吻合，证明了对生菜根茎部切割过程建模的正确性。

结果表明：拉拔力有利于减小切割阶段的切割力，但过大的拉拔力容易导致切割断口不平齐、收获效果不佳。该研究结果有助于理解蔬菜根茎部切割特性及其切割机理，可为今后改进蔬菜切割装置提供参考。