免耕播种机排种装置振动特性数学模型的建立

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1、2015年6月农机化研究第6期免耕播种机排种装置振动特性数学模型的建立张旭，赵满全，刘飞，董帅，刘月琴(内蒙古农业大学机电工程学院，呼和浩特010018)摘要:为了研究气吸式免耕播种机在田间耕作时，由于免耕地表的不平度激励所产生的振动对播种机的排种装置的影响，推导了气吸式免耕播种机排种装置振动特性数学模型。同时，由所建立的数学模型得出气吸式免耕播种机排种装置的振动特性主要由播种机的结构特性、作业时的前进速度、排种器与土壤表面间的距离、土壤不平度和土壤粘性决定。通过建立振动特性数学模型，可对工作状态下免耕

2、播种机排种质量进行预测和分析。关键词:气吸式免耕播种机;排种装置;振动特性;数学模型+中图分类号:S223．26文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)06－0056－04DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.06.013中决定排种器与土壤表面间的距离。气吸式排种装0引言置主要由吸盘、种室、种箱等组成，排种装置的振动特秸秆覆盖条件下的免耕地表具有增产增收、蓄水性直接影响到排种质量。排种器开沟轮和限深轮的保墒、减少水土流失及作业工序、提高土壤肥力等优高度的调节都是影响免

3、耕播种机振动的主要因［1－3］［5－7］点。气吸式免耕播种机在工作过程中受到作物秸素。秆、根茬和土壤的不平度的影响，使其在工作过程中产生随机振动，进而影响播种机的可靠性和种箱气吸式排种的质量。通过以下两方面研究振动对排种箱［4］的影响:①通过动力学和振动学基本定律或定理，建立气吸式免耕播种机的振动数学模型，为播种机田间振动试验提供影响因素及对免耕播种机的整体结构优化提供理论依据;②通过田间振动试验，分析振动频谱图，研究免耕播种机排种装置振动特性。为此，以气吸式免耕播种机为研究对象，建立气吸式免1．牵引架

4、2．肥箱3．风机4．种箱耕播种机在简谐激励下的振动数学模型。5．排种器6．覆盖器7．限深轮8．排种器开沟轮1气吸式免耕播种机结构及工作原理9．地轮10．施肥开沟轮11．破茬圆盘12．划印器13．支腿图1气吸式免耕播种机结构气吸式免耕播种机结构如图1所示。配套动力Fig．1Air－suctiontillageseederStructure为55～65kW拖拉机，作业幅宽2～3m，播种行数为52气吸式免耕播种机振动数学模型行，播种行距为40～60cm可调。田间作业时，将免耕播种机与拖拉机相连，播种2．1免耕

5、播种机－地面系统模型机每组开沟器前安装破茬圆盘刀，有效地提高了破茬为了忽略影响气吸式免耕播种机排种装置的振能力，液压控制的起落机构可以调节破茬和开沟的深动特性和排种性能的次要因素，在建立模型之前做如度;限深轮主要调节排种箱排种的深度，在振动测量下假设:①假设免耕播种机的各个部件均为刚体;②免耕播种机排种器刚度、排种器开沟轮刚度、限深轮收稿日期:2014－06－18的刚度为位移的线性函数;圆盘、支撑轮与土壤相互基金项目:国家自然科学基金项目(51365034);中国博士后科学基金项目(2014M55253

6、2XB)作用所产生的阻尼为速度的线性函数;圆盘与支撑轮作者简介:张旭(1987－)，男，吉林辽源人，硕士硕士生，(E－mail)以与土壤均保持接触;③所建立的模型振动均为免耕zhangxuzxy2013@sina．com。［4］通讯作者:赵满全(1955－)，男，内蒙古土右旗人，教授，博士生导师，播种机的垂直振动。建立免耕播种机－地面系统(E－mail)nmgzmq@yahoo．com．cn。的二自由度模型，如图2所示。二自由度分别为:气·56·2015年6月农机化研究第6期吸式免耕播种机质心Q，垂直位

7、移yc，播种机支架绕器开沟轮与限深轮处减震弹簧伸长量为Yc+L1β和Yc点O转动的角位移β，A、B分别为气吸式免耕播种机+L2β。在垂直方向上运用牛顿第二定律，可得到气吸排种器开沟轮和限深轮与地面接触点。式免耕播种机排种装置的振动微分方程为···m0YcccL1Yc[][··]+[][·]+0IcβcL1cL1L1β－(K1+K2)－(K1L1+K2L2)[22](3)－(K1L1+K2L2)－(K1L1+K2L2)·YccZA－K1ZA－K2ZB[]=[·]βcL1ZA－K1L1ZA－K2L2ZB在振

8、动微分方程结果中，根据正弦函数公式得图2免耕播种机－地面系统的二自由度模型Fig．2Tillageplanter－groundsystemstwodegreesoffreedommodel·cZA－K1ZA－K2ZB2．2免耕播种机振动微分方程12πvtdL1气吸式免耕播种机工作时所采集振动信号的自=sin(+φ1)+K1a2+b2LL2［8－9］。因此，槡11相关函数具有正、余弦函数分布的特点(4)·免耕播种机工作地面的纵断面可简化成如图