农田地面不平度测量与分析_徐竹凤

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1、2017年1月农机化研究第1期农田地面不平度测量与分析1，211徐竹凤，薛新宇，崔龙飞(1．农业部南京农业机械化研究所，南京2100141;2．安徽农业大学，合肥230036)摘要:农田地面高低不平是导致农机行驶时产生振动的原因，想要研究各种农机在不同农田地面行驶时的振动问题，不可避免地要研究不同农田的地面不平度。针对目前国内还未开始系统全面地研究不同农田地面不平度及科研工作者在研究农机振动问题时受限于没有农田地面不平度作为随机激励的现状，设计开发了一套适用于不同类型拖拉机且安装方便的测量系统，并对陕西海升现代农业园区中的3种地面(果园软路面、坚实土路、石子路)

2、的不平度进行了测量与分析，得到3种地面的不平度与功率谱密度曲线。经与标准等级功率谱密度比较，得出软路面和坚实土路的地面等级介于C级和D级之间，石子路的地面等级介于B级和C级之间，表明石子路地面较其他两种地面平整。其结果与所观察到的真实地况相符，从而验证了该套测量系统的可靠性，为以后建立农田地面不平度数据库和研究农机行驶振动奠定了基础。关键词:农田;地面不平度;功率谱密度;惯性基准;测量系统中图分类号:S29;U416文献标识码:A文章编号:1003－188X(2017)01－0171－06DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2017.01.034虑

3、了土壤和轮胎特性影响的有效软路面谱计算表达0引言式，虽然年代较早，所使用的测量设备也相对落后，但农业机械(以下简称农机)在田间工作时通过各其提供的理论基础为以后工作者的研究起到了一定种复杂路面，路面凹凸不平使农机行驶机构如轮胎或的参考作用。随着传感器技术、计算机技术和信号处履带对地面的附着能力降低，不利于对农机稳定操理技术的发展，人们也一直在不断更新和改进地面不［5］纵，给操作者人身安全带来隐患;同时，路面不平使得平度的测量和分析方法。谢斌等采用五轮仪对某农机在行驶中产生振动，长时间振动会导致机身零部块耕作地的路面不平度进行测量，得到该地块的三维件过早地出现磨损

4、、疲劳和损坏现象，不仅会缩短农模型，用于研究某国产联合收割样机在该模型路上行［6］机使用寿命，还会导致农机维修次数增加，耗时费力，驶平顺性。韩愈等提出一种软路面识别方法，用于［7］提高军用越野车在软路面的机动性。刘姝等利用不利于农业生产。在作业过程中，农机的振动会降低SolidWorks软件建立车轮和土壤模型，在土壤模型的作业效果，比较显著的就是喷杆喷雾机喷洒农药时由定义材料当中输入所测得的土壤特性参数(包括土壤于路面不平引起喷杆振动，容易发生喷杆与地面接触试样的内摩擦角φ，粘聚力c，弹性模量E及应力应变产生挤压变形;喷杆振动还会不断改变喷嘴与植株的曲线)，再使

5、用SolidworksSimulation(Solidworks插距离，造成一部分植株施药不足，一部分植株施药过件)对车轮碾压土壤过程进行有限元分析，最终得出量，达不到喷雾机在作业过程中施药均匀性的要求，轮胎与土壤相互作用时的应力、应变、位移分布图。施药效果就会降低。因此，研究农田地面不平度对于［8］鲁植雄利用激光式不平度测试仪测定犁耕耕地地农机具的使用寿命及作业稳定性研究具有重要意义。面、圆盘耙耙地地面和驱动耙耙地地面的不平度。这对农田地面不平度的研究，记录较早的有20世纪些学者们的研究对于今后农田地面不平度的采集工［1－4］90年代，以郑联珠为代表的几位学者

6、利用专门研作提供了宝贵的借鉴参考价值。为此，在以上一些工制的软路面不平度测定仪，测量了几种田间软地面的作者的研究基础上，自行设计了一套相对简便的测量路面谱，根据试验数据并经系列换算，统计出考系统，并对陕西省海升现代农业园区中的软路面、坚实土路及石子路进行了测量，以验证系统的可靠性。收稿日期:2016－02－01基金项目:公益性行业(农业)科研专项(201203025)1试验项目作者简介:徐竹凤(1988－)，女，安徽安庆人，硕士研究生，(E－mail)1092461058@qq．com。［9］1．1惯性基准测量原理通讯作者:薛新宇(1969－)，女，江苏苏州人，

7、研究员，博士，博士生导师，(E－mail)735178312@qq．com。图1中，包括质量M，弹簧刚度K，阻尼C，测量轮·171·2017年1月农机化研究第1期w。测量仪安装在农机上(农机后车桥位置为宜)，随着农机行驶，测量轮跟随地面的起伏而升降，测量过程中，为确保测量轮始终保持与地面接触，要求测量轮组件的质量小，以提高其自振频率;控制测量行驶的速度，使所测量的地面谐量的激励频率低于测量轮的自振频率。测量时，由于测量轮跟随地面不平而运动，所以测量轮产生的垂直位移W就是被测地面的不平度。图2为自行设计研制的测量仪三维图。1．连接板2．基于惯性基准的测量仪3．直线

8、位移传感器(200mm量