茶园仿生往复式开沟松土机设计与试验

作     者：秦宽 郎旭涛 沈周高 吴正敏 毕海军 曹成茂 孙燕 葛俊 方梁菲 QIN Kuan;LANG Xutao;SHEN Zhougao;WU Zhengmin;BI Haijun;CAO Chengmao;SUN Yan;CE Jun;FANG Liangfei

作者机构：安徽农业大学工学院合肥230036 安徽省智能农机装备工程实验室合肥230036 安徽农业大学茶与食品科技学院合肥230036 茶树生物学与资源利用国家重点实验室合肥230036 

基　　金：国家自然科学基金青年基金项目(52105239、52075003、52205509) 茶树生物学与资源利用国家重点实验室开放基金项目(SKLTOF20210121) 安徽省自然科学基金项目(2308085ME160) 

出 版 物：《农业机械学报》 (Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery)

年 卷 期：2024年第55卷第3期

页      码：29-39页

摘      要：丘陵山区茶园土壤板结、石砾较多,使用传统旋转或移动式开沟机会出现打石跳刀、刀具无法入土、开沟不深、作业阻力大的问题。为此,依据人工铲土具有自发性以最低功耗完成最优作业路径的特点,设计仿人工铲土动作的曲柄摇杆式开沟装置,并研制小型茶园往复式开沟松土机。通过分析人工使用铁锹铲土的动作,建立入土、切土、抛土的运动模型,基于Matlab软件分析得到人工铲土时铁锹锹尖运动轨迹的拟合方程,以此方程为基准,建立曲柄连杆机构的目标函数,结合约束条件解出曲柄摇杆机构结构参数,同时对开沟铲进行开沟阻力分析,确定开沟铲的结构参数。建立Recurdyn和EDEM耦合的开沟铲-土壤互作仿真模型,并进行三因素三水平正交试验,对作业和结构参数进行优化,得到最优参数组合:机器前进速度v为0.06 m/s、曲柄转速n为42 r/min、入土倾角φ为80°。田间试验结果表明,茶园往复式开沟松土机作业平均开沟深度为211.5 mm,开沟功率为0.119 kW,沟深稳定性系数为90.9%,相较于传统旋转式开沟机,开沟功率降低6.3%,沟深稳定性系数提高3.1个百分点,整机作业质量满足茶园农艺要求。

主 题 词：茶园 开沟松土机 仿生 曲柄连杆机构 Recurdyn EDEM 

学科分类：0828[工学-建筑类] 08[工学] 

核心收录：

D　O　I：10.6041/j.issn.1000-1298.2024.03.003

馆 藏 号：203127319...