受迫振动深松机性能参数优化与试验.pdf

第31卷第21期
农业工程学报
ol.31No.21
015年11月
I ransactions of the Chincse Socicty of' Agricultural Fnginccring
Nov.2015
受迫振动深松机性能参数优化与试验
李霞',张东兴2,王维新,崔涛2,汤明军
(1.石河子大学机械电气工程学院,石河子832000:2.中国农业大学工学院,北京100083
摘要:为解决目前深松作业机具耕作阻力大、深松深度不稳定、耕作质量不高的问题,该文采用振动减阻原理设计研
制了受迫振动深松机。通过分析深松铲的结构和运动过程,建立深松铲的数学模型:确定影响深松牵引阻丿的参数;采
用正交试验方法得出影响受迫振动参数的最优组合:前进速度2kamh,振动频率为10Hz,振动角度为12。为了验证性
能参数最优组合的正确性,开了受迫振动深松机性能参数检測试验。试验结果表明:振动深松前后,土壤各土层容重
均ド降,表层土ド降达21.74%:在、~15~25cm+.层含水率増加16.02%:深松后地表平整,耕深稳定变异系数为7.37%6,
稳定性系数92.63%,振动深松作业后测得土壤扰动系数为57.11%,十壤逢松度为36.96%,十壤蓬松度和扰动系数均达
测试指标的要求。采用受迫振动能使振动深松机显著降低牵引阻9.09%,减阻效果明显。该研究对深松机振动特性分
析与性能参数设计提供了参考。
关键词:农业机械;振动;优化;深松机;减阻;性能参数
doi:10.11975/ l-issn.1002-6819.2015.21.003
中图分类号:S222.19
文献标志码:A
文章编号:1002-6819(2015)-21-0017-08
李霞,张东兴,王维新,崔涛,汤明军.受迫振动深松机性能参数优化与试验[.农业工程学报,2015,31(21):
17-24.doi:10.11975/isn.1002-6819.2015.21.003htp:/ww: [csae. org
Ii Xia, Zhang Dongxing, Wang Weixin, Cui Tao, Tang Mingjun. Pcrlormancc parameter optimization and cxperiment on
forced-vibration subsoiler J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactions of the CSAD), 2015
31(21):17-24.(iChincsewithEnglishabstracl)doi:10.11975/1.issn.10026819.2015.21.003hutp:/www.tcsacory
0引言
挐通过振动机械与传统刚性机械的对比,研究能耗的
减小与振动角,前进速度和振动频率的关系。蒋建东等り
长期的传统浅层耕作使上壤耕作层变浅并形成坚硬指出切削阻力随振动频率的增大先减小,但减小速度不
的犁底层,土壤结构退化。研究表明,土壤深松能有效断下降,后趋于稳定直至不再变化;平均切削阻力随振
改善土壊使度、降低土壤耕层容重P、提高土壤蓄水保动振幅増大而减小,但振幅过大会造成刀具的沖击过大:
墒能力以并促进作物根系生长,从而提高作物产量4。刀具切的削速度与土壤切削碎土率呈反比线性关系。频率
自2010年以米,农业部大力提侣机械深松改土,并出台为25Hz,振幅14mm,振动波形为斜率较小的正弦波曲
深松整地补贴政策,但深松机具一般都需要大马力拖拉线,且切削速度满足切削条件时不宜过大的情況下,土
机牵引,功率消耗一般在20~80kW之间,能耗是作物壤振动切削效果较好。另外,辛丽丽等1在深松铲对土
收获机具能耗的3~5倍?,因此节能降耗成了研制深松壤进行切削、提升、再切削的分段上壊作用力下建立
机的重点和难点。
振动深松机-土壤系统力学模型,研究表明振幅为
采用振例原理降低牵引阻力的方法有2种:一种是0.001m、振频为10L时,土壤作用力较小。
自激振动,另一种是受迫振动。国内外有一批专家学者
本文针对耕作上壤板结、耕作阻力大、深松机械耗
对深松减阻技术进行了研究并取得了卡硕的成果?。能高的问题,结合振动减阻降耗的优点,采用偏心轴实
Marakoglu等研究认为牵引力和土壤琉松程度的增大现深松铲振勋的受迫振深松机,通过正交试验对受迫
与耕作前角,前进速度增大有关,同时还指出牵引力随振动深松机性能参数进行优化,并在最优参数组合条件
着工作深度増大而増大,:壙疏松程度则随工作深度増下对机具进行田间性能试验,探索受迫振动深松机的减
加而减小; 1badegaonkar等年2在仿真条件下发現耕作率引阻规律及其各项性能指标,为后续的深松减阻或其他耕
阻力随着耕作深度增大而増大,并在多组试验铲中,研作部件研究提供参考。
究深松犁角度和长度对耕作效果的影响: Gholamhosseln
受迫振动深松机的工作原理
收稿日期:2015-04-17後订日期:2015-09-30
受迫振动深松机基丁振动原理实现深松減阻,动力
基金项目:家日然和学基金资聊项目(5136505):现代校业产业技术体系米源于拖拉机的输出轴 power lake oft shall,PTO),经过
建设项目-玉米-夏播区生产全程机械化(CARS-02):新盤兵团科技人员服
务南彊专顶(2014BA058):石河子大学高层次人小启动项(RCZX201307)
振动机构,将转动变为深松铲的振动。受迫振动深松机
作者简介:李,女,博士,副教授,主要从事衣业机械装备与自动化
主体振动机构主要由偏心轴、偏心轴承、十字连接器
制研究。石河子石河子大学机电气工程学院,832000
连接板、支撑转轴和深松铲等组成。深松铲对称布置
Fmail:lixia0415(@163.com