新型爪挖式山药收获装置主杆的设计与分析.pdf

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1、第55卷第9期V01．55No．9农业装备与车辆工程AGRICULTURALEQUIPMENT＆VEHICLEENGINEERING2017年9月September2017doi：10．3969／j．issn．1673—3142．2017．09．007新型爪挖式山药收获装置主杆的设计与分析刘文君，蔡海晨(22111江苏省徐州市徐州工程学院机电工程学院)[摘要]开发设计了一种新型爪挖式山药收获装置。该装置可以一次性将山药根茎及其周围一薄层土壤一起自地面挖出，能实现山药的全机械化收获。大大提高山药收获效率，降低山药收获工作强度。针对该装置关键零件主杆

2、进行了静力学分析和线性屈曲分析。经分析，主杆所受的最大应力为5．0161MPa，远小于材料的屈服极限250MPa，证明了主杆强度满足要求。求出了主杆前3阶线性屈曲模态以及液压力对线性屈曲模态的影响。[关键词]山药收获；线性屈曲分析；有限元分析[中图分类号]$225．7勺[文献标志码]B[文章编号]1673—3142(2017)09—0031—04DesignandAnalysisofMainRodofNewYamHarvesterbyDiggingClawIAuWenjun，CaiHmehen(SchoolofMechanical＆Electri

3、calEngineeringinXuzhouInstituteofTechnology，XuzhouCity，JiangsuProvince22111，China)[Abstract]AnewtypeofYamHarvesterbydiggingclawisdeveloped．Thedevice，achievingthefullmechanizationofyamharvest，Canharvestyamrhizomeandathinlayerofsoilsurroundingone—time，greatlyimprovingtheefficie

4、ncyanddecreasingthelevelofworkofyamharvesting．Inthispaper，thestaticanalysisandlinearbucklinganalysisofmainrod，onekeypartofthedevice，arecarriedout．Afteranalysing，themaximumstressofmainrodis5．0161MPa．It’Sfarlessthanthematerialyieldlimit250MPa．It’Sprovedthatthemainrodmeetsstreng

5、threquirement．Thefirstthreeorderlinearbucklingmodesofmainrodisachieved．Theeffectofradialpressureloadtolinearbucklingmodeisverified．[Keywords]yamharvest；linearbucklinganalysis；FEM0引言我国具有悠久的山药种植历史。作为一种公认的药食兼用的无公害保健蔬菜，山药在日、韩等地极受欢迎．成为出EI创汇的主要农产品之一，具有较高的经济价值。在江苏、山东、河南、辽宁、广西等多地均有广泛

6、种植[1-3

7、。山药属于深根茎类植物，短的有30—50cm(吉林辽宁的牛腿山药和群峰山药)[4]，长的有80～100cm(嘉祥细毛长山药)[5l，最长的甚至可以达到150cm深(麻山药)㈣。正因为山药根茎细长，质地又比较脆，因而其收获工作长期处于人工收获的状态。目前的山药收获机械基本只是完成在山药垄沟处开沟。然后再由人工挖取山药根茎的方式来完成收获。因为没有完全实现山药的全机械化收获，生产效率仍然不高，而且因为挖土量较大，能量消耗也较大，山药的全机械化收获亟待解决。为此．笔者设计了一种新型爪挖式液压驱动收稿Et期：2017—04—14修回13期：

8、2017—04—24的山药收获装置，并已申报专利。本山药收获装置，采用两个液压缸驱动，挖掘部分是圆周均布的三个挖掘爪，直接插人山药根茎处，将少量泥土和山药根茎一起从土壤中挖掘而出．无需附加人工收获根茎环节，大大提高了山药收获的效率，降低了收获时的劳动强度。并且因为挖切量小。功率消耗也很低。1山药收获装置的结构和工作原理山药收获机械结构如图1所示[7

9、。该装置有一大-d,两个油缸，套接在一个细长的主杆上：主杆下端和小油缸下端分别通过圆柱销和滑槽与挖掘爪相连接，在主杆下端圆周均匀分布有3个薄壳结构的挖掘爪。大油缸的作用是驱动主杆上下运动，小油缸的作用

10、则是驱动挖掘爪张开或抓紧。该收获机的工作过程包括：人土、抓紧、出土和旋转松脱(山药根茎被挖起后整个收获装置整体旋转，将山药根茎松脱后，使