氣吸式免耕播種機數(shù)學(xué)論文
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氣吸式免耕播種機結(jié)構(gòu)。配套動力為55～65kW拖拉機，作業(yè)幅寬2～3m，播種行數(shù)為5行，播種行距為40～60cm可調(diào)。田間作業(yè)時，將免耕播種機與拖拉機相連，播種機每組開溝器前安裝破茬圓盤刀，有效地提高了破茬能力，液壓控制的起落機構(gòu)可以調(diào)節(jié)破茬和開溝的深度;限深輪主要調(diào)節(jié)排種箱排種的深度，在振動測量中決定排種器與土壤表面間的距離。氣吸式排種裝置主要由吸盤、種室、種箱等組成，排種裝置的振動特性直接影響到排種質(zhì)量。排種器開溝輪和限深輪的高度的調(diào)節(jié)都是影響免耕播種機振動的主要因素。
2氣吸式免耕播種機振動數(shù)學(xué)模型
2．1免耕播種機
地面系統(tǒng)模型為了忽略影響氣吸式免耕播種機排種裝置的振動特性和排種性能的次要因素，在建立模型之前做如下假設(shè):①假設(shè)免耕播種機的各個部件均為剛體;②免耕播種機排種器剛度、排種器開溝輪剛度、限深輪的剛度為位移的線性函數(shù);圓盤、支撐輪與土壤相互作用所產(chǎn)生的阻尼為速度的線性函數(shù);圓盤與支撐輪以與土壤均保持接觸;③所建立的模型振動均為免耕播種機的垂直振動。建立免耕播種機－地面系統(tǒng)的二自由度模型。二自由度分別為:氣吸式免耕播種機質(zhì)心Q，垂直位移yc，播種機支架繞點O轉(zhuǎn)動的角位移β，A、B分別為氣吸式免耕播種機排種器開溝輪和限深輪與地面接觸點。
2．2免耕播種機振動微分方
程氣吸式免耕播種機工作時所采集振動信號的自相關(guān)函數(shù)具有正、余弦函數(shù)分布的特點。因此，免耕播種機工作地面的縱斷面可簡化成如圖3所示的正弦曲線，將地面相對于基準(zhǔn)水平面的高度H和兩個峰值間的距離(即播種機走向長度L的變化)作為地面縱斷曲線或路面不平度函數(shù)。
3田間振動試驗分析
3．1田間試驗搭建本試驗
針對免耕播種機振動信號的采集所應(yīng)用的設(shè)備有:Ti3058k－16M無線網(wǎng)橋、BK公司4500－B－001系列單向加速度傳感器、BW公司13500型和13510型XYZ三向傳感器、BK3050－B－060型六通道PulseLAN－XI數(shù)據(jù)采集卡。
3．2MATLAB數(shù)據(jù)處理分析
采用MATLAB軟件進(jìn)行編程完成數(shù)據(jù)處理，對采集卡6個通道采集到的信號進(jìn)行快速Fourier變換，然后求得Fourier變換后的振幅。MATLAB自動繪出通道1～通道6隨頻率變換的振幅，由于引起氣吸式免耕播種機的振動主要為垂直方向的振動，所以本文只列出垂直方向的頻譜圖。氣吸式免耕播種機在免耕葵花地表工作時采集到的振動頻譜圖。其中，速度相同、限深輪調(diào)節(jié)的開溝深度不同的頻譜圖，限深輪調(diào)節(jié)的開溝深度相同、作業(yè)速度不同的頻譜圖。在相同速度下，由第1個開溝深度可得:在頻率為51．13Hz時，最大振幅為13580p－pmm;第2個開溝深度可得:在頻率為50．84Hz時，最大振幅為46630p－pmm。在某個特定的開溝深度下，針對不同工作速度，在第1個工作速度下，在頻率為51．13Hz時，最大振幅為7790p－pmm;在第2種速度時，在頻率為48．72Hz時，最大振幅為45270p－pmm。通過實驗數(shù)據(jù)可得出，在不同速度、不同開溝深度(即排種器離地面高度不同)時，氣吸式免耕播種機排種裝置的振動情況均不同，表明車速和排種裝置離地面高度都是引起排種裝置振動的特征參數(shù)。
4結(jié)論
1)由免耕播種機排種裝置的振動微分方程可得出，氣吸式免耕播種機在工作時起排種裝置的振動主要由播種機的結(jié)構(gòu)特種、作業(yè)時的前進(jìn)速度、排種器與土壤表面間的距離、土壤不平度和土壤粘性決定。
2)田間試驗表明，工作車速和排種裝置離地面高度均是引起排種裝置振動的特征參數(shù)。
作者：張旭趙滿全劉飛董帥劉月琴單位：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)
