【摘 要】
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宽幅喷杆喷雾机在行走作业时,由于受到地面不平整激励,易引起车身侧倾、俯仰等,导致喷杆不规则运动,降低喷杆稳定性,影响施药效果。喷杆悬挂架性能直接决定喷杆姿态的稳定性,是喷杆式喷雾机的重要组成部分。目前,国内对喷杆悬挂架的研究滞后于欧美国家,高端宽幅喷雾机技术水平难以满足现代化精准农业和绿色农业的发展。为此,本文设计了具有主、被动减振性能的喷杆悬挂架机械结构及其液压系统,旨在衰减地面高频激励,解决喷
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宽幅喷杆喷雾机在行走作业时,由于受到地面不平整激励,易引起车身侧倾、俯仰等,导致喷杆不规则运动,降低喷杆稳定性,影响施药效果。喷杆悬挂架性能直接决定喷杆姿态的稳定性,是喷杆式喷雾机的重要组成部分。目前,国内对喷杆悬挂架的研究滞后于欧美国家,高端宽幅喷雾机技术水平难以满足现代化精准农业和绿色农业的发展。为此,本文设计了具有主、被动减振性能的喷杆悬挂架机械结构及其液压系统,旨在衰减地面高频激励,解决喷雾机喷杆位姿实时控制问题,对提高喷雾均匀性具有重要意义。主要研究工作如下:（1）利用钟摆、等腰梯形悬架原理设计了满足高地隙喷杆式喷雾机田间作业需求的主、被动悬挂架装置;对喷杆悬挂架的关键结构部件进行设计优化,选定了相应执行器液压缸的规格;对设计的14.2 m喷杆进行模态分析,其前两阶模态固有频率为22.55Hz和55.81Hz,避开了路面激励频率。（2）利用负载敏感技术、负负载反馈控制技术、电液伺服比例控制技术等,设计了满足喷杆姿态稳定控制的液压系统,同时对液压系统的液压站、多路阀等进行计算选型,确定了液压站额定压力、额定流量和多路阀型号。利用AMEsim-ADAMS联合仿真技术,验证了喷杆悬挂架动载过程中液压系统的稳定性和左右大小折叠液压油缸动作时的同步性,结果表明:喷杆液压系统动载情况下压力冲击小,液压缸动作速度平稳,大小折叠液压缸同步精度较高,符合喷杆悬挂架液压系统设计要求。（3）利用ADAMS振动仿真技术对喷杆悬挂架的被动悬挂架动力学模型进行瞬时响应和频率响应特性仿真研究,得到了悬挂架动力学结构参数对喷杆被动悬挂架性能的影响规律,确定了液压被动减振器安装角度θ约为85°,液压被动减振器弹簧刚度k为17.4 N/mm,垂向减振器刚度k1′为24.5 N/mm;采用D级路面激励验证喷杆悬挂架被动减振性能,符合田间作业要求。（4）利用拉格朗日方程建立了喷杆悬挂架动力学模型,其作为被动悬挂架动力学模型为二阶振动响应模型,能够很好隔离高频振动但低频跟随能力差,因此引入主动作动器增加其自由度提高喷杆悬挂架地面跟随能力,即转变为主动悬挂架。喷杆主动悬挂架在幅值为5°和频率为0.1 Hz、0.15 Hz余弦激励下,喷杆倾角跟随激励信号最大误差为1.5°。在喷杆悬挂架垂向和偏转阶跃响应试验中,喷杆悬挂架均在7s内恢复至稳定状态。
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