甘蔗田间运输车行驶和卸料性能研究

来源 :华南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:geoffreywan
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我国是甘蔗种植大国,但是甘蔗的收获效率极低。目前,甘蔗机械化收获以切段式为主,切段式收割机收获过程输出大量的蔗段,需要配套的田间运输车收集蔗段。现有的轮式田间运输车重心高、泥泞路面易打滑,丘陵山地行驶稳定性差。本文以团队研制的适用于丘陵山地的甘蔗田间运输车为研究对象,采用理论分析、仿真分析和田间试验的方法对其行驶性能和卸料性能进行研究。主要研究内容及结论如下:(1)运输车的主要结构分析。对底盘的结构和工作原理进行了分析,认为履带底盘比轮式底盘更适用于丘陵山地行驶作业;对车厢的结构进行分析,车厢分为活动车厢和固定车厢,与其他运输车车厢结构相比,认为该设计能够有效减轻卸料过程的举升重量;对输送臂的结构进行分析,认为输送臂折叠灵活,角度可调节,范围为30°-50°,能够适应不同高度的公路运输车。(2)行驶性能试验与分析。通过直线行驶性能分析,得到运输车的最低档速度为1.23 km/h,最高档速度为7.18 km/h,认为该车速度满足与甘蔗收割机同步前进作业的要求;通过转向性能分析,得到不同转向方式的实际转向半径:单边制动转向方式的理论半径600 mm,左转向和右转向半径实际测量值分别为797 mm和638 mm。原地转向方式的理论半径为0 mm,左右转向半径实际测量值分别为167 mm和147 mm。原地转向半径更小,但是单边制动转向对土壤和履带的负荷更小,更适用于田间行驶作业;通过纵向爬坡性能分析,得到运输车的最大爬坡度为15°,对比9°、12°、15°三个纵向坡度车辆质心俯仰角的变化规律,认为随着坡度的增加,俯仰角明显增大,行驶稳定性明显下降;通过横向爬坡性能分析,得到9°、12°、15°三个横向坡度下车辆质心侧倾角的变化规律,认为坡度越大,侧倾角越大,车辆行驶越不稳定;通过垂直越障性能分析,得到最大垂直越障高度为300 mm,对比200 mm、250 mm、300 mm三个高度车辆质心俯仰角的变化规律,认为俯仰角随着高度的增加而增大;通过水平越障性能分析,得到最大水平越障宽度为1000 mm,对比600 mm、800 mm、1000 mm三个宽度车辆质心俯仰角的变化规律,认为宽度越大,俯仰角变化越大。(3)卸料性能仿真分析。通过田间试验研究甘蔗物理特性,得到甘蔗段的平均直径为30 mm、平均长度为219 mm、平均密度为1063.92 kg/m~3和休止角为42°。采用EDEM软件建立运输车和蔗段颗粒模型。通过单因素试验得到输送臂角度和驱动马达转速对输送量的影响规律,结果表明,输送量随着输送臂角度和驱动马达转速的增加,均呈现先增加后减少的规律,在输送臂角度35°—45°、驱动马达转速75 r/min—85r/min范围内,输送量大于额定输送量,卸料性能较好;对双因素试验获得的结果进行方差分析和Duncan多重比较分析,认为驱动马达转速对输送量的影响极其显著,输送臂角度对输送量的影响显著,在输送臂角度为45°、驱动马达转速为85 r/min时是最优工作组合,输送量为14.40 kg/s。(4)卸料性能田间试验。在输送臂角度和驱动马达转速分别为45°和85 r/min的作业条件下,进行卸料性能试验,得到输送量为11.52 kg/s,与仿真结果相比,误差为20%,仿真基本体现了输送的规律。
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