茎秆的切割过程与茎秆的物理力学特性、切割速度、输送速度以及切割方式等有密切的关系,直接影响着收获机械的能量消耗,也是造成刀片材料损耗的重要原因。因此,本文利用微机控制电子式万能试验机对棉秆力学特性进行了研究,测定了棉秆的剪切强度、压缩强度和弯曲强度等力学参数;在此基础上,研制了可模拟秸秆切割收获过程的往复式切割实验台,并对影响棉秆切割性能的切割速度、喂入速度、割刀型式及割刀倾角等因素进行了实验研究,得到了实验台工作条件的最佳参数组合,为棉秆切割技术、切割刀具及棉秆高效收获机械等装备的研发提供技术支持。在万能试验机上对收割期的棉秆进行剪切、压缩、弯曲力学特性实验。实验结果表明:棉秆含水率是影响其剪切强度、抗压强度、抗弯强度等力学特性的重要因素之一。试样的含水率在30～50%之间时,棉秆底部和中部的抗压强度、剪切强度较小,抗压强度和剪切强度分别在1.66～3.13 MPa和0.74～1.12 MPa范围内;试样抗弯强度随着其含水率的升高而降低,试样底部弯曲强度值在4.2～5.08 MPa范围内。在剪切、压缩、弯曲实验中,试样消耗的功分别在2.98～4.32 J、2.91～4.34 J、1.51～4.18 J范围内。故棉秆含水率在30～50%时,进行收割比较适宜,从时间上看,棉秆的收割适宜期在1月份。研制的可模拟秸秆切割收获过程的往复式棉秆切割实验台主要由切割器台架、力学参数采集系统、棉秆输送装置等组成。其中,切割器台架由机架、传动系统、曲柄连杆机构、切割器、输送带、拨禾轮等组成,能在0~15°之间实现割刀倾角的任意调整,并可更换不同类型的切割器。棉秆输送装置是由机架、输送链、横梁、棉秆夹持装置及传动系统等组成,其与切割器台架间的距离可自由调整,通过改变输送链上棉秆夹左右、前后的位置,可以模拟田间不同行距和株距等状况。力学参数采集系统主要包括力传感器、扭矩传感器、接线端子板、数据采集卡、变频电机和工控计算机;系统软件采用LabVIEW开发,具有良好的操作性和图形用户界面,能够实现喂入速度与切割速度连续可调、自动采集并实时显示切割过程中扭矩和力的变化曲线等功能。利用自制的往复式棉秆切割实验台,对影响棉秆切割的几项因素进行实验研究,得出影响切割性能指标的工作参数依次为:切割速度、刀片型式、含水率和割台倾角。较优的工作参数组合为:切割速度0.6 m/s、较优的刀片型式为标准Ⅴ型、含水率30.2%、割台倾角13°。