轮距可调三轮高地隙田间作业车的设计与试验

摘要

河南地区粮食作物的种植模式多为小麦玉米轮作，由于玉米生长发育期较短，中期追肥对提高玉米产量有十分重要的作用。但由于玉米追肥期茎秆较高，且缺少专用的追肥机械，出现了只施基肥的现象，造成了肥料投入过量和环境污染等态势。烟草是我国重要的经济作物，中后期的喷药、打顶和中耕除草等作业，对于保证烟叶的质量和产量非常重要。但由于烟草生长中后期茎秆较高，缺乏适用的高地隙作业机械，造成中后期田间管理劳动强度大，生产效率低。本文针对烟草、玉米中后期田间管理作业要求，设计了一种可调轮距三轮高地隙田间作业车，研究内容主要包括以下4个方面:
　　(1)根据玉米和烟草的生产实际要求进行作业车总体结构设计，作业车由车架，驱动系统，液压系统和配套机具等组成，配套机具包括烟草喷雾装置和玉米中耕施肥装置。车架的核心部件是轮距调整装置，作业车轮距调整装置采用五连杆机构设计，轮距调整范围是1.8～2.4m，对轮距调整装置进行运动学分析和动力学分析，确定了作业车后轮轮距调整过程中，机构各构件的运动关系，液压缸的受力，运用机械动力学软件ADAMS对轮距调整装置进行仿真分析，作业车后轮轮距可以在1.8～2.4m范围内调整，且单侧后轮轮距在调整方向位移变化为0.3m，以液压缸最大受力最小为目标进行优化，液压缸最大受力最小时活塞杆与后轮架之间铰接点距离后轮架后端面垂直距离为199.2mm。机具提升装置采用动滑轮原理设计，提升高度范围1.0～2.4m。
　　(2)为了简化作业车动力传递系统，降低作业车生产成本，设计了作业车驱动系统，驱动系统采用直流电驱+机械传动的形式，发电机组发电驱动直流电动机旋转，直流电动机通过蜗轮蜗杆减速器驱动作业车行驶。在整车结构和驱动系统原理设计基础上，对驱动系统主要元件进行参数计算和选型。
　　(3)作业车液压系统实现的功能主要包括轮距调整，机具提升和配套机具作业，采用多路换向阀对各个功能分别控制。依据液压系统工况对液压缸，液压泵等液压元件进行参数计算和选型。运用AMESim动力学仿真软件对轮距调整液压系统进行了仿真分析，在两后轮负载相同的情况下，两个轮距调整液压缸的位移同步变化。
　　(4)在轮距可调三轮高地隙田间作业车设计的基础上，对配套的烟草喷雾装置和玉米中耕施肥装置进行设计。依据《GBT3871-2006农业拖拉机试验规程》进行了整车性能测试试验，测试结果表明:发动机功率能够满足作业车道路行驶要求，作业车后轮轮距最小可以调整到1.82m，最大可以调整到2.37m。
　　总之，本文根据河南地区玉米、烟草的种植农艺特点和田间管理要求，设计一种轮距可调三轮高地隙田间作业车，对作业车的性能进行了初步测试试验。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 课题研究的背景和意义

1．3 课题来源及研究目标

1．4 国内外高地隙作业车研究现状

1．4．1 国外高地隙作业车

1．4．2 国内高地隙作业车

1．5 轮距调整装置在农业机械上的应用

1．6 研究内容及技术路线

1．6．1 研究内容

1．6．2 研究技术路线

2 轮距可调三轮高地隙田间作业车设计

2．1 作业车的结构与工作原理

2．2 作业车轮距调整装置设计

2．2．1 轮距调整装置原理

2．2．2 轮距调整装置运动分析

2．2．3 轮距调整装置受力分析

2．2．4 轮距调整装置仿真与优化

2．3 机具提升装置结构原理

2．4 作业车驱动系统设计

2．4．1 驱动系统工作原理

2．4．2 直流电动机的参数计算和选型

2．4．3 发电机组的参数计算和选型

2．4．4 链传动参数计算和选型

2．5 本章小结

3 作业车工作液压系统的设计

3．1 作业车液压系统工作原理

3．2 作业车液压系统参数计算

3．2．1 轮距调整液压缸的参数计算

3．2．2 机具提升液压缸参数计算

3．2．3 液压泵的参数计算

3．2．4 多路换向阀的的工作原理

3．2．5 作业车液压系统元件选型

3．3 作业车轮距调整液压系统的仿真分析

3．3．1 AMESim软件介绍

3．3．2 轮距调整液压系统模型的建立

3．3．3 轮距调整液压系统仿真结果分析

3．4 本章小结

4 作业车配套机具的设计

4．1 喷雾机具的设计

4．1．1 喷雾机具的工作原理

4．1．2 可折叠喷杆的整体结构

4．1．3 喷头的选用与布置

4．1．4 药箱的设计

4．1．5 喷雾泵的选择

4．2 中耕施肥机具的设计

4．2．1 中耕施肥机具的结构

4．2．2 主要设计参数

4．2．3 工作原理

4．3 本章小结

5 三轮高地隙田间作业车性能试验

5．1 作业车静态性能试验

5．1．1 试验条件

5．1．2 作业车轮距静态调整性能试验

5．2 作业车动态性能试验

5．2．1 试验依据及条件

5．2．2 作业车轮距动态调整性能试验

5．3 本章小结

6 结论和展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

附录