油菜机械化收获作为油菜机械化生产过程中的一个重要环节,其机械化水平高低对油菜产业的发展有重要的影响。油菜分段收获机械具有损失率低且可控、对油菜品种、收获状态适应性强,适收期长等特点。液压传动技术应用于割晒机的传动系统,对简化割晒机传动系统、实现自动化、节能化有重要意义。根据传统液压传动装置大量使用橡胶油管、阀块分散布置造成油路系统复杂、管程损失大,且已有油菜割晒机液压驱动系统的液压驱动元件选型匹配不合理,导致串联马达系统的能效低进而影响割晒机的工作性能和稳定性的实际情况,本课题以4SY-1.8型高地隙油菜割晒机为研究对象,在原有的液压驱动系统的基础上进行改进设计,分析了影响割晒机串联马达回路功率消耗的显著性因素及最优功耗组合,以实现系统功耗的最优化;运用AMESim和Fluent仿真软件分别对压力、流量特性参数的相关性分析及系统管路的功率分配进行数值分析,并结合液压试验台的试验研究,得出主要马达的转速、转矩及能效特征。本文由液压驱动系统整体的试验测定、功耗优化到局部的串联马达回路负载驱动稳定性和管路系统仿真分析,同时进行了单个马达-负载系统的模拟试验研究,利用逆向设计的方法对割晒机液压驱动系统中的马达元件的选型及管道结构形式的改进提供依据。其主要研究内容有:(1)在分析割晒机各部件的工作原理及工作过程的基础上,对液压驱动系统进行了改进设计,优化了液压驱动系统的调速方式;采用串联马达系统的方式驱动各负载转矩,保证了工作部件的速比稳定性;液压驱动系统的整体改进设计有利于割晒机达到最佳作业效果。(2)在满足各关键部件的正常运转前提下,进行了三元二次回归正交组合设计的地面空载试验,探究不同试验因素的工况下,影响割晒机串联马达系统功率消耗的显著性因素及最优功耗组合。研究得出当发动机转速取最小值为1600r/min、多路阀的开度取最小值为30°、分流阀开度取最小值为126°时,液压马达回路的功率消耗达到最小,此时串联马达回路总功耗大小为2.55kW,对比常用工况时功耗大小,降低的功耗约为14.5%。同时,利用逆向设计的方法,研究得到最优功耗和负载最大时各马达的运转情况,进而反算各液压马达多余的储量,为液压马达的合理选型及优化设计提供了依据。(3)通过模拟田间负载特性,运用AMESim仿真软件研究了马达进出油口的功率消耗,开展了串联马达回路的功率分配的数值分析,并对各马达的压力、流量特性参数的影响关系进行了相关性分析,得出串联回路中多执行器同时工作时,负载转矩变化对其中几组执行器的供油压力和流量的影响关系。同时,在课题组前期研究的基础上,进一步运用Fluent模拟仿真分析了管接头、弯曲及钢管结合部位的内部复杂的流场特征,得到了串联马达系统的管路及主要压力损失点的管层损失及功率消耗。定量分析得出所选管路产生的压力损失约为0.066×106Pa,进行管路结构优化后,压力损失减小了约0.021×106 Pa。(4)开展了多功能液压试验台对马达-负载转动惯量系统的研究,研究表明通过设定不同类型的负载条件模拟田间较复杂的负载工况对割晒机驱动动力的关键部分参数进行了相关的应用研究,避免了油菜割晒机由于油菜生长的季节性限制难以满足收割作业和测试需求。利用液压试验台开展了转速-转矩特性和变载荷负载循环工况的马达能效的模拟试验,为进一步改进油菜割晒机液压驱动系统在能耗控制的策略和方案提供了依据。