• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

      茶田翻耕機(jī)耕作部件運(yùn)動(dòng)分析

      2017-07-21 04:27:12代紅朝肖宏儒梅松宋志禹韓余
      江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2017年10期
      關(guān)鍵詞:功耗

      代紅朝+肖宏儒+梅松+宋志禹+韓余

      摘要:為了探索茶田翻耕機(jī)耕作部件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,確定最佳作業(yè)參數(shù),通過(guò)對(duì)茶田翻耕機(jī)刀具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)軌跡、動(dòng)力學(xué)特性、重耕漏耕以及切土功耗進(jìn)行理論分析,構(gòu)建了耕作刀具在土壤下的運(yùn)動(dòng)模型,并通過(guò)室內(nèi)土槽試驗(yàn)得出該機(jī)具重耕量較小,耕深穩(wěn)定系數(shù)達(dá)91.54%,翻土功率0.155 kW,驗(yàn)證了理論分析和模型的可靠性,正交試驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)速為105 r/min、行走速度為0.30 m/s、曲柄軸與連桿軸所在直線傾角為45°時(shí),重耕漏耕量為6.39 cm、碎土率為68.3%、切土功耗為0.114 9 kW、耕深穩(wěn)定系數(shù)為92.08%,此時(shí)作業(yè)性能最佳,符合茶園農(nóng)藝要求,可依此設(shè)計(jì)變速齒輪參數(shù),為進(jìn)一步尋求省力、低功耗的刀片參數(shù)來(lái)減小耕作阻力、提高耕作效率的研究與設(shè)計(jì)提供了參考。

      關(guān)鍵詞:茶田翻耕機(jī);動(dòng)力學(xué)分析;重耕漏耕;功耗;虛擬分析

      中圖分類號(hào): S222文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A

      文章編號(hào):1002-1302(2017)10-0174-06

      隨著社會(huì)的發(fā)展,人們對(duì)茶葉的需求越來(lái)越大。根據(jù)中國(guó)茶葉流通協(xié)會(huì)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示,2014年,中國(guó)茶葉產(chǎn)量209.2萬(wàn)t,比2013年增長(zhǎng)10.33%,占全球茶葉總產(chǎn)量的 41.6%[1]。然而茶園管理過(guò)程中長(zhǎng)期缺乏合理有效的耕作而造成茶園普遍土壤板結(jié)、硬化等,導(dǎo)致土壤肥力下降[2-4]。隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的提出,茶園機(jī)械化也逐步提上日程,政府逐年增加對(duì)茶葉機(jī)械的研發(fā)經(jīng)費(fèi),隨之而來(lái)的是茶園機(jī)械應(yīng)運(yùn)而生。當(dāng)前茶果園等行間間隙有限,常規(guī)田間耕作機(jī)械難以進(jìn)入,而人工翻土作業(yè)存在人力資源緊張、體力消耗大、效率低等問(wèn)題,茶田的機(jī)械化翻耕一直是茶農(nóng)和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化急需實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。

      本研究對(duì)茶田翻耕機(jī)耕作部件的結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行了分析,并利用實(shí)體建模和虛擬仿真技術(shù)對(duì)耕作部件進(jìn)行模擬仿真,目的是通過(guò)虛擬分析得出耕作部件運(yùn)動(dòng)特性,以求控制其耕作過(guò)程,調(diào)整耕作機(jī)構(gòu)相關(guān)參數(shù),進(jìn)而改進(jìn)樣機(jī),并通過(guò)室內(nèi)土槽試驗(yàn)得出該機(jī)具有良好的作業(yè)性能。整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)精巧而緊湊,特別適用于空間狹小的作業(yè)場(chǎng)所,為茶園耕作作業(yè)機(jī)械化提供了理想裝備,提高了工作效率,降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,克服了傳統(tǒng)試驗(yàn)研究存在的設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、效率低的問(wèn)題,為茶果園耕作機(jī)械的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)和可行方法。

      1耕作部件結(jié)構(gòu)及工作原理

      目前,耕作機(jī)械有多種分類,按耕作方式可分為犁式作業(yè)、臥式旋耕、立式旋耕、刨耕、撬翻,后2種多用于茶果園等經(jīng)濟(jì)作物壟間整地作業(yè)過(guò)程中。本研究所述茶田翻耕機(jī)是由無(wú)錫華源凱馬發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司、農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所等聯(lián)合研制而成,整機(jī)包括機(jī)架、前支架、深度調(diào)節(jié)器、驅(qū)動(dòng)皮帶盤、從動(dòng)皮帶盤、傳動(dòng)皮帶、扶手架、離合手把組件、深度調(diào)節(jié)手把、發(fā)動(dòng)機(jī)總成、變速箱總成、耕作機(jī)構(gòu)(曲柄、搖桿、連桿、翻耕刀)、行走輪,其中翻耕刀與連桿一端以螺栓固定連接,從而以這種新型的應(yīng)用于小型耕作機(jī)械的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)控制翻耕刀翻土作業(yè),翻耕刀以模仿人工翻土的方式進(jìn)行機(jī)械化作業(yè)[5],屬于刨耕方式。茶葉翻耕機(jī)樣機(jī)見圖1。

      發(fā)動(dòng)機(jī)總成輸出的動(dòng)力通過(guò)皮帶傳動(dòng)到變速箱總成,其中,變速箱總成上有3根輸出轉(zhuǎn)動(dòng)軸,1根驅(qū)動(dòng)1對(duì)行走輪,使翻耕機(jī)向前行走;1根與1對(duì)搖桿分別以軸承相連,支撐耕作部件運(yùn)動(dòng);1根驅(qū)動(dòng)1對(duì)共線反向的曲柄,曲柄又帶動(dòng)搖桿、連桿運(yùn)動(dòng),翻耕刀亦跟隨連桿以模仿人工鋤地的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)翻耕土地的機(jī)械作業(yè),且作業(yè)時(shí)可利用土壤作用于刀具水平方向的反作用力克服一部分整機(jī)前進(jìn)作業(yè)時(shí)受到的地表阻力,從而減輕發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷,節(jié)省能耗。耕作部件結(jié)構(gòu)見圖2。

      2耕作部件各主要參數(shù)數(shù)學(xué)模型

      2.1運(yùn)動(dòng)軌跡的數(shù)學(xué)模型

      茶田翻耕機(jī)翻耕刀在耕作過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)軌跡是設(shè)計(jì)耕作部件結(jié)構(gòu)的理論基礎(chǔ),對(duì)茶田翻耕機(jī)作業(yè)性能的影響至關(guān)重要[CM(25]。運(yùn)動(dòng)軌跡分為靜軌跡和動(dòng)軌跡,而動(dòng)軌跡特性反映耕作

      [TPDHC2.tif]

      部件作業(yè)參數(shù)理論設(shè)計(jì)是否滿足茶園土壤翻耕農(nóng)藝要求,是評(píng)價(jià)茶田翻耕機(jī)等耕整地機(jī)械耕深、重耕漏耕等的理論基礎(chǔ)。為此,建立耕作部件曲柄搖桿結(jié)構(gòu)封閉矢量位置方程式:

      [JZ(]l[DD(-*2][HT6]→[DD)]1+l[DD(-*2][HT6]→[DD)]2+l[DD(-*2][HT6]→[DD)]3=l[DD(-*2][HT6]→[DD)]4。[JZ)][JY](1)

      其復(fù)數(shù)形式為:

      [JZ]l1eiφ1+l2eiφ2+l3eiφ3=l4eiφ4。

      式中:曲柄OA、連桿AB、搖桿BC、變速箱總成上曲柄驅(qū)動(dòng)軸與搖桿支撐軸間連線OC分別用矢量l[DD(-*2][HT6]→[DD)]1、l[DD(-*2][HT6]→[DD)]2、l[DD(-*2][HT6]→[DD)]3、l[DD(-*2][HT6]→[DD)]4表示,方向如圖3坐標(biāo)系xOy中箭頭所示,且與坐標(biāo)軸x軸正向的夾角分別為φ1、φ2、φ3、φ4(φ4=0),長(zhǎng)度分別為l1、l2、l3、l4。

      由于曲柄初始相位角、各桿件長(zhǎng)度已知,運(yùn)用歐拉公式對(duì)公式(1)進(jìn)行數(shù)學(xué)求解得:

      [JZ(]φ3=2arctan[SX(]A+[KF(]A2+B2-C2[KF)]B-C[SX)]。[JZ)][JY](2)

      式中:A=2l1l3sinφ1、B=2l3(l1cosφ1-l4)、C=l22-l21-l23-l24+2l1l4cosφ1。

      將公式(2)帶入關(guān)系式l1sinφ1+l2sinφ2=l3sinφ3可求得:

      [JZ(]φ2=arcsin(l3sinφ3-l1sinφ1)/l2。[JZ)][JY](3)

      設(shè)圖3中翻耕刀簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)BD、DE的長(zhǎng)度分別為l5、l6,其夾角為φ5,OC與水平方向所夾銳角為φ6=45°,翻耕刀刃部靜態(tài)軌跡的運(yùn)動(dòng)方程為:

      [JZ(][JB({]xE=(l2+l5)cosφ2-l6cos(φ5-φ2)+l1cosφ1yE=(l2+l5)sinφ2+l1sinφ1+l6sin(φ5-φ2)[JB)]。[JZ)][JY](4)

      耕作部件作業(yè)時(shí)行走速度為v,時(shí)間為t,翻耕刀刃部動(dòng)態(tài)軌跡的運(yùn)動(dòng)方程為[6-7]:

      [JZ(][JB({]xE=(l2+l5)cosφ2-l6cos(φ5-φ2)+l1cosφ1-vtcosφ6yE=(l2+l5)sinφ2+l1sinφ1+l6sin(φ5-φ2)-vtsinφ6[JB)]。[JZ)][JY](5)

      [TPDHC3.tif]

      2.2翻耕刀刀尖速度分析

      取曲柄與變速箱總成的鉸接點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn),水平線為x軸,建立如圖2所示的直角坐標(biāo)系xOy。由于耕作部件在圖示相位角處,當(dāng)曲柄軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),運(yùn)用三心定理可分別確定:曲柄、搖桿的相對(duì)瞬心位于連桿與OC的交點(diǎn)處M,變速箱總成(即機(jī)架)、連桿(可與翻耕刀視為同一構(gòu)件)的相對(duì)瞬心(此時(shí)由于機(jī)架沒(méi)有行走速度而又被稱為絕對(duì)瞬心,即此時(shí)N點(diǎn)處絕對(duì)速度為0)位于搖桿與OA延長(zhǎng)線的交點(diǎn)處N,設(shè)主動(dòng)曲柄、連桿、搖桿的角速度分別為ω1、ω2、ω3,B、E、M 3點(diǎn)處速度大小分別為vB、vE、vM,則可得出如下3個(gè)式子[8]:

      [JZ(]vM=|OM|·ω1=|CM|·ω3。[JZ)][JY](6)

      [JZ(]vB=|BN|·ω2=|BC|·ω3。[JZ)][JY](7)

      [JZ(]vE=|NE|·ω2。[JZ)][JY](8)

      有公式(6)、(7)可求出ω3并帶入公式(8)求得翻耕刀刀尖E點(diǎn)處速度(方向垂直于NE向下):

      [JZ(]vE=[SX(]|NE|·|BC|·|OM||BN|·|CM|[SX)]·ω1。[JZ)][JY](9)

      2.3急回運(yùn)動(dòng)特性分析

      耕作部件中主要由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)控制翻耕刀的運(yùn)動(dòng)行程,從圖4可以看出,曲柄分別處于OA1、OA2時(shí)是2個(gè)極位,通過(guò)各桿件初始參數(shù)(OA=66.5 mm,AB=147 mm,BC=250 mm,OC=193.6 mm)及三角函數(shù)公式計(jì)算可得極位夾角,通過(guò)作圖法得出極位夾角B1OA2(a)為50.9°,擺角B1CB2(b)為40.94°。當(dāng)耕作部件作業(yè)時(shí)曲柄以恒定的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)(方向如圖4所示),搖桿在2個(gè)極位之間來(lái)回往復(fù)擺動(dòng),且曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)1周時(shí)搖桿做1次完整的往復(fù)擺動(dòng)并回至初始位置。當(dāng)曲柄從OA1勻速轉(zhuǎn)動(dòng)至OA2時(shí)(即前段行程),搖桿從CB1擺動(dòng)至CB2,當(dāng)曲柄從OA2勻速轉(zhuǎn)動(dòng)至OA1時(shí)(即后段行程),搖桿從CB2擺動(dòng)至CB1,由此可見,前段行程曲柄轉(zhuǎn)過(guò)角度明顯小于后段行程,即前段行程時(shí)間小于后段行程時(shí)間,由于搖桿往復(fù)擺動(dòng)的行程相同可知搖桿在前段行程中平均速度大于后段行程,此即急回運(yùn)動(dòng)特性[8-9],而翻耕刀在前段行程中是主要作業(yè)過(guò)程,因此,該耕作部件結(jié)構(gòu)正好利用此特性利于刀具切入土壤,并在一定程度上減小了動(dòng)力的輸入,即降低了功耗。

      2.4傳力性能分析

      在耕作部件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖中,如果忽略摩擦力、重力、慣性力等的影響,評(píng)價(jià)其傳力性能的指標(biāo)主要是壓力角和傳動(dòng)角,當(dāng)主動(dòng)曲柄經(jīng)連桿驅(qū)動(dòng)搖桿端點(diǎn)B的力將沿AB方向,與該點(diǎn)處速度方向之間的夾角即為壓力角,圖5中角α所示,而連桿與搖桿之間所夾銳角即連桿機(jī)構(gòu)所在位置的傳動(dòng)角,傳動(dòng)角越大對(duì)此耕作結(jié)構(gòu)傳力愈有利,即傳力性能越好。曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)至與變速箱總成(機(jī)架)上OC連線共線時(shí)傳動(dòng)角達(dá)到最值(改變各桿件長(zhǎng)度參數(shù)可改變傳動(dòng)角的最值),作圖法測(cè)量得最小傳動(dòng)角為22.4°(圖5)。

      3耕作部件作業(yè)過(guò)程仿真分析

      為了模擬茶田翻耕機(jī)耕作部件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和作業(yè)特性,運(yùn)用三維實(shí)體建模軟件Solidworks對(duì)耕作機(jī)構(gòu)各桿件建立模型,并通過(guò)虛擬裝配可以觀察各機(jī)構(gòu)桿件間的運(yùn)動(dòng)情況。為了更加直觀地分析和觀察耕作部件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,將所建三維實(shí)體模型通過(guò)轉(zhuǎn)換格式并以部件的形式導(dǎo)入機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)自動(dòng)分析軟件ADAMS,進(jìn)行更加直觀、形象、精確的模擬其耕作運(yùn)動(dòng)過(guò)程,從而驗(yàn)證上述理論模型分析[10-13]。

      運(yùn)行ADAMS/View并對(duì)耕作部件賦予運(yùn)動(dòng)屬性,建立約束、驅(qū)動(dòng)條件(模型中,0.3 m/s、125 r/min,方向?yàn)閳D9中順時(shí)針?lè)较颍┖筮M(jìn)行虛擬運(yùn)動(dòng)仿真分析,其虛擬樣機(jī)模型見圖6,設(shè)置仿真參數(shù):end time:3,step size:0.01,選取運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真類型。

      選取耕作部件中搖桿所在擺動(dòng)中心軸處的轉(zhuǎn)動(dòng)幅為測(cè)量對(duì)象[14],測(cè)得搖桿轉(zhuǎn)動(dòng)角度(°)隨時(shí)間(s)變化的曲線見圖7,從圖7可以看出,搖桿的擺動(dòng)角度隨著翻耕機(jī)作業(yè)呈現(xiàn)正弦或余弦規(guī)律變化,且最大擺角為曲線上下幅值之差,為4075°,與上面的理論計(jì)算結(jié)果40.94°相近。

      選取翻耕刀刀尖頂點(diǎn)為研究目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn),可繪制出樣機(jī)模型虛擬運(yùn)動(dòng)軌跡,從圖8可以看出,軌跡顯示此時(shí)樣機(jī)

      虛擬作業(yè)時(shí)基本無(wú)重耕漏耕現(xiàn)象發(fā)生,滿足茶園耕作農(nóng)藝要求。通過(guò)改變仿真作業(yè)行走速度為0可繪制其靜態(tài)軌跡見圖9,此連桿曲線(即靜態(tài)軌跡)無(wú)尖端等不利于耕作部件高效作業(yè)的現(xiàn)象發(fā)生,觀察耕作部件虛擬仿真靜態(tài)作業(yè)過(guò)程發(fā)現(xiàn),當(dāng)其從圖9-b所示狀態(tài)作業(yè)至圖9-c所示狀態(tài)時(shí)(前段行程),翻耕刀(此時(shí)主要處于即將入土和剛?cè)胪恋臓顟B(tài))作業(yè)速度明顯提高,而在從圖9-c所示狀態(tài)至圖9-b所示狀態(tài)作業(yè)時(shí)(后段行程),翻耕刀(此時(shí)主要處于即將出土和出土后階段)作業(yè)速度明顯減小,這正是巧妙合理的利用了耕作機(jī)構(gòu)具有的急回特性,同時(shí)翻耕刀入土后會(huì)受到土體對(duì)其反向(翻耕機(jī)前進(jìn)方向)的阻力,從另一方面講這正好為翻耕機(jī)提供了部分行走動(dòng)力,減小了整機(jī)能耗。

      選取翻耕刀刀尖頂點(diǎn)為研究目標(biāo),同樣可繪制出翻耕刀在水平、垂直方向上的速度(mm/s)隨時(shí)間(s)變化曲線,從圖10可以看出,當(dāng)所選翻耕刀刀尖頂點(diǎn)處于初始相位角狀態(tài)即圖9-a時(shí),具有較大的向下的垂直速度和較大的向后的水平速度,且此種狀態(tài)持續(xù)于翻耕刀從圖9-b所示狀態(tài)作業(yè)至圖9-c所示狀態(tài)時(shí)(前段行程),而翻耕刀從圖9-c所示狀態(tài)至圖9-b所示狀態(tài)作業(yè)時(shí)(后段行程),具有較小的向上的垂直速度和較小的向前的水平速度。運(yùn)動(dòng)合成后的狀況就是翻耕刀在前段行程中作業(yè)速度明顯較高,而在后段行程中作業(yè)速度明顯較小,因此,與理論分析一致。

      4試驗(yàn)驗(yàn)證

      為了驗(yàn)證理論分析與虛擬仿真的可行性,獲得KM3CG-50[CM(24*2]型茶田翻耕機(jī)耕作部件最佳作業(yè)性能參數(shù),于2016年4

      月在江蘇大學(xué)利用農(nóng)業(yè)裝備工程學(xué)院室內(nèi)直立式土壤高速切削試驗(yàn)平臺(tái)對(duì)耕作部件進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證分析。

      4.1試驗(yàn)裝置與測(cè)試方法

      試驗(yàn)臺(tái)如圖11所示,主要由土槽、行走機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、懸掛機(jī)構(gòu)、耕作機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)、上位機(jī)等組成。其中耕作機(jī)構(gòu)由無(wú)錫華源凱馬發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司制造,懸掛機(jī)構(gòu)由江蘇省鎮(zhèn)江市丹徒環(huán)球機(jī)電配件廠負(fù)責(zé)制造,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要有北京龍鼎金陸測(cè)控技術(shù)有限公司LDN-08D型動(dòng)態(tài)扭矩傳感器、F/V轉(zhuǎn)換模塊、NI USB-6008采集卡、SONCLE SRS-05VDC-SL繼電器等組成,上位機(jī)通過(guò)LabVIEW程序控制并以Excel表格形式輸出采集參數(shù)。試驗(yàn)性能指標(biāo)的測(cè)定方法、采樣數(shù)等參考標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 5668—2008旋耕機(jī)》《JB/T 9803.2—2013耕整機(jī)》《GB/T 5262—2008農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)條件測(cè)定方法的一般規(guī)定》等[15-16]實(shí)施。

      4.2仿真試驗(yàn)驗(yàn)證

      通過(guò)調(diào)整行走電機(jī)、轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)的頻率使耕作部件作業(yè)行走速度為0.3 m/s(24 Hz)、曲柄轉(zhuǎn)速為125 r/min(12.5 Hz)、耕深為10 cm。試驗(yàn)前用5點(diǎn)法測(cè)得所選土壤各點(diǎn)處堅(jiān)實(shí)度(HJD-2型數(shù)字式土壤緊實(shí)度儀)、含水率(TS-1型土壤水分速測(cè)儀),平均值分別為106.7、79.0、91.0、87.0、950 N和

      4.2.1耕深穩(wěn)定性

      依然用5點(diǎn)法選取各點(diǎn)并用耕深尺測(cè)定耕深,測(cè)量及計(jì)算方法參考標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn),測(cè)量相關(guān)數(shù)據(jù)見表1,結(jié)果表明,耕深穩(wěn)定性系數(shù)高達(dá)91.54%,表明該機(jī)耕深穩(wěn)定,作業(yè)過(guò)程平穩(wěn),且完全符合茶田翻耕對(duì)土壤的要求[17]。

      測(cè)定翻耕后2翻耕刀翻土軌跡的最大橫向距離即為耕寬,并用卷尺測(cè)定5點(diǎn)取平均值為350 mm。以此作業(yè)參數(shù)可以計(jì)算此時(shí)的生產(chǎn)率為0.038 hm2/h,該機(jī)茶園間作業(yè)速度可達(dá)0.5m/s,生產(chǎn)率為0.063 hm2/h。

      4.2.2重耕漏耕

      當(dāng)茶田翻耕機(jī)翻土作業(yè)時(shí),測(cè)量同一翻耕刀完成1次翻耕作業(yè)時(shí)的入土點(diǎn)與出土點(diǎn)之間的水平距離并

      4.2.3碎土率

      碎土率參考標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試,測(cè)得數(shù)據(jù)見表3,此時(shí)碎土性能較好,符合茶園耕作土壤的農(nóng)藝要求。

      4.2.4切土功耗

      有傳感器測(cè)得電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后輸出轉(zhuǎn)速、扭矩?cái)?shù)據(jù),并通過(guò)程序內(nèi)部計(jì)算同時(shí)輸出功率,經(jīng)上位機(jī)輸出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為二維推積折線見圖12,取中間穩(wěn)定作業(yè)時(shí)的部分?jǐn)?shù)據(jù)處理后求得平均值見表4。分析可知,此時(shí)茶田翻耕機(jī)作業(yè)時(shí)翻耕刀切土功耗較小,而耕深穩(wěn)定、碎土率高,作業(yè)性能良好,作業(yè)效率較高。

      4.3正交試驗(yàn)

      4.3.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

      試驗(yàn)因素與試驗(yàn)指標(biāo)較多,但是目前已研究且有實(shí)際意義的相對(duì)有限,以重耕漏耕、碎土率、耕深穩(wěn)定性、切土功耗作為試驗(yàn)指標(biāo),以行走速度(v)、曲柄轉(zhuǎn)速(n)、入土角(α)作為試驗(yàn)因素,進(jìn)行3因素3水平的正交試驗(yàn)(表5)。[CM(23*2/3]根據(jù)試驗(yàn)臺(tái)電機(jī)頻率的調(diào)節(jié)范圍和仿真試驗(yàn)的工作參

      數(shù),選用正交表L9(34)進(jìn)行設(shè)計(jì)(表6)。

      4.3.2試驗(yàn)結(jié)果分析

      5點(diǎn)法測(cè)得土壤各點(diǎn)處堅(jiān)實(shí)度、含水率平均值分別為86.0、82.5、153.4、134.4、128.3 N和8.3%、10.2%、7.6%、10.1%、8.2%。測(cè)得試驗(yàn)結(jié)果見表7。

      中可以看出[18-19],試驗(yàn)3、試驗(yàn)6存在一定的重耕現(xiàn)象, 但是茶田間隙較小,且地形多崎嶇不平,不利于保持水土流失,不利于節(jié)能等,而茶園農(nóng)藝又允許存在一定的漏耕現(xiàn)象,故而不是最佳作業(yè)參數(shù);試驗(yàn)2存在微量的漏耕;試驗(yàn)4、試驗(yàn)7、試驗(yàn)8存在較大程度的漏耕現(xiàn)象;試驗(yàn)1、試驗(yàn)5、試驗(yàn)9存在較適量漏耕,碎土率分別為66.23%、68.30%、6910%,耕深穩(wěn)定性系數(shù)分別為92.13%、92.08%、9145%,作業(yè)結(jié)果均符合茶園農(nóng)藝要求,作業(yè)速度分別為0.25、0.30、0.35 m/s,由于消耗功率0.263 0 kW>0.129 9 kW>0.114 9 kW,故試驗(yàn)1可作為低速作業(yè)參數(shù)設(shè)計(jì),由于試驗(yàn)9的功率是試驗(yàn)5的2倍,而速度基本相當(dāng),從節(jié)能角度考慮,試驗(yàn)5的設(shè)計(jì)參數(shù)最具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值,最合理的設(shè)計(jì)參數(shù)為試驗(yàn)5,即曲柄轉(zhuǎn)速為105 r/min,作業(yè)速度0.30 m/s,曲柄軸與連桿軸所在直線傾角為45°,為設(shè)計(jì)變速箱的傳動(dòng)比提供了依據(jù)。

      5結(jié)論

      對(duì)茶田翻耕機(jī)耕作部件作業(yè)過(guò)程進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,建立了翻耕刀刀尖的運(yùn)動(dòng)軌跡和速度的數(shù)學(xué)模型,得出搖桿擺角為40.94°,且在前段行程中平均速度大于后段行程。

      在ADAMS軟件中進(jìn)行了虛擬樣機(jī)仿真,得出了翻耕刀運(yùn)動(dòng)軌跡和速度曲線圖,分析結(jié)果表明,搖桿擺角為40.75°,翻耕刀在前段行程中作業(yè)速度明顯高于后段行程。室內(nèi)土槽試驗(yàn)表明,重耕量較小,考慮土壤黏性的影響,可認(rèn)為仿真軌跡可靠;耕深穩(wěn)定系數(shù)達(dá)91.54%,耕后碎土率為70.8%~72.5%,符合茶園農(nóng)藝要求,較好反映了對(duì)耕作部件的仿真結(jié)果,符合理論分析的結(jié)果。

      正交試驗(yàn)結(jié)果表明,耕作部件最合理的作業(yè)參數(shù)為曲柄轉(zhuǎn)速105 r/min、作業(yè)速度0.30 m/s、曲柄軸與連桿軸所在直線傾角為45°,為設(shè)計(jì)變速箱齒輪參數(shù)的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。

      參考文獻(xiàn):

      [1]梅宇. 2014年中國(guó)茶葉產(chǎn)銷報(bào)告及2015年形勢(shì)預(yù)測(cè)[J]. 茶世界,2015(6):50-59.

      [2]肖宏儒,權(quán)啟愛(ài). 茶園作業(yè)機(jī)械化技術(shù)機(jī)裝備研究[M]. 北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社,2012.

      [3]謝宇峰,許劍平,李存斌,等. 國(guó)內(nèi)外耕作機(jī)械的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 農(nóng)機(jī)化研究,2009,31(11):238-240,246.

      [4]王葉紅. 茶園土壤耕作技術(shù)[J]. 安徽林業(yè),2006(5):37.

      [5]張士興. 茶田翻耕機(jī):CN 201210001709.4[P]. 2012-07-04.

      [6]龔永堅(jiān),劉麗敏,俞高紅,等. 水稻插秧機(jī)后插式分插機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析與試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2005,36(9):41-43.

      [7]李華,曹衛(wèi)彬,李樹峰,等. 辣椒穴盤苗自動(dòng)取苗機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2015(23):20-27.

      [8]王純賢,魏碩碩,朱衍飛,等. 基于ADAMS的往復(fù)式茶葉自動(dòng)理?xiàng)l機(jī)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2015,43(12):450-453.

      [9]中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械科學(xué)研究院. 農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社,2007:237-243.

      [10]管小清,呂志強(qiáng). 工業(yè)碼垛機(jī)器人動(dòng)力學(xué)仿真分析與研究[J]. 食品與機(jī)械,2013,29(1):149-151,176.

      [11]張少文,吳學(xué)梅. 新型烹飪機(jī)器人鍋具運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真[J]. 食品與機(jī)械,2013,29(4):92-94.

      [12]王相兵. 工程機(jī)械臂系統(tǒng)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)及特性研究[D]. 杭州:浙江大學(xué),2014.

      [13]于殿勇,錢玉進(jìn). 基于ADAMS動(dòng)力學(xué)仿真參數(shù)設(shè)置的研究[J]. 計(jì)算機(jī)仿真,2006,23(9):103-107,183.

      [14]Liu X G,Xie Z X. Kinematic analysis and simulation for a kind of Planar Articulated robot based on ADAMS[C]//Electronic and Information Technology Conference. Paris:Atlantis Press,2015.

      [15]張秀梅,張居敏,夏俊芳,等. 水旱兩用秸稈還田耕整機(jī)關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2015(11):10-16.

      [16]李坤,肖宏儒,梅松,等. 低地隙茶園管理機(jī)齒耕與旋耕作業(yè)性能試驗(yàn)分析[J]. 中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào),2015,36(3):18-21.

      [17]劉美雅,伊?xí)栽?,石元值,? 茶園土壤性狀及茶樹營(yíng)養(yǎng)元素吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制研究進(jìn)展[J]. 茶葉科學(xué),2015(2):110-120.

      [18]李一杰,謝立平. 預(yù)留漏耕量耕作法的試驗(yàn)研究[J]. 寧夏大學(xué)學(xué)報(bào)(農(nóng)業(yè)科學(xué)版),1985(2):27-37.

      [19]Kroulik M,Kumhala F,Hula J,et al. The evaluation of agricultural machines field trafficking intensity for different soil tillage technologies[J]. Soil & Tillage Research,2009,105(1):171-175.

      猜你喜歡
      功耗
      基于任務(wù)映射的暗硅芯片功耗預(yù)算方法
      新一代顯卡功耗排行
      基于標(biāo)準(zhǔn)單元替換的功耗優(yōu)化方法研究*
      基于Cortex-M4的油氣管道微功耗數(shù)據(jù)采集器軟件設(shè)計(jì)應(yīng)用
      揭開GPU功耗的面紗
      數(shù)字電路功耗的分析及優(yōu)化
      電子制作(2016年19期)2016-08-24 07:49:54
      “功耗”說(shuō)了算 MCU Cortex-M系列占優(yōu)
      電子世界(2015年22期)2015-12-29 02:49:44
      IGBT模型優(yōu)化及其在Buck變換器中的功耗分析
      一種面向星載計(jì)算機(jī)的功能級(jí)功耗估計(jì)方法
      基于低閾值單元的高性能低功耗設(shè)計(jì)方法*
      历史| 菏泽市| 平远县| 通渭县| 凤阳县| 阜康市| 象州县| 易门县| 横山县| 江津市| 诏安县| 泰兴市| 灵璧县| 高青县| 泰兴市| 浦城县| 伊宁县| 淳化县| 宁河县| 芜湖市| 鸡泽县| 普格县| 那曲县| 攀枝花市| 大荔县| 手机| 肥东县| 石家庄市| 贵定县| 肇州县| 衡阳市| 武邑县| 锦州市| 霸州市| 罗山县| 介休市| 南靖县| 榕江县| 金塔县| 黄冈市| 谷城县|