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自走式果园气爆深松施肥机打穴机构运动学分析与试验

沈从举  张立新  周艳  代亚猛  李帆  张景  
【摘要】:针对果树生长期人工挖坑施肥作业效率低、劳动强度大、成本高而且极易损伤果树根系的问题,该研究基于履带自走式果园气爆深松施肥机打穴机构的设计要求,研制了一种双油缸同步驱动液压打穴机构,以实现施肥插杆垂直插入地面400mm以下深层土壤,满足整机对果园气爆松土、深位定量施肥的作业要求。首先分析了该打穴机构的组成及工作原理,建立了其运动学模型,研究了打穴油缸及主要构件的运动特性。并在确定优化目标的基础上,采用Visual Basic6.0开发了可视化的打穴机构运动学辅助分析与优化设计软件,通过人机交互分析,优选出一组满足果园气爆深松施肥机打穴深度和机构运动空间位置要求的打穴机构参数。进一步通过ADAMS软件对打穴机构进行运动仿真,结果表明油缸活塞杆的运动轨迹和摇臂铰点的运动轨迹与理论分析结果一致,优选参数可以满足打穴机构的设计要求。最后在优选参数下,以打穴入土时间和油缸压力为试验指标,分别对3种不同直径插杆(30、35、40mm)在最大打穴深度要求下进行了试验测试,并对打穴垂直度进行了试验验证。试验结果表明:该打穴机构能够满足各项设计要求,在最大打穴深度760 mm时,油缸最大行程为191 mm;打穴入土时间和油缸压力均随着插杆直径增大而增加,30、35、40 mm直径插杆都满足打穴作业的时间和油缸压力要求,打穴入土时间分别为6.4、7.5、8.2 s,油缸压力分别为18.2、24.2、24.6 MPa。同时对3种直径插杆在相应的打穴入土时间(6.4、7.5、8.2 s)内的油缸活塞杆速度与插杆速度进行了对比分析,对应的插杆入土速度分别为0.119、0.101、0.093 m/s,油缸活塞杆速度分别为0.025、0.021、0.019 m/s,插杆速度和油缸活塞杆速度均随着插杆直径的增大而减小,而且对于3种插杆直径,前者速度均大于后者速度,二者速度差也随着插杆直径的增大而减小。本文研究可为果园气爆深松施肥机液压打穴机构研发与改进优化提供参考。

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