甘蔗种植机施肥机构联合仿真--基于AMESim和ADAMS.pdf

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1、2014年5月农机化研究第5期甘蔗种植机施肥机构联合仿真一基于AMESim和ADAMS李竞，李兆龙，蒲明辉，卢煜海，覃海飞(广西大学机械工程学院／广西制造系统与先进制造技术重点实验室，南宁530004)摘要：甘蔗联合种植机的施肥机构，由于耗能较大，通常使用拖拉机液压输出系统作为动力源。为了准确分析出施肥机构液压系统的性能，提出运用AMESim和ADAMS联合仿真技术的方法：首先，通过ADAMS建立施肥机构动力学模型，运用AMESim建立液压系统模型；最后，通过两者的联合技术来实现对甘蔗种植机施肥机构的研究和分析。关键词：甘蔗种植机；ADAMS；AMESim

2、；施肥机构；联合仿真中图分类号：S224．21文献标识码：A文章编号：1003—188X(2014)05—0132—04肥器堵塞，致使肥料下落很困难。针对该情，0引言了刮板式的施肥器，通过蜗轮蜗杆减速器(减速比为本文研究的甘蔗联合种植机由拖拉机和种植机主15)带动肥料转动。肥料的排放过程如下：肥料靠[j体两部分组成，主体由模块化的开沟部件、排种部件、身重力进入底盘，肥料底盘在液压马达扭矩作用下转施肥部件、覆膜部件、培土和镇压等部件以及蔗种托动，肥料跟随底盘一起转动，依靠离心力进入肥料排架平台集成在种植机机架上，由拖拉机的液压系统为放位置，肥料会沿着刮板上升

3、并偏向一侧流入排放肥各部件提供工作动力。甘蔗的施肥过程一方面要根料管，直至流入土壤中。调整刮板的上下位置和刮板据蔗种的排放速度来调节施肥量，另一方面由于拖拉的角度，可调整施肥量的大小。因肥料比重较大，故机在行驶过程中发动机的非匀速转动会导致液压泵在肥料桶内的肥料不能过多，否则会使肥料下部压实转速的变化，从而影响到施肥的平稳性。鉴于此，一致使肥料不能顺利排出。施肥器结构如图1所示。般通过采用调节阀来保证施肥机构的平稳转动和流量控制。现有的虚拟样机ADAMS能够处理复杂模型的动力学问题，但在处理液压问题上存在不足，使得许多大型的液压模型建立较难；反之，AMES

4、im工程建模平台能够建立较为复杂的液压系统模型，但在建立多体动力学模型时较为困难。因此，采用ADAMS和AMESim相联合的方法，采用分布式的求解方式，这种方式使用了各自的求解器，在设定的时间内进行数据的交换J，这样可以发挥各自的求解器在求解特定问题时的特长和优势。结果证明，该方法能够精确地得到液压系统的仿真曲线。1施肥部件设计由于肥料容易吸潮粘结，流动性很差，易造成施收稿日期：2013—05—22基金项目：广西制造系统与先进制造技术重点实验室项目(11—031—12S04—03)；广两大学科研基金项目(xlZ110638)1．肥料摇杆2．圆形肥料底盘3．

5、肥料桶4刮板5．肥料斗作者简介：李竞(1972一)，女，广西荔浦人，副教授，硕士，(E—mail)gongli@gxu．edu．en。图1施肥器结构图通讯作者：蒲明辉(1964一)，男，广西合浦人，教授，硕士生导师。Fig．1Fertilizationdevicestructure2014年5月农机化研究第5期底盘转轴的扭矩根据回转过程动力学方程如式(3)所2施肥系统动力学模型示，即利用大型三维软件UG建立甘蔗种植机施肥机构T=(+71G+TN)／15=的实体模型，将UG生成的x—T文件导入到ADAMS中，根据施肥机构的实际情况，添加相应的材料密度、约束和

6、单向力，ADAMS根据设定的条件会自动产生施以上摩擦力矩中的参数需在ADAMS中设置，在肥机构的机械系统部分，如图2所示。底盘和蜗轮的中心轴之间添加转动副约束，其中Fric．tionArm的数值是根据36．8N·m和肥料的质量920N计算得来，FrictionArm等效数值为0．133m。ADAMS模型中需要设计状态变量来实现和AMESim软件之间的数据传输。ADAMS的施肥机构设计了3个状态变量，分别为力矩变量Torgue(作为模型的输入)、角位移Position—A和角速度Angle—W(作为模型的输出)。其中，Torgue是由液压马达提供的作用在肥料

7、底盘上的扭矩，是机械系统的控制输入；Position—A和Angle—W是肥料底盘相对于底面坐标系的角位移和角速度，是机械系统的控制输出_5一。Torgue要通过函数Varval(Torgue)传递到主动力矩上，最后通过ADAMS／View中的Control接口把机械系统的输入和输出变量输出为AMESim所需要的．inf图2施肥机构ADAMS模型Fig．2ThemodeloftheinstitutionADAMSfertilization文件，通过该文件可以建立起ADAMS和AMESim数当肥料底盘带动肥料摇杆转动时，其阻力力矩是据传输的接口[83。来自肥

8、料的重力以及肥料底盘的重力对蜗轮蜗杆减3施肥系统液压模型的建立速器