基于振动的土壤挖掘阻力与耗能特性试验研究

发布时间：2021-06-29 13:50

　　为了研究振动频率、振动方向等参数对振动式土壤挖掘降阻特性和耗能特性的影响,设计开发了振动式土壤挖掘阻力试验台。经理论分析、计算确定了振动挖掘机构运动参数。在土壤平均相对湿度为27%、平均土壤坚实度为2.2 MPa条件的室内土槽系统中,在挖掘深度150 mm、前进速度0.15～1.00 m/s、振动频率2～20 Hz的因素条件下,利用该试验台开展了土壤振动挖掘阻力和耗能特性试验研究。结果表明,振动式土壤挖掘能够有效降低工作阻力,其降阻率先随着振动频率增大而增大,在2～20 Hz频率段,前后方向振动和垂向振动振幅分别为13 mm和10 mm时,其最大降阻率分别可达到21%和25%。降阻率在10～14 Hz后增长速度变缓,表明该区间处于土壤的自振频率区间。前后方向振动下土壤挖掘降阻率和振动速度与前进速度的比值有关,当振动速度小于前进速度时,降阻率比较小,随着振动频率增加而缓慢增大;当振动速度大于前进速度后,在对应的频率点其降阻率会迅速上升,之后增长速度逐渐变缓。由于需要额外激振能量输入,两种振动方向的强迫振动式土壤挖掘综合耗能并不减少,在振动频率低于10 Hz下,耗能比范围在1～1.07,但... 

【文章来源】：农业机械学报. 2020,51(S1)北大核心EICSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

振动式土壤挖掘阻力试验台结构示意图

取r1=5 mm,l2=150 mm,l3=400 mm,l4=460 mm，则由式(1)、(2)得到，φ1=19.2°，φ2=17.7°。摇杆5、连杆6、摇杆7及机架杆8构成双摇杆机构。其中摇杆5与摇杆3为同一杆，两杆摆角相同。摇杆5长度l5、连杆6长度l6、摇杆7长度l7、机架杆8长度l8构成的封闭矢量方程为

试验在青岛农业大学室内土槽(槽长35 m、宽2 m)中进行，由TCC2.5型电力四驱土槽车牵引自行研制的振动式土壤挖掘阻力试验台(图3)。土槽车最大牵引力15 k N，行驶速度0.5～10 km/h无级可调;动力输出轴转速0～1 200 r/min无级调节。试验采用CYB 803S型动态扭矩传感器，扭矩范围0～100 N·m，转速范围0～3 000 r/min，综合误差0.1%。工作阻力采用TX LS1型拉压力传感器测量，测力范围0～5 000 N，精度±5 N。试验用挖掘铲为三角翼铲，铲面两翼宽为220 mm，铲长300 mm。其他仪器包括10 m卷尺，SL TSC型土壤紧实度仪等。土槽内土壤为壤土，试验时保持平均土壤相对湿度为27%、土壤坚实度为2.2 MPa。

【参考文献】：
期刊论文
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[2]楔形减阻旋耕刀设计与试验[J]. 郝建军,于海杰,赵建国,李建昌,马志凯,蔡金金.  农业工程学报. 2019(08)
[3]基于振动减阻原理的旋转中耕机关键部件设计与试验[J]. 王文明,王天元,郭兵,陈旭,周福君.  农业机械学报. 2019(03)
[4]滑切型自激振动减阻深松装置设计与试验[J]. 周华,张文良,杨全军,李东东,夏俊芳.  农业机械学报. 2019(05)
[5]基于鼹鼠多趾结构特征的仿生切土刀片设计与试验[J]. 杨玉婉,佟金,马云海,李默,蒋啸虎,李金光.  农业机械学报. 2018(12)
[6]液压激振源自激振动深松机深松单体设计与试验[J]. 王云霞,张东兴,杨丽,崔涛,李玉环,刘彦伟.  农业工程学报. 2018(11)
[7]受迫振动深松机性能参数优化与试验[J]. 李霞,张东兴,王维新,崔涛,汤明军.  农业工程学报. 2015(21)
[8]仿生减阻深松铲设计与试验[J]. 张金波,佟金,马云海.  农业机械学报. 2014(04)
[9]自激振动深松机减阻试验研究[J]. 邱立春,李宝筏.  农业工程学报. 2000(06)

博士论文
[1]蚯蚓粘液脱附减阻机理和仿生沃土应用[D]. 张东光.吉林大学 2016



本文编号：3256561