气吸式免耕播种机数学论文

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1气吸式免耕播种机结构及工作原理

气吸式免耕播种机结构。配套动力为55～65kW拖拉机，作业幅宽2～3m，播种行数为5行，播种行距为40～60cm可调。田间作业时，将免耕播种机与拖拉机相连，播种机每组开沟器前安装破茬圆盘刀，有效地提高了破茬能力，液压控制的起落机构可以调节破茬和开沟的深度;限深轮主要调节排种箱排种的深度，在振动测量中决定排种器与土壤表面间的距离。气吸式排种装置主要由吸盘、种室、种箱等组成，排种装置的振动特性直接影响到排种质量。排种器开沟轮和限深轮的高度的调节都是影响免耕播种机振动的主要因素。

2气吸式免耕播种机振动数学模型

2．1免耕播种机

地面系统模型为了忽略影响气吸式免耕播种机排种装置的振动特性和排种性能的次要因素，在建立模型之前做如下假设:①假设免耕播种机的各个部件均为刚体;②免耕播种机排种器刚度、排种器开沟轮刚度、限深轮的刚度为位移的线性函数;圆盘、支撑轮与土壤相互作用所产生的阻尼为速度的线性函数;圆盘与支撑轮以与土壤均保持接触;③所建立的模型振动均为免耕播种机的垂直振动。建立免耕播种机－地面系统的二自由度模型。二自由度分别为:气吸式免耕播种机质心Q，垂直位移yc，播种机支架绕点O转动的角位移β，A、B分别为气吸式免耕播种机排种器开沟轮和限深轮与地面接触点。

2．2免耕播种机振动微分方

程气吸式免耕播种机工作时所采集振动信号的自相关函数具有正、余弦函数分布的特点。因此，免耕播种机工作地面的纵断面可简化成如图3所示的正弦曲线，将地面相对于基准水平面的高度H和两个峰值间的距离(即播种机走向长度L的变化)作为地面纵断曲线或路面不平度函数。

3田间振动试验分析

3．1田间试验搭建本试验

针对免耕播种机振动信号的采集所应用的设备有:Ti3058k－16M无线网桥、BK公司4500－B－001系列单向加速度传感器、BW公司13500型和13510型XYZ三向传感器、BK3050－B－060型六通道PulseLAN－XI数据采集卡。

3．2MATLAB数据处理分析

采用MATLAB软件进行编程完成数据处理，对采集卡6个通道采集到的信号进行快速Fourier变换，然后求得Fourier变换后的振幅。MATLAB自动绘出通道1～通道6随频率变换的振幅，由于引起气吸式免耕播种机的振动主要为垂直方向的振动，所以本文只列出垂直方向的频谱图。气吸式免耕播种机在免耕葵花地表工作时采集到的振动频谱图。其中，速度相同、限深轮调节的开沟深度不同的频谱图，限深轮调节的开沟深度相同、作业速度不同的频谱图。在相同速度下，由第1个开沟深度可得:在频率为51．13Hz时，最大振幅为13580p－pmm;第2个开沟深度可得:在频率为50．84Hz时，最大振幅为46630p－pmm。在某个特定的开沟深度下，针对不同工作速度，在第1个工作速度下，在频率为51．13Hz时，最大振幅为7790p－pmm;在第2种速度时，在频率为48．72Hz时，最大振幅为45270p－pmm。通过实验数据可得出，在不同速度、不同开沟深度(即排种器离地面高度不同)时，气吸式免耕播种机排种装置的振动情况均不同，表明车速和排种装置离地面高度都是引起排种装置振动的特征参数。

4结论

1)由免耕播种机排种装置的振动微分方程可得出，气吸式免耕播种机在工作时起排种装置的振动主要由播种机的结构特种、作业时的前进速度、排种器与土壤表面间的距离、土壤不平度和土壤粘性决定。

2)田间试验表明，工作车速和排种装置离地面高度均是引起排种装置振动的特征参数。

作者：张旭赵满全刘飞董帅刘月琴单位：内蒙古农业大学