草地振动松土机运动特性分析与振动频率优化.pdf

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1、第28卷第12期442012年6月农业工程学报Tr锄sactionsoftlleChineseSocietyofAgriculturalEngineering、，01．28No．12Jun．2012草地振动松土机运动特性分析与振动频率优化董向前，宋建农，王继承，李永磊，张军奎(中国农业大学工学院，北京100083)摘要：为了提升机具的作业性能，该文对振动松土工作单体的速度特性和轨迹特性进行研究，当机具的振动频率较低时，速度比A<1，松土铲足持续切削的作业过程，增加振动频率使速度比A>1时，松土铲的作业过程分为切削、后退和追赶3个连续的阶段，各个阶

2、段的持续时间随^的变化而变化。在前进速度为lkm／h、振幅为12．7mm、振动角为28。条件下，对O～10Hz振动频率下的一组工作部件进行土槽试验，振动部件工作最佳的振动频率为4．4Hz，在此频率下，可以减小约40％的牵引阻力和11．7％～59％的功耗。关键词：农业机械，功耗，速度，振动松土机，激振频率，速度比doi：IO．3969／j．issn．1002—6819．2012．12．008中I羽分类号：S222．12+9文献标志码：A文章编号：l002—6819(2012)一12—0044—06董向前，宋建农，王继承，等．草地振动松土机运动特性分

3、析与振动频率优化[J】．农业工程学报，2012，28(12)：44—49．DongXiallgqian，SongJiannon舀WangJichcng，eta1．vibration舶quencyoptimization锄dmovementcharacteristics锄aIysisofVibrationshoVelf．ormeadow【J]．Ttallsactionsoft11echinesesocietyofA鲥culturalEⅡgineering(T协sactionsoftheCSAE)，2012，28(12)：44—49．(inChinc

4、sewi血En91ishabstract)O引言中国是草地资源大国，拥有各类草地近4亿hm2，居世界第二位，占全国总土地面积的42．05％，草原可利用面积3．3亿hm2，占天然草地资源总量的84．27％，是农田的2．2倍⋯。近年来由于草原气候变暖、干旱，以及长年累月的过度放牧、啃食、践踏，致使草原严重退化，使草原生产力降低、甚至消失，严重威胁中国的食物安全【24J。为了使草原畜牧业得到恢复和发展，促进草原的生态平衡，恢复和提高草原生产力，需要对退化的草场进行松土改良。在退化草场改良机械化技术研究方面，国外的草原改良机械多引用成熟的工程机械和大型耕

5、作播种机具【5。6】，在牧草松土补播机方面主要以大型为主，虽然作业效率高，但价格昂贵，不适合中国国情，难以推广应用。国内仅有补播机的研究，这些机具兼有部分松土功能，多采用的松土部件为圆盘切刀、凿形松土铲、燕尾式松土铲和滑刀式松土铲，以及应用于草原改良的松土部件和机具多是农田作业机具或稍加改进而来，能够完成松土改良作业，取得了一定的成效，但在高坚实度，较大土壤体积质量，表层土壤草根密度较大的情况下，其可靠性及作业效果不太理想，对原生植被的破坏率较收稿日期：2011—09．26修订日期：2012．05．24基金项目：国家“863计划”资助项目(201

6、0从101401)作者简介：董向前(1984一)．男．安徽阜阳人，博士，主要从事农业机城设计及理论研究。北京中国农业大学工学院，100083※通信作者：宋建农(1961一)，男，河北藁城人。教授，博士生导师，主要从事农业装备工程研究。北京中国农业大学』=学院，100吣3。高。对干旱，土层较薄的草原作业，因有较大的土壤扰动和植被破坏，甚至可能加剧原有草原的退化【7-I4】。针对中国草场土壤坚实度大的特点，研究开发的9ST460型草地振动式间隔松土机，实现了对高峰实度草原土壤的疏松作业，达到草原改良和草场生态恢复的目的【5J。机具的作业特点：利用前导

7、圆盘切根装置切断牧草横向生长的根系，形成条状土垡：土垡经过由激振部件驱动的振动松土铲．在松土铲在作用下，完成土壤强制疏松，而后铺放于原来位置；为防止土垡过于疏松和跑墒，在土垡铺放后由镇压装置进行压实【15-16]。机具在实际的作业过程中受到土壤条件、振幅、振动频率、前进速度、振动角等参数的影响，改变作业参数，对机具的作业性能有很大的影响。为了进一步提升机具的作业性能，减小作业过程中的耕作阻力，本文对机具的振动松土工作单体进行研究，对影响机具作业性能的因素进行分析。目前国内外对振动松土机的作业性能已经开展了大量的研究工作，但研究中所采用的振动形式都

8、是水平的，而且结论不一【17-201。本文通过室内土槽试验台研究激振频率对振动松土工作单体作业特性的影响，优化机具作业的频率。1工作特性