板蓝根收获机挖掘铲的设计与有限元仿真分析

发布时间：2021-11-13 23:24

　　为解决板蓝根收获机在作业过程中存在挖掘阻力大、铲面易壅土的问题,依据板蓝根自身特性及种植农艺要求,设计了4UD-600型板蓝根收获机,其作业幅宽600mm,最大挖掘深度为500mm,可一次完成板蓝根的挖掘、土药分离和成条侧出铺放。阐述了收获机的工作原理,对其挖掘铲进行了设计和主要参数的计算,并利用SolidWorks软件中的有限元分析插件Simulation对该挖掘铲进行了静力学分析,最后进行了试验验证。设计采用固定式三角平面挖掘铲,通过动力学分析构建工作阻力模型,依据动量定理、动能定理及几何关系进行计算,确定出挖掘铲的最佳入土角α=19°～23°,铲长L=360～400mm,铲刃张角θ=55°。有限元静力学分析结果显示:挖掘铲的应力主要集中在3个螺纹孔处,且最大应力分布在铲的背面离铲尖较近的两个螺纹孔处,最大应力值为22.44MPa,远小于挖掘铲的许用应力220.6MPa,强度满足设计要求;而产生最大位移的位置为铲尖,变形值为0.09184mm,与整个铲相比此变形量很小,可以忽略。试验结果与仿真结果基本一致,在误差允许的范围内,满足设计要求。 

【文章来源】：农机化研究. 2020,42(12)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

挖掘铲位移云图

工作原理:作业时,机架的前端位置悬挂在拖拉机上,整个机组的前进、挖掘和振动分离所需动力全部由拖拉机提供。通过铲刀体两侧的螺栓来调节和控制挖掘深度,挖掘铲在拖拉机的带动下铲入土中,侧切刀切开土壤,板蓝根和土壤等被挖掘铲掘起后沿铲面向后运动,护板起到保护作用,较小土块从挖掘铲后端的栅条间漏下,其余部分被送入分离筛。同时,拖拉机输出的动力通过万向联轴器传至变速箱后实现换向,利用带传动驱动轴Ⅰ旋转,使偏心轮获得一定的转速,从而带动摇杆运动; 摇杆的另一端铰接在连杆Ⅰ上,而连杆Ⅰ、Ⅱ的一端铰接在机架上,另一端铰接在振动筛上,偏心轮、摇杆、连杆Ⅰ、连杆Ⅱ、振动筛及机架组成一个曲柄摇杆机构,使旋转运动变为摇摆运动,从而使振动分离筛进行往复振动,将挖掘铲输送来的土块振碎并由振动筛的栅条间漏下,实现土药分离,板蓝根则由振动筛尾部侧向出口排出铺放在地垄一侧。1.2 主要技术参数

挖掘铲由三角平面铲及栅条组成,采用滑切方式,利用螺栓固定在侧切刀上,如图3所示。挖掘铲后设计栅条结构,使得在挖掘过程中,一部分疏松及颗粒较小的土壤提前通过挖掘铲后栅条间隙落下,减小挖掘阻力。在设计固定式三角平面挖掘铲时,关键参数为铲长(L)、铲刃张角(θ)及入土角(α)。图3 挖掘铲结构图

【参考文献】：
期刊论文
[1]三七收获机组合式挖掘铲设计与试验[J]. 张丹,张兆国,曹永辉,王法安.  江苏大学学报(自然科学版). 2018(01)
[2]4GB-700型板蓝根收获作业机试验分析[J]. 彭晓亮.  农村牧区机械化. 2017(04)
[3]一款小型马铃薯收获机的设计[J]. 钟寿洋,张德晖,张翔.  新余学院学报. 2015(06)
[4]牛蒡收获机设计与试验[J]. 吕宏靖,邱立春.  农机化研究. 2015(12)
[5]4U1Z型振动式马铃薯挖掘机的设计与试验[J]. 吕金庆,田忠恩,吴金娥,杨颖,尚琴琴,王英博,刘志鑫.  农业工程学报. 2015(12)
[6]4U2A型双行马铃薯挖掘机的设计与试验[J]. 吕金庆,田忠恩,杨颖,尚琴琴,吴金娥.  农业工程学报. 2015(06)
[7]板蓝根收获机械发展现状与对策[J]. 姜燕飞.  农村牧区机械化. 2014(03)
[8]4UFD-1400型马铃薯联合收获机的研制[J]. 魏宏安,王蒂,连文香,邵世禄,杨小平,黄晓鹏.  农业工程学报. 2013(01)

硕士论文
[1]大庆地区不同播期对板蓝根生长发育及产量的影响[D]. 姚攀.黑龙江八一农垦大学 2018
[2]强适应性小型振动式马铃薯挖掘机的设计[D]. 牛海华.甘肃农业大学 2011
[3]单行牵引式马铃薯联合收获机的研究与设计[D]. 宋言明.甘肃农业大学 2008



本文编号：3493916