自适应山地的小型马铃薯收获机关键技术研究

作     者：李啟瑞 

作者单位：重庆三峡学院 

学位级别：硕士

导师姓名：赵英杰

授予年度：2023年

学科分类：0828[工学-农业工程] 08[工学] 

主      题：自适应山地 小型马铃薯收获机 挖掘深度调整 静力学分析 运动学分析 

摘      要：我国是马铃薯产量大国,但机械化率与世界平均水平相比明显偏低,这主要是因为北方地势平坦,机械化程度高,而南方地区多为丘陵山区,地块狭小,机械化水平极低,导致我国整体机械化率偏低。以重庆为例的南方地区马铃薯种植农艺较为复杂,以人工垄作模式为主,由于垄高差异较大,薯块在土壤中本就是范围性生长,垄高的差异加大薯块在土壤中的深度范围。普通小型马铃薯收获机虽能进入田间作业,但缺乏挖掘深度调整功能或需要在非作业过程手动调整,致使漏薯率高,需要人工二次作业,费时费力,因此大多农民放弃使用机械作业。针对上述问题,本文进行了自适应山地的小型马铃薯收获机关键技术研究,自适应山地即可以根据垄高变化自动或手动调整挖掘深度,其关键技术具体内容如下:(1)完成机架设计。长×宽×高设计为1500mm×1100mm×800mm,对其做静力学分析,最大应力小于许用应力,符合强度要求;做模态分析,理论上不会出现共振,结构设计满足要求;(2)完成挖掘铲设计。挖掘铲类型选择三角铲,确定出以下数据:铲面倾角20°,铲宽100mm,铲刃倾角50°,铲面长度448mm,机具的总阻力值为2368.4N。对其做静力学分析,最大应力小于许用应力,满足强度要求;(3)完成薯土分离装置设计。薯土分离装置类型选择升运链式,升运链的宽度为1000mm,倾斜角度22°,线速度为1.6m/s,分离栅的间距设为30mm;抖动器选择双头型抖动器,根据相关公式算出其转速为184.34r/min,对装置进行动力学仿真,理论上不会出现臃土现象;(4)完成挖掘深度调整装置设计。主要针对该装置的机械结构进行设计,深度检测机构选择采用接触式深度测量技术;深度调整机构采用底置式升降机构,其外轮廓尺寸为1580mm×1100mm,顶升最大高度为200mm,顶升重量为400kg,进行静力学仿真,最大应力小于许用应力,满足强度要求;建立相关的动力学模型,计算出顶升400kg重物需要的最大推力为27777.78N;进行运动学仿真,得出机具上升200mm液压缸移动约25.25mm,需要3.19s,液压缸的推力呈递增状态,最大值为30575N,与理论数据比较,误差在允许范围之内,符合设计要求。