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多路况山地果园在线混药喷雾移动平台设计

姚航  
【摘要】:近年,随着丘陵山区林果种植业的日益扩大,果园植保作业需求也越来越大。果树病虫害防治是一个重要工作,也是一项确保产量和果品质量的重要措施。我国山地果园地形复杂,果园呈梯田状,而大型的植保机械不能在梯田状山地果园多路况下移动作业,作业人员操作传统背负式药箱作业,劳动强度大,工作效率低;操作人员作业过程中,身体容易接触农药,存在一定的生产危险性。为减轻作业人员劳动强度,提高果园机械化水平,满足林果业生产水平稳步增长,本文运用机械原理、机械设计、电路控制原理知识,综合国内外植保移动平台研究现状,根据标准化的山地果园地形地貌环境,设计与研究了多路况山地果园在线混药喷雾移动平台(以下简称移动平台),主要研究内容如下:(1)根据移动平台的功能要求,对移动平台主要子系统的方案进行设计与论证。该移动平台选用两种移动机构,分别是大轮组与三星轮组,为便于装配移动机构、卷管机构与混药器等功能模块,选用“d”形边梁式机架结构,确定24V直流有刷电机驱动模式。(2)结合移动平台所处工作环境和工作需求,运用SolidWorks三维软件对移动平台各个关键零部件进行实体建模。对移动平台各零部件的建模实体虚拟装配,完成移动平台虚拟样机运动仿真、干涉检查分析。(3)应用ANSYS软件对移动平台关键零部件进行强度与刚度校核、模态分析,根据分析结果对其进行结构优化处理。应用ADAMS软件对移动平台攀爬台阶过程中的运动学和动力学仿真分析。基于仿真分析与优化结果,确定虚拟样机模型。(4)完成物理样机试制并进行一系列试验。对样机在多路况下进行系列试验分析,结果表明装配大轮组后的移动平台的最高平地移动速度为1.69m/s,最大翻越高度为200mm,最大攀爬斜坡坡度为20°;装配三星轮组后的移动平台,可攀爬225mm高度的台阶,从攀爬振动冲击与攀爬速度方面考虑,调速旋钮旋至60%到80%开度区间时,移动平台攀爬效果最佳;其中,移动平台爬坡时,功率消耗最大,其续航极限时间为4.34h,攀爬台阶可续航极限时间为7.58h,平地移动续航极限时间为11.92h。


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