4S280 马铃薯振动挖掘机牵引阻力的测试分析

盘显示值, 通过人工读取拉力表盘图 片即可获得相应数据。第二种是挖掘铲传动轴转 速, 它的读取是通过在AutoCAD 里面插入所截 取出的相邻的两张图片量取转过的角度通过计算 得出转速。
3.2 数据处理
马铃薯挖掘机牵引阻力是指拖拉机牵引马铃 薯挖掘机时所克服的机具阻力, 不包括作业机组 的拖拉机行走阻力。因此, 实际的马铃薯挖掘机 牵引阻力应该是用牵引机组作业状态时的拉力表 显示值, 减去相同速度情况下机组非作业状态(挖掘铲处于未入土的悬挂状态) 拉力表显示值。
挖掘铲传动轴转速的计算是先对摄像机拍摄 下有转动指针标记的转动图像按先后时序进行图 像截取, 然后测量出相邻图片之间指针的角度差, 根据摄像速度即可计算出指针转速, 也即传动轴 转速。摄像时图片的拍摄速度是30 帧·s - 1 , 因 此生成图像序列的相邻两张图片的时间间隔为 1/ 29 s。用相邻两帧图像的指针角度差除以1/ 29 s 就是指针旋转的角速度, 再除以360 (或2π) 即 为指针每秒的转数[6～10 ] 。
3.3 阻力状况分析
将不同作业状态下测得的牵引阻力数据运用 Matlab 软件绘制成曲线图即可直观显示出马铃薯 挖掘机牵引阻力状况。 1) 挖掘铲不振动, 作业深度相同状态下, 挖 掘机牵引阻力随作业速度的变化情况。 由图3 牵引阻力曲线可以看出: 挖掘铲不振 动, 作业深度相同状态下, 挖掘机牵引阻力随作 业速度的增大而增大。曲线的波动主要是由于挖 掘铲筛上崛起物后移时不顺畅, 常在铲筛面形成 堆积、壅塞后再离开筛面, 牵引阻力值便出现大 幅波动。

2) 作业深度和速度相同状态下, 挖掘铲不振 动和振动时的挖掘机牵引阻力状况。 由图4 牵引阻力曲线可以看出: 在作业深度 和速度相同状态下, 挖掘铲振动时的牵引阻力远 小于不振动状态下的牵引阻力。而且铲筛振动时, 铲筛面上的崛起物能及时顺畅地向后输送和土壤 的筛分, 因此牵引阻力的波动起伏范围也明显小 于铲筛不振动时的波动。

3) 挖掘铲振动, 作业深度相同状态下, 挖掘 机牵引阻力随作业速度的变化情况。 由图5 的牵引阻力曲线可以看出: 在挖掘铲 振动, 作业深度相同状态下, 作业速度不同时, 牵引阻力不同。振动挖掘铲筛的牵引阻力会随着 作业速度的增大而增大, 但增幅要比铲筛不振动 时小的多。牵引阻力曲线有一定幅度的波动, 但 与挖掘铲筛不振动时的情况相比, 波动情况要平 缓的多, 表明作业过程中牵引阻力有幅度不大的 一些变化, 且变化的值较小。

4) 挖掘铲振动, 作业速度相同状态下, 挖掘 机牵引阻力随作业深度的变化情况。 图6 的牵引阻力曲线表明: 挖掘铲振动, 作 业速度相同状态下, 作业深度不同时牵引阻力不 同。作业深度增大时牵引阻力会大幅增加, 并且 牵引阻力数值的波动也会增大。可见作业深度对 挖掘铲筛牵引阻力有很大影响。

4 结论与建议
4.1 结论
初步的实地试验测试表明:
1) 铲筛振动状态下可使挖掘马铃薯作业时的 牵引阻力大幅减小, 从而可大大降低拖拉机的牵 引功率。
2) 在较低作业速度情况下, 作业速度变化对 振动挖掘铲作业的牵引阻力影响不大。
3) 挖掘深度对振动挖掘铲作业的牵引阻力有 明显影响。随着作业深度的增加, 牵引阻力会明 显增大。因此, 用振动挖掘机进行马铃薯收获作 业时要充分掌握好挖掘深度, 以免拖拉机牵引功 率的过多消耗。
4.2 建议
1) 进行铲筛一体的振动式马铃薯挖掘机牵引 阻力测试过程中, 发现铲筛振动时, 拖拉机也发 生强烈振动, 极易引发拖拉机的损坏和驾驶员的 身体损伤。因此, 建议进行与此相关的减振研究。
2) 由于条件所限, 我们只初步试验测试了一 种土壤状况下, 振动状态、作业深度和作业速度 等小范围变化时对牵引阻力的影响, 而振动频率、 振幅和振动方向等因素的影响尚未涉及。因此建 议下一步应进行多种土壤状况下, 针对更多的影 响因素进行大范围的试验测试与分析。
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