根茎类作物单摆铲栅收获装置驱动转矩特性研究

作     者：万里鹏程 李永磊 黄金秋 宋建农 董向前 王继承 WAN Lipengcheng;LI Yonglei;HUANG Jinqiu;SONG Jiannong;DONG Xiangqian;WANG Jicheng

作者机构：中国农业大学工学院北京100083 农业农村部土壤机器植物系统技术重点实验室北京100083 

出 版 物：《农业机械学报》 (Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery)

年 卷 期：2022年第53卷第S1期

页      面：191-200,339页

核心收录：

学科分类：0828[工学-农业工程] 08[工学] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2016YFD0701605、2016YFD070030202) 

主　　题：根茎 收获 仿真 单摆铲栅 驱动转矩 

摘      要：单摆铲栅收获装置的驱动转矩为4组单体转矩的耦合叠加且随负载周期变化,最大驱动转矩及转矩波动度直接影响了拖拉机功率匹配与功率利用效率。为研究收获装置驱动转矩特性,在工作单体受力分析基础上建立了单体转矩、驱动转矩、比功耗解析方程,结合离散元仿真分析了收获装置驱动转矩时域响应特点:单体转矩呈现每周期双峰、相邻周期强弱变化规律,受组间振动平衡与土壤粘塑性作用,驱动转矩呈现每周期双峰、相邻周期微变的规律,峰值约为单体转矩的1.2~2.3倍。为明确相关参数对驱动转矩的影响,开展了四因素三水平Box-Behnken仿真试验,建立了最大驱动转矩、转矩波动度、比功耗预测数学模型,仿真试验结果表明:振幅、振动频率、挖掘深度、前进速度、振幅与振动频率交互项均是最大驱动转矩、比功耗的主要影响因素,振动频率、挖掘深度对转矩波动度有较大影响。甘草收获田间试验结果表明:当挖掘深度为450~500 mm时(工况1),驱动转矩呈现每周期双峰、相邻周期强弱变化的规律,最大驱动转矩为797.17 N·m、转矩波动度为2.54、比功耗为122.06 kJ/m^(3)、收净率为96.42%;当挖掘深度为350~400 mm时(工况2),最大驱动转矩较工况1下降约39.44%,转矩波动度下降约27.95%,比功耗与收净率基本不变。该研究可为单摆铲栅收获装置结构参数优化及根茎作物振动减阻节能收获研究提供参考。