基于经典力学的油菜直播机旋耕功耗分析与仿真

发布时间：2024-03-24 02:13

　　由湖南农业大学自主研发的2BYD–6型油菜直播机,采用T245型国标旋耕刀,左右弯刀各20把,以阿基米德螺线排布,旋转半径为0.287 5 m。基于经典力学,提出旋耕作业过程中切割土壤体积的计算方法以及其受力平衡方程,计算刀片在作业过程中的切土扭矩和抛土扭矩,建立了旋耕功耗的计算模型,分析了旋耕功耗与直播机运动参数的关系。旋耕功耗模型计算结果表明,旋耕刀作业过程中,水平方向受力随着刀轴转速和直播机前进速度的增大而增加,垂直方向受力变化较小,直播机前进速度分别为0.4、0.5、0.6 m/s时,旋耕功耗与刀轴转速呈线性关系,拟合方程分别为y=–4.481+0.101 6x、y=–4.947+0.109 0x、y=–4.466+0.113 0x。采用EDEM仿真模拟计算油菜直播机旋耕功耗,在前进速度分别为0.4、0.5、0.6 m/s,刀轴转速为100～160 r/min条件下,与功耗模型计算结果的误差为2.51%～6.69%。

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【部分图文】：

图12BYD–6型油菜直播机旋耕刀辊运动坐标系

式中：r为旋转半径，ω为旋耕刀旋转角速度。对刀片的运动轨迹方程求导，求出刀片的运动轨迹切线斜率和刀片与x轴的夹角。

图2旋耕刀受力分析

由力平衡方程，可得：根据库仑公式τ=c+σtanφ[11]，当土壤的剪裂面面积为A时，土壤抗剪切阻力R=cA+σtanφ，其中c为土壤粘聚力，φ为土壤的内部摩擦角，σ为剪裂面上的正压力。,L为旋耕刀刀长，θp为剪裂面与x轴的夹角。根据MCKYES[12]的研究，切割土垡的剪裂面与....

图3不同转速和前进速度下旋耕刀的受力、扭矩和功率

由旋耕功耗模型可知，当旋耕刀的结构确定，土壤参数不变时，功耗主要与前进速度、转速、耕深有关。普通干水田黏壤土环境下的耕速为0.3～0.7m/s，耕深为12～15cm。取前进速度分别为0.4、0.5、0.6m/s，转速分别为100、120、140、160r/min(折合角速度....

图4EDEM仿真模型

采用EEPA模型[13]进行油菜直播机旋耕作业的EDEM仿真试验。设定土壤颗粒半径为6mm，建立长、宽、高分别为3000、1000、600mm的土槽，在土槽模型里填充大约500000颗土壤颗粒并压实，采用Solidworks建立旋耕刀辊三维模型，导入EDEM软件中，建立....

本文编号：3936813