垂直于切削方向的振動(dòng)挖掘及其減阻研究.pdf

1、馬鈴薯收獲機(jī)面臨的主要問題是挖掘阻力過大，挖掘阻力過大不僅會(huì)導(dǎo)致工作中動(dòng)力不足，還會(huì)加快挖掘裝置的磨損，增加收獲成本。振動(dòng)式挖掘鏟相對(duì)于固定式挖掘鏟能在一定程度上減小挖掘阻力。振動(dòng)式挖掘鏟的挖掘阻力受牽引速度、入土角度、振動(dòng)頻率、振幅的影響，分析不同牽引速度、入土角度、振動(dòng)頻率、振幅對(duì)挖掘阻力的影響規(guī)律具有重要的意義。本文從減小挖掘阻力的角度出發(fā)，設(shè)計(jì)了垂直于切削方向的振動(dòng)挖掘裝置，并對(duì)振動(dòng)挖掘裝置切削土壤的過程進(jìn)行數(shù)值模擬，得到挖掘鏟

2、的挖掘阻力。對(duì)不同參數(shù)下的挖掘阻力進(jìn)行分析，研究牽引速度、入土角度、振動(dòng)頻率、振幅對(duì)挖掘阻力的影響規(guī)律，并找出使挖掘鏟挖掘阻力最小的參數(shù)組合。將最優(yōu)振動(dòng)參數(shù)組合下的挖掘阻力與固定式挖掘的挖掘阻力進(jìn)行對(duì)比，研究振動(dòng)減阻的效果。論文主要內(nèi)容包括：
　?。?）研究影響挖掘阻力的土壤參數(shù)，并對(duì)土壤含水率進(jìn)行測(cè)定；研究土壤的破碎方式及土壤屈服準(zhǔn)則，確定了土壤挖掘數(shù)值模擬中采用的土壤本構(gòu)模型；分析并研究了振動(dòng)式挖掘鏟的特點(diǎn)及振動(dòng)減阻的原理，為

3、本課題垂直于切削方向的振動(dòng)挖掘裝置設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。
　?。?）依據(jù)馬鈴薯的種植模式及挖掘鏟設(shè)計(jì)要求對(duì)垂直于切削方向的振動(dòng)挖掘裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)。建立鏟尖振幅計(jì)算模型并計(jì)算其振幅，建立鏟尖運(yùn)動(dòng)軌跡方程，并對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，然后將運(yùn)動(dòng)仿真結(jié)果和振幅計(jì)算結(jié)果及鏟尖軌跡方程進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果和仿真結(jié)果一致，說明所建立的鏟尖振幅計(jì)算模型和運(yùn)動(dòng)軌跡方程正確；此外，通過對(duì)挖掘鏟進(jìn)行模態(tài)分析，發(fā)現(xiàn)挖掘鏟的驅(qū)動(dòng)頻率與其第一階固有頻率相距較遠(yuǎn)，不至于

4、發(fā)生共振，說明振動(dòng)挖掘裝置結(jié)構(gòu)合理。
　?。?）建立了土壤切削數(shù)值模擬分析流程，利用MAT147土壤本構(gòu)模型和振動(dòng)式挖掘鏟模型，設(shè)置了模型邊界條件和載荷，用LS-DYNA軟件對(duì)振動(dòng)式挖掘鏟切削土壤的過程進(jìn)行數(shù)值模擬，得出挖掘鏟的挖掘阻力，分析了挖掘阻力呈周期性變化的原因在于挖掘鏟的運(yùn)動(dòng)呈周期性變化。
　?。?）對(duì)不同參數(shù)下的挖掘阻力進(jìn)行分析，通過單因素試驗(yàn)，分析了牽引速度、入土角度、振動(dòng)頻率、振幅對(duì)挖掘阻力的影響規(guī)律，通過多