【摘 要】
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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
【机 构】
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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
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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224.04～322.11 N·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315.28～364.19 N·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241.27～387.78 N·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802.02 N·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.
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