【摘 要】
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在我国当前农机市场中,适用于蔬菜窄行距(200mm-300mm)的微耕除草机,由于没有驱动轮,导致土壤结构和含水率不同时,前进速度不匀。课题组前期提出了刀轴带动地轮的驱动系统,但由于设计缺陷,机器存在刀具入土性能差、机组前进速度较快、人工操作不便、机组除草率、碎土率过低等问题。为此,提出了新的结构改进设计方案,借助ABAQUS等有限元软件对改进后的刀辊部分进行强度校核,在加工制造样机的基础上进行了
【基金项目】
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陕西省重点研发计划项目(编号:2019TSLNY01-01);
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在我国当前农机市场中,适用于蔬菜窄行距(200mm-300mm)的微耕除草机,由于没有驱动轮,导致土壤结构和含水率不同时,前进速度不匀。课题组前期提出了刀轴带动地轮的驱动系统,但由于设计缺陷,机器存在刀具入土性能差、机组前进速度较快、人工操作不便、机组除草率、碎土率过低等问题。为此,提出了新的结构改进设计方案,借助ABAQUS等有限元软件对改进后的刀辊部分进行强度校核,在加工制造样机的基础上进行了田间试验。具体工作及结论如下:(1)蔬菜行间窄距微耕除草机的改进设计。结合原微耕除草机人工操作不便、刀具入土性能差、机组前进速度过快、机组除草率、碎土率低等问题。提出以下改进设计方案:将二代样机中的后置地轮改为前置,方便除草过程中人为通过扶手向下施加压力调节耕深,而不是上抬扶手;将直角型钢板冲压刀具改为刀具入土性能更好的旋耕弯刀;在钢带传动系统中减小钢带传动系统中主动带轮直径,进一步增大减速比,降低机组前进速度,提高碎土率和除草率。(2)新刀辊强度的分析。在Solid Works中建立整机三维模型,分析整机的受力情况,完成刀具强度、刀轴强度的静力学分析。在相同大小载荷作用下,改进后的刀盘的最大变形量为0.03mm,最大等效应力为31.46Mpa,小于原刀具变形量,小于1GQN-180旋耕机基准刀具的最大等效应力,强度可靠。改进后刀轴最大应力为46.72MPa,最大应变为0.028mm,刀轴危险截面的最大应力与1GQN-180基准模型危险截面的最大应力相接近,强度可靠。(3)改进后刀具入土性能的分析。基于ABAQUS/对微耕机刀辊切削土壤的过程进行了研究。数值模拟的结果表明原刀辊所受阻力最大值为1438.8N,平均值为457N。改进后刀辊所受阻力平均值下降18.81%,为371N,改进后机器切土功率最大值为2.19k W,相比之前减少19.7%,平均切土功率为0.74k W,相比之前减少12%。改进后旋耕弯刀切土阻力减小,入土性能得到增强。(4)微耕除草机的田间试验。结果表明,改进后机器较好的解决了原微耕除草机存在的相关问题,机组各项参数达标。对比二代样机,改进后的机器在耕深与耕宽数值基本不变的情况下碎土率提升了12.3%,机器作业速度由0.45m/s降低为0.25m/s,除草率提升了17.4%,耕作质量显著提升。
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