所属栏目：工业设计论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:162
摘要
本文通过对免耕播种机地轮作业时的受力情况进行分析,设计了可对滑移率进行测量的地轮装置，得出土壤性能和地轮的结构参数如轮宽、垂直载荷、抓地板高度等是影响地轮滑移的主要因素。
关键词：免耕播种机;地轮滑移;测试系统;橡胶轮
根据研究目的,确定了地轮滑移率的测试方法。对铁地轮的滑移率进行了实验研究,通过平时试验积累的经验,得到橡胶地轮滑移的均值和方差都比铁轮小，播种质量好。
一、免耕播种机地轮理论行驶距离的测量
地轮理论行驶距离的测量方法是:在地轮轴上安装一个光栅传感器，在地轮转动一周时，会产生很多的脉冲信号。通过对这些脉冲信号在一定范围内记数，便可求出理论行驶的距离。光栅传感器是光一机一电相结合的传感器，它运用光学和机械方法形成明暗相间的莫尔条纹，用光电元件将光强的变化转换成电信号。光栅传感器由照明系统，计量光栅、透镜、光电接受元件组成。具有如下优点:(l)精度高。(2)可实现动态测量，易于实现测量及数据处理的自动化。(3)具有较强的抗干扰能力。课题选用日本OMRON公司的E6BZ一CWZ6C型光栅传感器，地轮转一周能给出360个脉冲。
二、免耕播种机地轮滑移率的测量方案
免耕播种机行走时，每行走一米都通过光电传感器发出脉冲信号，光栅传感器也不停地发出脉冲信号，对这些信号同时进行采集、计算可求出滑移率。如下图所示，光电传感器两脉冲之间所对应的是地轮的实际行驶距离一米，统计出光栅传感器在两脉冲之间产生的脉冲数，知道每个脉冲对应的距离，可求出地轮的理论行驶距离，从而利用滑移率的计算公式求出滑移率。
下图滑移率计算示意图：
下图地轮运动与受力分析：
在Da‘范围内a>W，故与轮缘接触的土壤沿与径向线夹角w的方向移动，与相应的轮缘上各点的速度方向不一致。轮缘与地面有相对滑动。在a’a’范围内aW，故轮缘与土壤又有相对滑动，滑动方向与转向一致，因而在轮缘Dd范围内，各点除土壤法向反力外，土壤对轮缘的摩擦力方向一致，对转动有利，在dB范围内，各点摩擦力方向与转向相反，对转动不利。
三、免耕播种机地轮装置的研制
通过以上对地轮受力的分析，我们知道地轮的滑移率可能受播种机的重量，地轮的直径、地轮的宽度及土壤的性能等影响。在设计地轮结构时就需要对这些因素统一考虑，合理设计地轮装置。地轮装置的设计目标是:结构简单、实验因素容易控制。根据这一目的，设计了如图的地轮装置。
我们现有的播种机多为双地轮结构，两个地轮同时带动播种装置，两个地轮在行驶过程中，地表状况不完全一样，势必造成的滑移率不一样，他们共同作用的结果是播种机播种时地轮的滑移率，为了简化实验，采用了一个地轮驱动的结构。
四、免耕播种机地轮滑移综合分析
实验中，影响滑移率的因素很多，我们根据实验的目的，实际情况和已有的经验，选择一些主要的、需要探索的因素，考察他们对滑移率的影响。对滑移率有影响的因素主要有三类。
(一)地表状况，土壤湿度等自然因素。由于这些因素要完全控制非常困难，甚至不可能人为控制。所以，在实验中，根据经验选择一些较为普通的地况和湿度等环境因素。
(二)地轮的形状、直径及质地。我国现有的免耕播种机的地轮只有铁轮和橡胶轮两种，且橡胶轮由于价格相对比较贵，应用较少。故主要考虑铁轮，地轮直径越大，滑移率越小，但是现有的铁轮直径由于受到机型的大小、安装位置的约束，大小只能依位置而定，故我们考虑用一种常用的480mm的直径作为研究对象。地轮的宽度对滑移率可能会有影响，把地轮的宽度也作为一个因素，根据现有的经验和实验的要求，我#p#副标题#e#们取宽度为70mm，100mm，130mm三种。根据经验，影响地轮滑移率的还有地轮上的抓地板高度。免耕机设计中采用单地轮传动结构，由于地轮外廓为平面，加之地表环境恶劣，作业时经常有打滑和地轮不转现象，滑移率高达40%左右。在第二代免耕机样机设计中，采用双地轮传动结构，并在地轮周边增加了高度为25mm的抓地板，滑移率还有20%左右。有此经验，把抓地板高度也作为一个影响因素。现有的抓地板高度主要有光轮和ZOmm两种，因此，把设计抓地板高度规格三种Omm，即光轮，20mm，40mm。
(三)垂直载荷。垂直载荷对地轮的摩擦力影响很大，直接影响到滑移率的大小，故垂直载荷作为实验因素。早作农业课题组设计的ZBMF一6型小麦免耕播种机整机质量为25Okg左右，加上种肥后300kg计，不考虑开沟器支撑时(即载荷全部由地轮承担)，两个地轮每个的载荷为15okg(最高载荷)，考虑开沟器支撑时和种肥量较少的情况，取载荷为SOkg，中间载荷为IOOkg。依据以上经验，地轮的垂直载荷对地轮的滑移率均值影响较大，且随着垂直载荷的增大，滑移率均值也下降。地轮的宽度对地轮的滑移率均值影响不显著。地轮滑移率均值反映的是在某种条件下地轮滑移率的平均值，但它不能完全反映滑移。由于作用在地轮上的垂直载荷难以确定，而垂直载荷根据我们的经验是影响滑移率很重要的因素，必须能够控制，设计地轮装置时，把地轮和机具的连接设计为为铰链连接，并且把铰链和地轮轴之间的臂尽量延长，以减少机具对地轮装置垂直方向受力的影响。同时在地轮轴上设计一支撑架，其上可加载重量，这样地轮上受的垂直载荷可人为控制，使垂直载荷理想化。当然这些都是在地轮静止的状态下所做的假设，在运动的过程中，由于受到地表状况，行驶速度，振动等的影响，地轮垂直方向受的力要复杂的多，我们只能考虑这样较为理想的情况。
结束语
通过上面我们对地轮滑移率的分析和平时积累的经验，得出橡胶地轮滑移的均值和方差都比铁轮小，播种质量好。如果橡胶轮的价格超出我们的限制，我们可以用铁轮。同时们注意到橡胶轮滑移率的均值大小在4.00%一6.21%之间变化，我们在用橡胶地轮时，可以按一般经验，考虑3%一8%的滑移率，而对于480mm的铁地轮来说，滑移率的均值在14%一25%之间，在调整播量时要考虑加大播量。
参考文献
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