垂直于切削方向的振動挖掘及其減阻研究.pdf

1、馬鈴薯收獲機面臨的主要問題是挖掘阻力過大，挖掘阻力過大不僅會導(dǎo)致工作中動力不足，還會加快挖掘裝置的磨損，增加收獲成本。振動式挖掘鏟相對于固定式挖掘鏟能在一定程度上減小挖掘阻力。振動式挖掘鏟的挖掘阻力受牽引速度、入土角度、振動頻率、振幅的影響，分析不同牽引速度、入土角度、振動頻率、振幅對挖掘阻力的影響規(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)計了垂直于切削方向的振動挖掘裝置，并對振動挖掘裝置切削土壤的過程進行數(shù)值模擬，得到挖掘鏟

2、的挖掘阻力。對不同參數(shù)下的挖掘阻力進行分析，研究牽引速度、入土角度、振動頻率、振幅對挖掘阻力的影響規(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)振動參數(shù)組合下的挖掘阻力與固定式挖掘的挖掘阻力進行對比，研究振動減阻的效果。論文主要內(nèi)容包括：
　?。?）研究影響挖掘阻力的土壤參數(shù)，并對土壤含水率進行測定；研究土壤的破碎方式及土壤屈服準則，確定了土壤挖掘數(shù)值模擬中采用的土壤本構(gòu)模型；分析并研究了振動式挖掘鏟的特點及振動減阻的原理，為

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

4、發(fā)生共振，說明振動挖掘裝置結(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軟件對振動式挖掘鏟切削土壤的過程進行數(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動呈周期性變化。
　?。?）對不同參數(shù)下的挖掘阻力進行分析，通過單因素試驗，分析了牽引速度、入土角度、振動頻率、振幅對挖掘阻力的影響規(guī)律，通過多