【摘 要】
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针对目前国内农业机械室内测试土槽整体结构较小,试验过程中试验土壤与实际田间自然状况差异较大,测试挂接农机具单一等问题,本文基于南方水田实际作业情况研制了一套大型农业机械田间土槽系统（即田间测试土槽）,可用于农机具的犁耕、播种作业性能测试,为农业机械的设计、性能试验提供研究平台。主要研究成果如下:（1）分析了国内外室内测试土槽的研究现状及存在不足,提出了一种大型农业机械田间土槽系统的设计思路,阐述整
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针对目前国内农业机械室内测试土槽整体结构较小,试验过程中试验土壤与实际田间自然状况差异较大,测试挂接农机具单一等问题,本文基于南方水田实际作业情况研制了一套大型农业机械田间土槽系统（即田间测试土槽）,可用于农机具的犁耕、播种作业性能测试,为农业机械的设计、性能试验提供研究平台。主要研究成果如下:（1）分析了国内外室内测试土槽的研究现状及存在不足,提出了一种大型农业机械田间土槽系统的设计思路,阐述整套设备的工作原理与结构特性。该测试系统由田间土槽基建、行走台车、测试台车和测控系统等组成,其有效作业长度与宽度分别为70 m和16 m,行走台车工作速度在0～5 km/h内无级可调,测试台车可在行走台车上横向移动,测试数据被采集后通过测控系统自动显示存储并完成分析与处理。（2）利用ANSYS Workbench对行走台车导轨与台车车架进行有限元仿真分析和优化,结果表明:行走台车导轨在载荷作用下最大变形量与优化前相比较大减小,最大变形程度未超过其许用值,振动频率区间0～12.647 Hz,振幅最大为2.09 mm,优化后共振概率大大降低;台车车架在载荷作用下最大形变量达32.32 mm,最大应力值为75.338 MPa,并未超过其许用值180 MPa,振动频率区间为3.833～52.701 Hz,结构合理且具备优良抗变形能力,符合安全设计要求。对行走台车动力伺服驱动装置进行设计,确定其动力输出轴转速0～1200 rpm,传动比1:40,电机功率11 k W,驱动力7.35k N,牵引重量在1500 kg以上。（3）对测试台车进行了总体结构设计,确定了测试台车动力驱动电机功率为7.5k W,对应驱动力11.235 k N;传动系统的传动比1:40;优选了液压系统中液压缸、液压泵、油箱容量的结构参数;设计出可挂接不同农机具的通用悬挂装置,并校核其挂接机具在极限工况作业时受力,提升力为20.416 k N,垂直负荷为12.25 k N,均在其承受能力范围之内,满足农机具悬挂使用要求,符合设计规范。（4）以PLC为核心,多种农业传感器与高速摄像为主设计出测控系统,详细阐述控制系统的参数特性与系统结构,可控制行走台车搭载测试台车沿田间土槽基建的行走台车导轨运动,保证至少50 m的匀速行驶以供试验测试;可精准控制测试台车在台车车架上横向运动、升降挂接机具及工作时角度微调。对测试装置的传感器、高速摄像、无线通信进行论述,可完成不同农业机械整机或工作部件的性能测试与试验数据采集分析,实时监控测试台车运行状态并进行反馈。（5）本文已初步完成了农业机械田间土槽系统的建造安装与运行调试,行走台车导轨基础建设承重效果较佳,土槽田块土壤一致,排灌水方便;行走台车车架结构抗变形能力强,行驶平稳,启停迅速;测试台车机具更换便捷,液压升降微调作业可靠。用于直播机和旋耕机挂接后的运行调试结果表明:该套田间土槽结构设计合理,控制精准响应迅速,整体工作状态良好。计划下一步采用各种农机具进行调试作业验证,进一步提高农业机械田间土槽系统的工作性能。
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