4S280 马铃薯振动挖掘机牵引阻力的测试分析

4S280 马铃薯振动挖掘机牵引阻力的测试分析

吴海平, 侯建丽, 郝琴, 王玉顺
(11 山西农业大学工程技术学院, 山西太谷030801 ; 21 山西省农业机械化学校汽车工程系, 山西平遥031100 ; 31 中国移动通信集团山西有限公司晋中分公司, 山西晋中030600)
摘　要: 振动挖掘铲可大幅降低其入土阻力, 4S280 马铃薯挖掘机采用铲筛一体的振动式结构。为了探知振动铲筛 的实际降阻效果, 设计了动态测试装置, 并进行了几种不同作业状况下的牵引阻力测试。结果表明, 铲筛振动状态 下可显著降低挖掘作业时的机具牵引阻力和拖拉机牵引功率; 低速作业时作业速度变化对振动挖掘铲作业的牵引阻 力影响不大; 机具挖掘深度增加时, 拖拉机牵引阻力和牵引功率会明显增大。
关键词: 马铃薯挖掘机; 振动铲筛; 牵引阻力
中图分类号: S22517 文献标识码: A 文章编号: 167128151 (2009) 0420351204
Experimental Study on Traction Resistance for 4S280 Potato Shaking Digger
WU Hai2ping1 , HOU J ian2li2 , HAO Qin3 , et al.
( 11 Col lege of Engineering and Technology , S hanx i A g ricul tural Uni versi t y , Tai gu S hanx i 030801 , China; 21 School of S hanx i A g ricul tural Mechani z ation , Pi ngy ao S hanx i 031100 , China; 31China Mobi le Grou p S hanx i Co. L t d. , J inz hong B ranch , J inz hong S hanx i 030600 , China)
Abstract : To reduce the soil resistance of the digger , the st ructure of integrated vibrating shovel and sieve is adopted for 4S280 potato digger. In order to ascertain the actual effect of resistance variation of the shaking digger , the test de2 vice was designed and the draf t force was measured in different working conditions. Result s showed that the digger draf t and drawbar horsepower were reduced greatly due to the shovel and sieve shaking. The drawbar resistance did not change much when t ractor worked at low2speed range , and the draf t and power were increased significantly when dig2 ging depth increased.
Key words : Potato digger ; Shaking shovel ; Traction resistance
近年来, 随着农业种植结构调整步伐的加快, 我国马铃薯种植面积呈不断上升的趋势, 对马铃 薯收获机械的需求日益增大。然而现有马铃薯收 获机具大多采用固定式挖掘铲, 牵引阻力和牵引 功率消耗过大, 中小型作业机组常常表现出牵引 力和牵引功率不足的情况[ 1～5 ] 。因此, 开展马铃 薯挖掘收获时的减阻降耗相关研究, 探索出马铃 薯收获时减阻降耗的有效途径和方法, 对于提高 我国马铃薯机械化收获水平和机收效率, 减少作 业成本和降低作业能耗, 减轻农民的劳动强度, 增加农民收入等都具有非常重要的意义。本文对 不同挖掘方式和工作状态下的牵引阻力进行了测 试分析, 旨在找出牵引阻力的主要影响因素, 为 该类机械的设计、开发和运用提供参考和指导。
1 实验目的与要求
实验的目的是测试出铲筛一体式马铃薯挖掘 机在不同工作状况下的牵引阻力, 为挖掘铲的改 进和优化设计提供参考和依据。
实验要求测试出挖掘铲在振动和不振动、不 同作业速度、不同作业深度等状况下的牵引阻力 及其变化情况。 2 材料与方法 211 试验场地 试验地土壤为沙壤土, 最大深度为20 cm , 土壤的平均含水量为( 1114 ±112) % , 容重为 (1126 ±0107) g ·cm- 3 , 试验测试区长20 m。 212 实验器材 实验测试机具配置如图1 所示。牵引动力采 用上海- 500 拖拉机, 用黄海- 250 拖拉机与4S2 80 马铃薯挖掘机挂接成为作业机组。 采用ZZLB21 型机械式自记拉力表(如图2 所示) 测试拉力。它是一种常用来测量农业机械 牵引阻力的仪器, 测量范围3 000 kg , 精度2 %。

50 m 卷尺、300 mm 钢板尺、标志杆和秒表 等器材分别用于测试场地的测量、标记、挖掘深 度测量和作业时间测量。
2.3 实验方法
将铲筛状态、机组作业深度和机组作业速度 作为试验因素, 因素水平见表1 。试验采用三因 素完全随机等重复(3 次) 试验。

3 实验数据分析
3.1 图像处理
对试验过程中由摄像机拍得的拉力表示值和 马铃薯挖掘机传动轴转角等视频数据可将其导入 计算机后, 用编写的Matlab 程序进行分析和处 理。也可使用其他具有视频编辑和处理功能的软 件进行图像数据的处理。
本试验的视频数据是使用豪杰超级解霸分解 摄像视频文件后, 目测出各个工作状态下的牵引 力, 利用AutoCAD 软件测量出计算转速时所需 的角度值。
试验中利用摄像机拍摄的数据有两种, 一种 是牵引力表