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农业机械学报 2022年第S1期53卷 191-200,339页

作者：万里鹏程李永磊黄金秋宋建农董向前王继承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

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... 详细信息

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。

关键词：根茎收获仿真单摆铲栅驱动转矩

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根茎类作物单摆铲栅收获装置渐变抛掷特性

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农业工程学报 2021年第24期37卷 9-21页

作者：万里鹏程李永磊赵虎徐光浩宋建农董向前张超王继承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 河南科技大学机电工程学院洛阳471023

单摆铲栅是基于变幅变向振动技术研发的铲栅一体收获装置。为明确单摆铲栅工作特性及抛掷分离作业机理,该研究在运动学及动力学分析基础上建立了铲栅工作面抛掷系数解析方程,铲栅工作面各点抛掷系数随工作长度逐渐增大,铲栅具有明显的... 详细信息

单摆铲栅是基于变幅变向振动技术研发的铲栅一体收获装置。为明确单摆铲栅工作特性及抛掷分离作业机理,该研究在运动学及动力学分析基础上建立了铲栅工作面抛掷系数解析方程,铲栅工作面各点抛掷系数随工作长度逐渐增大,铲栅具有明显的渐变抛掷特性和较强的抛掷能力,分离区抛掷系数达9.98~19.72;建立了单摆铲栅EDEM-MBD耦合仿真模型,以振幅、振动频率、前进速度为因素开展单因素仿真试验,试验结果表明:受工作面抛掷特性及土壤粘塑性影响,牵引阻力、驱动转矩具有明显的强弱周期,在强周期内:单摆铲栅与土壤互作力较大,分离间距最大值发生在该周期切削行程终点时刻分离区中点处;振幅为7~11 mm时,牵引阻力均值约1580.93~2019.9 N、最大驱动转矩约224.04~322.11Ν·m、最大分离间距约59.58~98.3 mm;振动频率为6.67~10.67 Hz时,牵引阻力均值约1416.43~1866.38 N、最大驱动转矩约315.28~364.19Ν·m、最大分离间距约78.43~94.67 mm;前进速度为0.2~0.4 m/s时,牵引阻力均值约1429.43~2110.48 N、最大驱动转矩约241.27~387.78Ν·m、最大分离间距约62.5~102.5 mm。甘草收获试验结果表明:甘草收获机牵引阻力32.17 kN、驱动转矩802.02Ν·m、挖掘深度468 mm时,收净率为96.42%,单摆铲栅作业过程流畅有序,渐变抛掷作用明显,根茎土壤分离效果良好。该研究结果可为根茎作物特别是深根茎作物节能高效收获提供参考。

关键词：收获仿真根茎单摆铲栅渐变抛掷

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