油菜联合收获机串并联组合式液压驱动系统设计与试验

发布时间：2018-12-05 18:17

【摘要】：油菜是我国重要的油料作物,相比于人工收获,油菜的联合收获具有便捷、高效等优点。针对传统油菜联合收获机运动部件多,机械传动路线长、结构复杂,无法实现无级调速,难以根据各部件在不同工况下实现有效参数匹配等问题,设计了一套应用于4LYZ-1.8型油菜联合收获机的串并联组合式双泵多马达液压驱动系统。论文以整机及相关测试仪器作为试验平台,开展了油菜联合收获机主要部件及液压回路空载和负载的功耗、转速分析,并对整机液压驱动系统及元件进行建模仿真分析。本文旨在为简化油菜联合收获机传动结构,为油菜联合收获机传动系统的参数有效匹配和功率分配等提供科学依据。主要研究工作如下:(1)设计了一套串并联组合式双泵多马达液压驱动系统。在对自行研制的油菜联合收获机工作部件的负载、转速等的工况分析以及油菜联合收获试验样机主要工作部件实际测量的基础上,进行液压系统的方案设计、参数计算及液压元件选型,确定了油菜联合收获机关键部件的转速与功率范围以及液压驱动系统工作原理,并开展核心元件的设计。(2)分析确定了负载敏感系统节流阀旋钮打开角度θ与对应回路马达转速n间的关系曲线,结果表明:(1)随着节流阀打开角度θ的不断增大,各回路液压马达的转速不断提高;(2)同一回路同排量马达间数值完全相同;(3)同一回路不同排量的马达转速随节流阀开度的变化相差较大。测试发动机转速对θ~n曲线影响的试验可知,在同一节流阀打开角度,发动机转速在1000~1800 r/min范围内,割台复合推运器、强制喂入轮、脱粒滚筒、抛扬机马达转速最大值与最小值的差值依次为21.4 r/min、49 r/min、50 r/min、42 r/min。(3)试验研究了负载敏感系统液压回路主要工作部件转速对负载敏感系统总功耗的影响规律,四因素四水平正交试验极差分析结果表明:影响油菜联合收获机负载敏感系统总功率的主次顺序为脱粒滚筒转速、抛扬机转速、割台复合推运器转速和强制喂入轮转速。方差分析结果表明,脱粒滚筒转速对负载敏感系统总功耗影响极显著,割台滚筒转速、旋风分离筒入口风速对总功耗影响显著,强制喂入轮转速对总功耗影响不显著。(4)开展了主要工作部件所在回路的功耗测试与分析。液压回路功耗分析试验表明:油菜平均喂入量为1.5kg/s时,割台平均功耗为1.68kW,强制喂入轮平均功耗为1.00kW,脱粒滚筒平均功耗为5.11kW,抛扬机及输送装置平均功耗为2.28kW,风机平均功耗为1.80kW。油菜联合收获机液压驱动系统回路1~5实际运行时的功耗分配依次为:14%、8%、43%、19%、15%。(5)开展了关键部件不同转速对油菜联合收获机各出料口物料质量分布特征的影响研究。试验分析表明:(1)影响纵轴流脱粒分离装置排草口物料所占质量比的主次顺序为脱粒滚筒转速、割台复合推运器转速、离心风机转速;(2)影响旋风分离筒下料口物料所占质量比的主次顺序为离心风机转速、复合推运器转速、脱粒滚筒转速;(3)影响风机出料口物料所占质量比的主次顺序为离心风机转速、脱粒滚筒转速、复合推运器转速。(6)基于AMESim仿真软件对整机所选用液压元件进行建模仿真,建立了串并联组合式双泵多马达液压驱动系统仿真模型,对负载敏感系统回路测定值与仿真值进行了对比分析。仿真结果显示,负载敏感系统回路中,割台回路(回路1)、强制喂入轮回路(回路2)、脱粒滚筒回路(回路3)、抛扬机回路(回路4)占负载敏感系统中的总功耗依次为13%、7%、39%、18%。同时对液压驱动系统液压元件的物理运动特性进行了仿真分析。(7)开展了4LYZ-1.8型油菜联合收获机作业时串并联组合式双泵多马达液压驱动系统可靠性与适应性的田间试验。试验表明:油菜联合收获机运转流畅,串并联组合式双泵多马达液压驱动系统能够满足油菜联合收获机的作业要求,系统工作稳定可靠,各部件能根据不同作业的工况实现无级调速,割台、拨禾轮的高度调节能够满足田间生产需求,油菜收获时负载敏感系统能够根据田间负载变化进行压力、流量反馈调节;通过调节节流阀开度可有效实现各部件无级调速。所设计液压驱动系统能够满足油菜联合收获机的驱动要求,简化了传动系统的结构,提高了传动系统的工作可靠性。
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【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S225.99

【参考文献】