4M-2型马铃薯联合收获机优化设计与仿真

【摘要】： 中国是发展马铃薯种植最快的国家之一,目前全国马铃薯种植面积达到500万hm~2,是全世界马铃薯种植面积最大的国家,种植范围遍及全国。我国大部分地区马铃薯收获主要靠人畜力,小面积收获常采用铁锨或锄头挖掘,较大面积收获采用畜力挖掘犁。近年来,马铃薯挖掘机的研制与推广有了较大发展,但大多属于条铺式,即将薯块翻出地面后人工捡拾,生产效率低,劳动强度仍较大,且总体机械化水平很低,严重制约着马铃薯产业的进一步发展。为此,为了适应全球化、国际化的竞争,为了满足敏捷响应市场的需要,采用一种全新的设计方法(虚拟样机技术)设计适应中国国情的4M-2型马铃薯联合收获机,该机可将薯块收获后通过侧向倾斜式输送机构输送到集署箱,达到边收获边收集的目的。 与传统的产品开发过程相比较,运用虚拟样机技术在制造物理样机之前,就可以进行样机的测试,及时找出和发现潜在的问题,缩短产品开发周期的40%—70%,简化产品的设计开发过程,降低开发成本,获得最优化和创新的设计产品,提高企业面向客户、敏捷响应市场的能力,还可以大幅度地提高设计质量。 本文阐述了如何运用ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of MechanicalSystems)软件对4M-2型马铃薯联合收获机的输送系统主要部件和机构进行建模;如何将Solidworks、ANSYS的文件格式转换成ADAMS文件格式;并对输送系统主要部件和机构进行了仿真分析和动态研究,确定了输送系统有关重要参数:挖掘铲的总宽度为120cm,并确定挖掘铲工作总阻力不会超过6500N;抖动分离输送装置的抖动频率为42.1Hz,安装角为17°,抖动器的长轴为69mm,短轴为55mm,其抖动频率为8.89Hz;该马铃薯收获机前进时的作业速度优化为3km/h≤v_m≤4.83km/h;横向输送器工作面由直径6mm的杆条组成,其斜面倾角为12°;茎秆分离器圆形带的直径为12mm,带根数为9根,在仿真中发现,此结构的主要优点是能够很好地分离茎秆和薯块,;倾斜式输送器的挡板高度是100mm,与带面成60°夹角。同时对薯块的运动情况、动态性能进行了系统的研究,结果表明:仿真参数符合输送系统的运动特性,所以是可行和可靠的。